JPH0342519A - 回折符号化位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 皮皿公Ｉ 本発明は、大略、位置検知に関するものであり、更に詳
細には、運動乃至は位置が検知されている回折格子と関
連して例えばレーザによって発生される光ビームを使用
する位置検知に関するものである。更に詳細には１本発
明は１回折格子を介して通過し且つ０より高い回折次数
を発生するレーザ信号の位相における実効的変化に関す
るちのであり、且つ検知操作を使用して、回折格子の変
位を正確に測定する場合に使用するために０次ビームと
より高い次数のビームの一つとの間の差異を測定する技
術に関するものである。

監米肱曲 従来の位置検知装置は、直線的又は角度的測定のために
エンコーダとしてグレーティング即ち回折格子を使用し
ており、且つ多くの市販されている装置に使用されてい
る一般的な技術を有している。このような従来装置の一
つは、本発明者とＳ、　　ＨｏＪ２Ｉ２ｙ共著による５
ＰＩＥのプロシーディングズ、　ザ・インターナショナ
ル・ソサイエティ・フォア・オプティカル・エンジニア
リング、Ｖｏ、８８７．１９８８年１月１４日、ロスア
ンゼルス、カリフォルリニア州、サイシュウ、トラッキ
ング及びボインティンググループにおいて発表した文献
に示されている。この文献の題名は、「高分解能角度測
定用の干渉計エンコーダの開発（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ
ｔ　　ｏｆ　　Ａｎ　　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉ
ｃ　　ＥｎｃｏｄｅｒＦｏｒ　　Ｈｉｇｈ　　Ｒｅ５ｏ
ｆｆｕｔｉｏｎ　　ＡｎｇｕＩ２ａｒ　　Ｍａｓｕｒｅ
ｍｅｎｔｓ）Ｊである。この文献の従来技術はヘテロダ
イン検知に関するものであり、且つその他の公知の従来
技術も記載されている。

多くの従来装置に対する回折格子は、レーザパターンの
画像を維持する基板上に入射角θで干渉する二つのビー
ムによってホログラフィによって発生されている。この
回折格子の間隔は、Ｇであり、それはλを２Ｘｓ　ｉ　
ｎθで割ったりのに等しく、えはそのビームの波長であ
る。従来技術は、基準回折格子の位置を関連するレーザ
による測定時に発生されるものと比較している６次いで
、これら二つの回折格子からのデータが位相測定型テス
トにおいて比較されて、位置表示を与える。コンピュー
タ等の装置が、変化された全体的サイクル数に対する位
相変化を追従して基準と相対的な絶対的位置を得る。

直線的又は角度的測定用のエンコーダに対する回折格子
の使用は多くの市販されている装置において使用される
一般的な技術となっているが、全ての従来装置はレーザ
ビーム信号を構成する光波の波長よりもかなり大きなも
のである。従来のアプローチは、ある適用において必要
とされる位置検知精度を得るために益々正確で且つ益々
高価な位相検知器を使用することとなっている０本明細
書において説明するアプローチでは、小さな波長のレー
ザを使用して小さな回折格子間隔を達成し、その際に位
相検知に関する条件を緩和させている。

乱−迫 本発明は１以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、高価な構成要素を設
ける必要性なしに高精度の運動検知を行うことが可能な
改良型運動検知器乃至は回折デコーダ装置を提供するこ
とを目的とする。

区−滅 本発明は、回折格子は波長とほぼ同等かそれより小さな
間隔を有することが可能であるという知見に基づくもの
であるから１本発明の一つの側面は、短波長（より高価
）なレーザによってこのような二つのレーザの干渉によ
って発生されるフリンジ効果から回折格子を製造し、次
いでこの回折格子を低コストの位相検知器と共に低コス
トの長波長レーザを使用して所望の測定を行うために使
用することを可能としている。

本発明の別の側面においては、検知を行う前に、回折ビ
ームを回折格子を介してＮ回再指向させた場合に１位相
変化は単一パスジステムの位相変化のＮ倍であるという
点に着目してなされたものである。

本発明のマルチパス概念部分のみを使用するマルチパス
システムは、ニジムラ及びイシヅカ共著のモーションマ
ガジン、７月／８月、１９８６年の文献に示されている
。

更に、本発明において知得されたことであるが、−次よ
り６大きな回折ビームにおけるパワーはより低いが、よ
り高い次数の回折ビームはより低い次数のビームよりも
一層高い位相変化を有しており、従って、このことは１
回折格子の運動と相対的な出力信号における位相変化を
増加させるために使用することが可能である。

本発明において提供される上述した全ての特徴事項が結
合された場合には位相検知器は従来技術におけるよりも
かなり精度の低いものでもよいこととなるので、レーザ
のコスト（即ち、低コストのレーザを使用することが可
能となる）及び位相検知器のコストの両方に対する条件
を低下させることとなる。

よ旦朋 第１図において、レーザ源が、光路乃至はビーム上に光
ビーム信号を供給する。このビームは、音響光学変調器
即ちＡＯＭ１２を介して通過され、該ＡＯＭ１２は、容
易に検知可能な周波数において該レーザビーム上に変調
信号を重畳させる０本発明の一実施例においては、該レ
ーザビームは６３３ｎｍの波長を有しており、それは約
４．７Ｘ１０’″ｍｅｇａＨｚと等価である。

方、ＡＯＭ１２からの変調周波数は１例えば４０ｍｅｇ
ａＨｚ等のようなかなり低い値とすることが可能である
。第二のレーザビーム１４が第二ＡＯＭ１６を介して通
過すべく示されており、且つ４１ｍｅｇａＨｚで変調さ
れた出力ビーム１８を発生する。光源１４は光源ｌＯと
同一の６のとすることが可能であり、且つミラーを使用
して再指向させるか、または光源１０と同位相の別の光
源とすることら可能となる。光ビーム１８は、回折格子
２０を介して通過した後に、０次ビーム２２として継続
して進行し、且つ元のビーム１８の一部は、例えば−次
ビーム２４等のようなＮ次ビームとして回折される。Ａ
ＯＭ１２の出力は、０次ビーム２６として回折格子２０
へ供給され、且つ回折格子２０を介して通過した後に、
０次ビーム２８及び回折ビーム３０として継続する０回
折ビーム２４及び３０の位相は、回折格子２０の与えら
れた方向の運動に対して反対方向に位相を変化する。ビ
ーム３０は、Ｎ次のうちのいずれとすることも可能であ
るが、説明の便宜上、１次ビームであるとする。ビーム
３０は、ミラー３２によってビームスプリッタ３４へ偏
向される。ビーム２４は別のミラー３６によって反射さ
れ且つビームスプリッタ３４へ供給される。ビームスプ
リッタ３４においては、信号が結合されて第一パターン
を形成し、それは例えば光検知器等の平方法則タイプの
検知装置で装置される。検知器３８はフリンジパターン
の検知器である。ミラー３２から反射されたビームの一
部はビーム４０として示してあり、それはビーム３０の
残部であって、結合乃至は混合過程の後に尚且つ存在す
るものである。

ビーム４０は、何らかのタイプのビームダンプ４０に供
給され使用されることはない、検知器３８の出力は、ビ
ーム２４と３０の変調信号の間の差周波数を表わす電気
信号である。この出力は４４で示しである。ビーム２２
及び２８は４６で大略示したビームスプリッタ内におい
て結合され、且つビーム２２と２８の結合から発生する
フリンジパターンは検知器４８によって検知され、その
検知器４８は検知器３８と同様の対応で動作する。

基準信号出力は、検知器４８から得られ、且つリード５
０上に供給される。不使用部分である光ビーム２８の変
調部分ちビームダンプ５０に供給される。

第２図において、レーザ７５は、大略７７で示したビー
ムスプリッタへ光ビームを供給し、且つビームスプリッ
タ７７から二つの別々のビーム７９及び８１として光ビ
ームが出力される。ビーム７９は、例えばＡＯＭ８３等
のような変調装置を介して進行し、次いで回折格子８５
を介して通過し、そこで、該ビームは、０次のビーム８
７及びｌ次ビーム８９として進行する。ビーム８９は、
大略９１で示した一対のミラーによって反射され且つ回
折格子８５へ帰還され、そこで、０次ビームが継続し、
且つビームダンプ内において散逸され、且つ別の１次偏
向ビーム９３はビームスプリッタ７７を帰還される。ビ
ーム８１は別の変調器（ＡＯＭ）９５を介して通過され
、変調器９５は変調器８３とは多少異なった周波数でそ
の信号を変調し且つ出力９７を供給する。出力９７は、
回折格子８５を介して通過し且つ０次ビーム９９を発生
すると共に１次回折ビーム１０１を発生する。ビーム１
０１は、大略１０３で示した一対のミラーによって反射
され且つビーム１０５として帰還され、そのビーム１０
５は再度回折格子８５を介して通過される。ビーム１０
５の１吹成分は１０７で示してあり、且つそれはビーム
スプリッタ７７へ帰還される。ビーム９３及び１０７は
フリンジ効果を発生し、それは検知器１０９によって検
知される。検知器１０９は、リード１１１上に電気信号
を供給し位相検知器１１３へ供給する。ビーム８７はミ
ラー１１５によって反射され且つ大略１１７で示したビ
ームスプリッタへ供給される。ビーム９９はミラー１１
９によって反射され且つビームスプリッタ１１７へ供給
される。

ビームスプリッタ１１７によって受取られる二つのビー
ムは干渉してフリンジ効果を発生し、且つそのフリンジ
効果は検知器１２１によって検知され、且つ出力信号が
リード１２３上に発生され位相検知器１１３へ供給され
る０位相検知器１１３の出力は検知器１２１及び１０９
からの信号の間の位相差に比例した電圧であり、且つこ
れは回折格子８５の全体的な運動表示を与える。この信
号は、ブロック１２５によって電圧へ変換することが可
能であり、且つコンピュータ内に格納するか、又は例え
ばオシロスコープ１２７等のような任意の電圧測定装置
上で観察することが可能である。注意すべきことである
が、ビーム７９としてスタートするビームが回折格子８
５を介して通過する場合に二つの別々の光路があり、そ
の各々は回折格子８５の与えられた運動方向に対して同
一の相対角度を有している０回折格子８５を介して通過
するこれら二つのビームは、初期的ビーム８１の結果と
して、前に基準としたビームと反対の成分を有するよう
に整合される０回折格子８５の運動は、それを介して通
過する光ビームの変調周波数を位相シフトする上でドツ
プラー効果と同様の効果を発生する。この現象は、従来
公知であり、且つ多数の参考文献、例えばＬｅｏ　　Ｌ
ｅｖｉ著「応用光学−光学システム設計案内／第２巻（
ＡｐｐＩ２ｉｅｄ　　０ｐｔｉｃｓ−Ａ　　Ｇｕｉｄｅ
　　Ｔｏ　　０ｐｔｉｃａＩ２　Ｓｙｓｔｅｍ　　Ｄｅ
ｓｉｇｎ／ＶｏｕＪ２ｍｅ　　２）Ｊ、ジョンワイリー
アンドサンズ出版社、１９８７年、８６４ページを参照
するとよい。

第３図において、レーザ１５０は、音響光学変調器１５
２を介してレーザビームを供給し、出力０次ビーム１５
４及び１次ビーム１５６を供給する。ビーム１５４はビ
ームスプリッタ１５８へ直接的に進行し、一方１次ビー
ム１５Ｂは回折格子１６０へ供給され、そこで、ビーム
１６２とじて出力され、それはビームダンプ１６４へ進
行し、一方回折１次ビーム１６６はビームスプリッタ１
５８へパスされる。二つのビーム１５４及び１６６はビ
ームスプリッタ１５Ｂ内において干渉乃至は結合し且つ
フリンジ効果出力を発生し、それは検知器１７０によっ
て検知される。ビーム１５４の継続する部分はビームダ
ンプ１７２ヘパスされそこで終端される。検知器１７０
の電気的出力はＲＦ増幅器１７６を具備しており大略点
線で示したブロック１７４へ供給される。増幅器１７６
の出力は混合器１７８へ供給され、その出力は位相検知
器１８０へ供給される。４０ｍｅｇａｌ（ｚ信号がＡＯ
Ｍ１５２へ供給されそれに対して変調を与えると共にブ
ロック１７４内の混合器１８２へ供給される。４１ｍｅ
ｇａＨｚ信号は、リード１８４上を二つの混合器１７８
及び１８２へ供給される０位相検知器１８０の出力は、
リード１８６上に供給され、それは、回折格子１６０を
通過することのない基準ビーム１５４と回折格子１６０
を通過した後の回折出力１６６を有するビーム１５Ｇと
の間の位相差を表わしている。

動作について説明すると、回折格子２０は、干渉パター
ンの画像を維持する基板上に所定の入射角度で干渉する
二つのビームによってホログラフィによって形成するこ
とが可能である。その間隔は、公知の公式にしたがって
、入射角度及びビームの波長の関数である。３００ｎｍ
の波長を持った紫外線レーザを使用して、回折格子上に
、入射角度が３０″′である場合に３００ｎｍの間隔を
発生させることが可能である。波長が６３３ｎｍである
例えばヘリウムネオンレーザ等のようなより安価なレー
ザを使用してレーザビーム１０及び１４を供給すること
が可能である。音響光学変調器１２及び１６の各々が主
レーザビームを多少異なった値の周波数、例えば、説明
の便宜上、４０及び４１ｍｅｇａＨｚで変調するちのと
仮定する。

従って、ビーム１８及び２６の各々は、６３３ｎｍの基
本波長を有しており、それはこの光波上に約４０ｍｅｇ
ａＨｚのリップルを重量させた４゜７Ｘ　１０”ｍｅｇ
ａＨｚと等価である。ビーム１８が回折格子２０を介し
て通過する場合、０次ビーム２２がその出力制において
ビーム１８と直線上に表われる１例えば１次ビーム２４
等のようなより高い次数のビームは、回折によって発生
される。従来公知の如く、「ロンキー（Ｒｏｎｃｈｉ）
」タイプの等間隔回折格子の場合、１次ビームの強度が
最も強く、且つより高い次数のビームは相対的に低い強
度であり、したがって検知することは一層困難である。

しかしながら、■次ビームは、回折において最も少ない
位相シフトを有しており、したがって、より高い次数の
ビームの強度を検知することが可能である場合（位相回
折格子又は特別に設計された正弦波回折格子の場合にお
ける如＜）、より多くの位相シフトが発生し、したがっ
て、電気的な位相検知の観点からは、回折格子２０の小
さな動きを検知することは一層容易である。ビーム１８
の０次の延長であるビーム２２は、ビームスプリッタ４
６内においてビーム２６のＯ次延長部２８と結合される
。これら二つのビーム２２及び８がビームスプリッタ４
６内において干渉乃至は結合されると、フリンジパター
ンが発生され、それは例えば検知器４８内のフォトダイ
オード等のような２乗検波器（平方法則検知器）によっ
て検知される。電気的出力信号はリード５０上に発生さ
れ、それはＡＯＭ１２及び１６によって元の光ビーム上
に変調された基本周波数４０及び４１　ｍ　ｅ　ｇ　ａ
　Ｈｚ信号の間の差異を表わしている１回折ビーム２４
は、ミラー３６によってビームスプリッタ３４へ反射さ
れ、そこで、それはミラー３２から反射された後のビー
ム３０として示されているビーム２６からの同様の回折
ビームと結合乃至は干渉する。干渉乃至はフリンジパタ
ーンがビームスプリッタ３４及びこれら二つの人力光ビ
ームの結合によって発生され、且つこのフリンジパター
ンは検知器３８によって検知され且つ検知器４８によっ
て出力される１ｍｅｇａ　Ｉ（ｚ差信号に非常に近いが
回折格子２０の位置にしたがって位相シフトされている
信号としてリード４４上に出力される。ヘテロダインシ
ステムにおいて使用した如く、２π変化をカウントする
ことが可能な位相カウンタを付加しない限り、信号４４
と５０との間の位相差は決して２πを越えることはない
。

第１図のアプローチは２パスシステムであるので、出力
４４における位相変化は、回折格子２０の運動によって
表わされるものの２倍である。換言すると、回折格子２
０の運動乃至は移動が７５ｎｍ即ち間隔の１／４である
場合、出力４４における位相変化は、リード５０上の信
号に関してπ即ち１８０°の位相差である。

回折格子を介してのバスの数が増加すると、回折格子の
運動乃至は動きの量当りの位相変化は、直接的に比例す
る量だけ変化する。第２図に示したアプローチの場合、
それは４パスシステムであるが、回折格子８５の同じ量
の運動乃至は動きは、出力１２３において、第１図にお
ける回折格子２０の同一の運動乃至は動きによって出力
４４において発生されるものの２倍の位相変化を発生す
る。同様に、第３図の単一バスジステムにおいては、検
知器１７０からの出力は、二つの回折格子がグリッドラ
イン間の同一の間隔を有する場合に１回折格子２０の場
合と比較して、回折格子１６０の同様の運動乃至は動き
に対して、第１図のものの位相変化の半分に過ぎない。

第２図の動作は、第１図の動作が理解されれば比較的簡
単に理解され、レーザ７５からのレーザビームは二つの
別々の成分７９及び８１へ分割され、音響光学変調器８
３及び９５によって例えば４０及び４１ｍｅｇａＨｚ等
のような二つの異なった周波数で変調される。これらの
変調光ビームの各々は、回折格子を介して通過され１反
射され且つ回折格子を介して帰還されてビームスプリッ
タ７７内において結合される。その結合によって発生さ
れるフリンジ効果は検知器１０９によって検知され、リ
ードｉｌｌ上に運動（移動）出力信号を発生する。電気
光学変調器８３及び９５の出力側に表われる元の変調ビ
ームは、ミラー１１５及び１１９によって反射される成
分を有しており、それらはビームスプリッタ１１７内に
おいて結合され且つ検知器１２１へ供給される。検知器
１２１は、出力を供給し、それは二つの電気光学変調器
８３及び９５によって印加された変調信号の間の差異に
等しいものであり、換言すると、それは、１ｍｅｇａＨ
ｚ信号であって、それは検知器１０９の出力に表われる
信号の１サイクル乃至は一つの完全な位相変化内に常に
存在する０位相検知器１１３は、基準検知器１２１とテ
スト検知器１０９との間の任意の時刻における位相差を
検知する。従って、増分的位相変化の蓄積した要約が格
納され又はコンピユータ１２７へ送給され、それは初期
基準に関しての回折格子８５の正確な位置を表わす。

当業者によって実施される如く、回折格子が半径方向運
動に対して測定されるか、又は、各運動を測定するため
のディスクの一部を構成している場合には、唯一の条件
は、入射面及び回折は回折格子を形成したディスクに対
して垂直であるということである。

第３図の単一パスパージョンは、第１図及び第２図に関
して前述したものと極めて同様な対応で動作する。レー
ザ１５０からのレーザビームは音響光学変調器１５２を
介して通過され且つその出力において０次ビーム１５４
を供給し、それは直接的にビームスプリッタ１５８へ供
給され、且つ例えば１次ビーム等のようなＮ次ビーム１
５６が供給される０図示した如く、０次ビームである光
ビーム１５４はＡＯＭによって変調されることがないが
、ビーム１５６は４０ｍｅｇａＨｚのＡＯＭ変調周波数
を担持している。しかしながら、ビーム１５６が回折格
子１６０を介して通過した後に、そのビームの回折部分
１８６は回折格子１６０の位置にしたがってビーム１５
４と相対的な位相を有している。ビーム１５６の入射方
向における延長部１６２はビームダンプ１６４で終端す
るに過ぎない、ビームスプリッタ１５８は、二つのビー
ム１５４と１６６とを結合し、且つフリンジ効果及び変
調差を介して検知器１７０によって移動フリンジとして
検知される出力を供給する。検知器１７０の出力は、二
つのビーム１５４及び１６６の間の位相差を表わしてお
り、且つこの差は、前述した如く、回折格子１６０の絶
対的位置の結果を示している０図面に示した如く、ベー
スとして４０ｍｅｇａＨｚを有するこれら二つの信号は
、それぞれの混合器によって、４１ｍｅｇａＨｚ信号１
８４と混合される。基本的に、信号源１８４は、これら
二つの混合器に対して一定基準を与えている。これら二
つの混合器の出力信号は、位相検知器１８０によって位
相検知され、それは１次いで、リード１８６上に出力を
供給し、その出力は第２図に１２５として示した如き何
らかのタイプのアキエムレータへ供給される。

本発明の装置のアライメントは空線なものである０回折
次数が発生され且つ他の回折次数の６のと干渉すると１
本システムは動作する。従来のシステムにおいてはアラ
イメントはそれほど簡単なものではない、又、前述した
如く、より高い回折次数のものはより高い回折格子移動
位相検知感度を与える１次ｆｉＮの回折次数は、単一パ
スの場合、Ｇと等しい回折装置運動（移動）に対して。

２ＸＮＸｉ位相変化を発生する。

−層高い回折次数及びマルチプル（？ｊ！数回）パスの
両方を結合して使用することが可能であり、その場合に
は、位相検知器の位相検知条件を更に低下させるか、又
は、モニタされる回折格子の運動乃至は移動検知の精度
を著しく増加させる。

従って本発明は従来技術と比較して運動乃至は移動検知
の精度を著しく増加させるか、又は従来技術に関して与
えられた精度に対し電気的な位相検知装置の複雑性を著
しく低下させるか、又はそれら両方の何らかの中間的な
結合したちのを提供することを可能としている。この特
徴は、回折格子を介してレーザビームを複数回バス即ち
通過させることを利用することによって達成されるか、
又は１次より６高い次数の回折ビームを使用するか、又
はそれらの両方を使用することによって達成される。

本発明の別の側面は回折格子の間隔がレーザの波長と等
しいか又はそれ以下とすることが可能であり、その際に
与えられた周波数のレーザビーム発生装置に対して回路
の電気的部分の検知器位相分解条件を更に減少するとい
う点である。

以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明し
たが、本発明は、これら具体例にのみ限定されるべき６
のではなく１本発明の技術的範囲を逸脱することなしに
種々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に基づいて構成された２バス
エンコーダを示した概略図、第２図は第１図の原理を使
用して別の実施例に基づいて構成された４バスビ一ム反
射型エンコーダシステムを示した概略図、第３図はある
適用に対して許容可能な精度を維持しながら最小の構成
要素を使用して構成した本発明の別の実施例に基づいて
構成された単一パスエンコーダを示した概略図、である
。 （符号の説明） １２．１６：音響光学変調器（ＡＯＭ）２０：回折格子 ３２．３６：ミラー ３４゜ ４６　： ビームスプリッタ ３８゜ ４８：検知器 ４２゜ ５２　： ビームダンプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光源と相対的な回折格子の運動を検知する方
   法において、与えられた波長であり且つ第一周波数で変
   調されたレーザの第一ビームを第一角度で第一側から反
   対の第二側へ回折格子を介して通過させ、前記回折格子
   は前記第一波長から回折ビームを発生するピッチを有し
   ており、且つ前記ビームは前記回折格子と平行な第一方
   向における成分を有しており且つ前記ビームは前記回折
   格子から出る場合に入射成分及び回折成分を有しており
   、前記第一波長のビームの回折成分を再指向させて前記
   回折格子と相対的に前記第一角度と同一の角度で指向さ
   れた第二ビームを発生して前記第二側から前記第一側へ
   前記回折格子を介して通過させ、前記ビームは前記回折
   格子を出ると入射成分及び回折成分を有しており、ＡＯ
   Ｍによって前記第一周波数から多少オフセットされてい
   る第二周波数のレーザの第三ビームを第二角度で前記第
   一側から前記第二側へ前記回折格子を介して通過させ、
   前記回折格子は前記第二周波数の波長から回折次数を発
   生するのに充分なピッチを有しており、且つ前記第三ビ
   ームは前記第一方向と反対であり前記回折格子と平行な
   第二方向における成分を有しており、前記ビームは前記
   回折格子から出ると入射成分と回折成分とを有しており
   、前記第二周波数のビームの回折成分を再指向させて前
   記回折格子と相対的に前記第二角度と同一の角度で指向
   された第四ビームを発生させて前記第二側から前記第一
   側へ前記回折格子を介して通過させ、前記ビームは前記
   回折格子を出ると入射成分と回折成分とを有しており、
   前述した角度及び周波数及び成分は、前記入射ビーム及
   び回折ビームを定義する面が前記回折格子に対して垂直
   であり且つ前記第四ビームの回折成分が前記第二ビーム
   の回折成分と交差して前記ＡＯＭによって導入される差
   周波数で移動するビームスプリッタ内にフリンジパター
   ンを発生させるように選択されており、前記回折格子を
   通過した後に前記第一及び第三ビームの入射成分から基
   準第一信号を発生し、前記移動フリンジパターンから位
   相偏移した出力第二信号を発生し、前記第一及び第二信
   号の間の位相差を検知して基準に対する前記回折格子の
   相対的位置を表わす出力第三信号を供給する、上記各ス
   テップを有することを特徴とする方法。 ２、レーザ光源と相対的な回折格子の運動を検知する装
   置において、レーザ第一ビームを供給するレーザ第一手
   段、前記第一ビームを互いに実質的に直交して指向され
   且つ面を定義する第二ビーム及び第三ビームへ分割する
   立方体ビームスプリッタ第二手段、前記第二ビームを第
   一周波数で変調する変調用第三手段、前記第一周波数か
   ら多少オフセットされた第二周波数で前記第三ビームを
   変調する変調用第四手段、及び前記立方体ビームスプリ
   ッタ第二手段から実質的に同一の距離で前記変調した第
   二及び第三ビームと交差すべく位置決めされており且つ
   前記レーザ光源の波長Ｌから回折次数を発生するのに充
   分なピッチＧを有する回折格子第五手段、を有しており
   、前記回折格子を介して第一側から第二側へ前記第二及
   び第三ビームが通過すると、夫々、入射第三及び第四ビ
   ームと回折第五及び第六ビームとが発生され、更に、基
   準周波数信号を表わす第一移動フリンジパターンを与え
   るために前記入射第三及び第四ビームを交差点へ再指向
   するための反射手段を具備する立方体ビームスプリッタ
   第六手段、前記面内に位置されており前記回折格子の前
   記第一側に少なくとも回折第七ビームを発生するために
   前記第二ビームの通過区域に隣接して前記回折第五ビー
   ムを前記回折格子を介して再指向させるための反射用第
   七手段、前記面内に位置されており前記第七ビームと交
   差する前記回折格子の前記第一側上に少なくとも回折第
   八ビームを発生するために前記第三ビームの通過区域に
   隣接して前記回折格子を介して前記回折第六ビームを再
   指向させるための反射用第八手段、前記第七及び第八ビ
   ームの周波数における差を表わすと共に基準に対する前
   記回折格子の位置を表わす第二運動フリンジパターンを
   与えるために前記第七及び第八ビームの交差点に位置さ
   れたフリンジ第九手段、前記第一及び第二フリンジパタ
   ーンによって表わされる信号を検知し且つそれらの位相
   差を表わす出力信号を与えるために位置決めされた位相
   検知器第十手段、を有しており、前記位相差が基準０次
   フリンジパターンと相対的な前記回折格子の位置を表わ
   すことを特徴とする装置。 ３、光学的回折格子の運動を測定する符号化装置におい
   て、波長Ｌを持ったコピーラント源第一光ビームを供給
   する光源第一手段が設けられており、尚ＧはＬから少な
   くとも一つの回折次数を発生すべく選択されており且つ
   前記第一光ビームは与えられた第一光路に配向されてお
   り、前記第一光路内に位置されており前記第一光ビーム
   からＦ＿１第二及びＦ＿２第三光ビームを発生するため
   のビーム分割用第二手段が設けられており、前記第二及
   び第三ビームは多少周波数が異なっており且つ間隔Ｇの
   光学的回折格子を介して通過して第四、第五、第六及び
   第七光ビームを発生し、前記第四及び第五光ビームは前
   記回折格子の出力側において前記第二ビームから夫々派
   生された０次及びＮ次ビームであり、前記第六及び第七
   光ビームは前記回折格子の出力側において前記第三ビー
   ムから夫々派生された０次及びＮ次ビームであり、前記
   第二及び第三ビームの方向は、前記回折格子が与えられ
   た方向において上方向に移動すると前記第四及び第五光
   ビームの周波数を変化させ且つ下方向に移動すると前記
   第六及び第七光ビームの周波数を変化させるようなもの
   であり、前記第四及び第六ビームを中断すべく位置され
   ており基準第一電気信号を発生するために０次第四及び
   第六ビームの運動干渉パターンの間の基準位相を検知す
   るための第三手段が設けられており、前記第五及び第七
   ビームを中断すべく位置されており出力第二電気信号を
   発生するために前記Ｎ次第五及び第七ビーム通勤干渉パ
   ターンの間のテスト位相を検知するための第四手段、前
   記第一及び第二信号を受取るために前記第三及び第四手
   段へ接続されており前記第一及び第二信号の位相差すな
   わち前記回折格子の運動の量を表わす出力第三電気信号
   を発生するための第五手段、を有することを特徴とする
   装置。 ４、レーザビームをベースとする装置を使用して回折格
   子の運動を検知する方法において、回折格子の第一運動
   方向に入射するビームのベクトル成分があるような角度
   で第一周波数のレーザ第一ビームを回折格子を介して通
   過させて前記回折格子の反対側に０次第三ビーム及び回
   折Ｎ次第四ビームを発生し、前記回折格子の第一運動方
   向と一致するが反対であるビームのベクトル成分がある
   ような角度で前記回折格子を介して第二周波数のレーザ
   第二ビームを通過させて前記回折格子の反対側に０次第
   五ビーム及び回折Ｎ次第六ビームを発生させ、移動干渉
   パターンを使用して前記第三ビームと第五ビームとの間
   の基準位相を検知し且つそれを表わす基準出力第一電気
   信号を供給し、前記第四及び第六ビーム移動干渉パター
   ンの間のテスト位相を検知し且つそれを表わす運動出力
   第二電気信号を供給し、前記第一及び第二電気信号の間
   の位相差を検知して前記回折格子の運動の大きさと方向
   とを表わす蓄積出力を供給する、上記各ステップを有す
   ることを特徴とする方法。 ５、回折格子の通勤を検知する装置におい て、第一及び第二の反対の方向に移動可能な回折格子手
   段、前記回折格子手段の反対側に０次第三ビーム及び回
   折Ｎ次第四ビームを発生するために前記回折格子手段の
   第一運動方向に一致する前記ビームのベクトル成分が存
   在するような角度で第一ＡＯＭによって変調された周波
   数を有するレーザ第一ビームを前記回折格子手段を介し
   て指向させるための第一レーザ手段、前記回折格子手段
   の反対側に０次第五ビーム及び回折Ｎ次第六ビームを発
   生するために前記回折格子手段の前記第二運動方向と一
   致するビームのベクトル成分が存在するような角度で第
   二ＡＯＭで変調された周波数を有する第二レーザ第二ビ
   ームを前記回折格子手段を介して指向させる第二レーザ
   手段、前記第三及び第五ビームと干渉すべく位置されて
   おり前記第三及び第五ビームの間の基準位相を検知し且
   つそれを表わす基準出力第一電気信号を供給する第一検
   知手段、前記第四及び第六ビームを中断すべく位置され
   ており前記第四及び第六ビームの間のテスト位相を検知
   し且つそれを表わす運動出力第二電気信号を供給する第
   二検知手段、前記第一及び第二出力電気信号を受取るた
   めに前記第一及び第二検知手段へ接続されており前記回
   折格子の運動方向及び大きさを表わす蓄積出力を供給す
   るために前記第一及び第二電気信号の間の位相差を検知
   する第三検知手段、を有することを特徴とする装置。 ６、レーザビームをベースとした装置を使用して回折格
   子の運動を検知する方法において、回折格子の第一運動
   方向と一致するビームのベクトル成分が存在するような
   角度で回折格子を介して第一周波数変調のレーザ第一ビ
   ームを通過させて前記回折格子の反対側に回折Ｎ次第二
   ビームを発生させ、ヘテロダイン干渉フリンジパターン
   発生技術を使用して前記第一及び第二ビームの変調信号
   の間の位相差を検知し且つ前記位相差を表わす出力第一
   電気信号を供給し、前記第一電気信号の変化した値を蓄
   積して前記回折格子の運動の大きさと方向を表わす出力
   を供給する、上記各ステップを有することを特徴とする
   方法。 ７、レーザビームをベースとした装置を使用して回折格
   子の運動を検知する装置において、間隔Ｇを持った回折
   格子手段が設けられており、第一周波数変調のレーザ第
   一ビームを通過させ且つ間隔Ｇの回折格子と共に使用さ
   れた場合に回折ビームを発生する基本的光波長を持った
   変調型レーザビーム第二手段が設けられており、前記回
   折格子は、前記回折格子の反対側に回折Ｎ次第二ビーム
   を発生するために前記回折格子の第一運動方向と一致す
   るビームのベクトル成分があるような角度を成しており
   、ヘテロダイン干渉フリンジパターン発生技術を使用し
   て前記第一及び第二ビームを中断すると共にそれらの変
   調信号の間の位相差を検知し且つその位相差を表わす出
   力第一電気信号を供給する第三手段が設けられており、
   前記回折格子の運動の大きさと方向を表わす出力を供給
   する前記第一電気信号の変化した値を蓄積する第四手段
   が設けられていることを特徴とする装置。