JPH0739931B2 - 格子干渉型変位検出装置 - Google Patents
格子干渉型変位検出装置Info
- Publication number
- JPH0739931B2 JPH0739931B2 JP19093791A JP19093791A JPH0739931B2 JP H0739931 B2 JPH0739931 B2 JP H0739931B2 JP 19093791 A JP19093791 A JP 19093791A JP 19093791 A JP19093791 A JP 19093791A JP H0739931 B2 JPH0739931 B2 JP H0739931B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- scale
- diffraction
- grating
- diffraction grating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、格子干渉型変位検出装
置に関する。詳しくは、光源からの光束を２波に分岐し
てスケールの回折格子上の同一回折点に入射させ、その
回折点で生成された複数の光束の混合波を電気信号とし
て検出する格子干渉型変位検出装置に係り、特に、光源
への戻り光を防止したものに関する。
置に関する。詳しくは、光源からの光束を２波に分岐し
てスケールの回折格子上の同一回折点に入射させ、その
回折点で生成された複数の光束の混合波を電気信号とし
て検出する格子干渉型変位検出装置に係り、特に、光源
への戻り光を防止したものに関する。
【０００２】
【背景技術】従来の光電型エンコーダの高分解能化を図
ったものの１つとして、スケールにホログラフィの技術
を用いて微細なピッチ（通常、１μｍ程度）の目盛りを
形成し、その目盛りを回折格子として利用して相対変位
を高精度に検出する格子干渉型変位検出装置が知られて
いる。これは、光源からの光束を２波に分岐してスケー
ルの回折格子上の１または２つの回折点に入射させ、そ
の回折点で生成された複数の光束の混合波を電気信号と
して検出するもので、反射型回折格子を用いたものと、
透過型回折格子を用いたものとに分類できる。
ったものの１つとして、スケールにホログラフィの技術
を用いて微細なピッチ（通常、１μｍ程度）の目盛りを
形成し、その目盛りを回折格子として利用して相対変位
を高精度に検出する格子干渉型変位検出装置が知られて
いる。これは、光源からの光束を２波に分岐してスケー
ルの回折格子上の１または２つの回折点に入射させ、そ
の回折点で生成された複数の光束の混合波を電気信号と
して検出するもので、反射型回折格子を用いたものと、
透過型回折格子を用いたものとに分類できる。
【０００３】前者の反射型回折格子を用いた格子干渉型
変位検出装置としては、図４に示す如く、図中左右方向
へ変位可能に設けられかつその変位方向に沿って反射型
回折格子２Ａを有する反射型スケール１Ａと、レーザ光
源１１と、このレーザ光源１１から出射されたレーザビ
ームを２波Ａ，Ｂに分岐するハーフミラー２４と、各分
岐光束Ａ，Ｂを反射してスケール１Ａの回折格子２Ａ上
の同一回折点Ｐにそれぞれ対称方向から入射させる一対
のミラー２３Ａ，２３Ｂと、回折点Ｐで真上へ出射され
た１次回折光Ａ1,Ｂ1 を真下に反射させるミラー３２
と、その反射光をスケール１Ａ、ミラー２３Ａ，２３Ｂ
およびハーフミラー２４を通じて混合させた混合波を電
気信号に変換する検出器４１とから構成されている。こ
こで、前記ハーフミラー２４および一対のミラー２３
Ａ，２３Ｂから光束分岐手段２１が、前記ハーフミラー
２４、一対のミラー２３Ａ，２３Ｂおよびミラー３２か
ら光束混合手段３１がそれぞれ構成されている。
変位検出装置としては、図４に示す如く、図中左右方向
へ変位可能に設けられかつその変位方向に沿って反射型
回折格子２Ａを有する反射型スケール１Ａと、レーザ光
源１１と、このレーザ光源１１から出射されたレーザビ
ームを２波Ａ，Ｂに分岐するハーフミラー２４と、各分
岐光束Ａ，Ｂを反射してスケール１Ａの回折格子２Ａ上
の同一回折点Ｐにそれぞれ対称方向から入射させる一対
のミラー２３Ａ，２３Ｂと、回折点Ｐで真上へ出射され
た１次回折光Ａ1,Ｂ1 を真下に反射させるミラー３２
と、その反射光をスケール１Ａ、ミラー２３Ａ，２３Ｂ
およびハーフミラー２４を通じて混合させた混合波を電
気信号に変換する検出器４１とから構成されている。こ
こで、前記ハーフミラー２４および一対のミラー２３
Ａ，２３Ｂから光束分岐手段２１が、前記ハーフミラー
２４、一対のミラー２３Ａ，２３Ｂおよびミラー３２か
ら光束混合手段３１がそれぞれ構成されている。
【０００４】従って、レーザ光源１１からのレーザビー
ムは、ハーフミラー２４によって２分される。各分岐光
束Ａ，Ｂは、各ミラー２３Ａ，２３Ｂで反射された後、
スケール１Ａの回折格子２Ａ上の同一回折点Ｐにそれぞ
れ対称方向から入射される。すると、その回折点Ｐで各
分岐光束Ａ，Ｂの１次回折光Ａ1,Ｂ1 が生成される。各
１次回折光Ａ1,Ｂ1 は、ミラー３２、スケール１Ａ、一
対のミラー２３Ａ，２３Ｂで順次反射された後、ハーフ
ミラー２４で混合され、検出器４１へ導かれる。検出器
４１では、ハーフミラー２４で混合された混合波の偏光
方向を偏光板によって一致させて干渉させた後、受光素
子によって電気信号に変換する。これにより、検出器４
１からは、スケール１Ａが回折格子２Ａの１ピッチ分だ
け変位したとき、２周期分の完全正弦波信号φＡが得ら
れる。
ムは、ハーフミラー２４によって２分される。各分岐光
束Ａ，Ｂは、各ミラー２３Ａ，２３Ｂで反射された後、
スケール１Ａの回折格子２Ａ上の同一回折点Ｐにそれぞ
れ対称方向から入射される。すると、その回折点Ｐで各
分岐光束Ａ，Ｂの１次回折光Ａ1,Ｂ1 が生成される。各
１次回折光Ａ1,Ｂ1 は、ミラー３２、スケール１Ａ、一
対のミラー２３Ａ，２３Ｂで順次反射された後、ハーフ
ミラー２４で混合され、検出器４１へ導かれる。検出器
４１では、ハーフミラー２４で混合された混合波の偏光
方向を偏光板によって一致させて干渉させた後、受光素
子によって電気信号に変換する。これにより、検出器４
１からは、スケール１Ａが回折格子２Ａの１ピッチ分だ
け変位したとき、２周期分の完全正弦波信号φＡが得ら
れる。
【０００５】後者の透過型回折格子を用いた格子干渉型
変位検出装置としては、図５に示す如く、図中左右方向
へ変位可能に設けられかつその変位方向に沿って透過型
回折格子２Ｂを有する透過型スケール１Ｂと、レーザ光
源１１と、このレーザ光源１１から出射されたレーザビ
ームをその偏向方向に従って２波Ａ，Ｂに分岐する偏光
ビームスプリッタ２２と、各分岐光束Ａ，Ｂを反射して
スケール１Ｂの回折格子２Ｂ上の同一回折点Ｐにそれぞ
れ対称方向から入射させる一対のミラー２３Ａ，２３Ｂ
と、回折点Ｐで生成された１次回折光Ａ1,Ｂ1 を真上に
反射させるミラー３２と、その反射光を混合させるビー
ムスプリッタ３４と、その混合波を電気信号に変換する
検出器４１Ａ，４１Ｂとから構成されている。ここで、
前記偏光ビームスプリッタ２２および一対のミラー２３
Ａ，２３Ｂから光束分岐手段２１が、前記ミラー３２お
よびビームスプリッタ３４から光束混合手段３１がそれ
ぞれ構成されている。
変位検出装置としては、図５に示す如く、図中左右方向
へ変位可能に設けられかつその変位方向に沿って透過型
回折格子２Ｂを有する透過型スケール１Ｂと、レーザ光
源１１と、このレーザ光源１１から出射されたレーザビ
ームをその偏向方向に従って２波Ａ，Ｂに分岐する偏光
ビームスプリッタ２２と、各分岐光束Ａ，Ｂを反射して
スケール１Ｂの回折格子２Ｂ上の同一回折点Ｐにそれぞ
れ対称方向から入射させる一対のミラー２３Ａ，２３Ｂ
と、回折点Ｐで生成された１次回折光Ａ1,Ｂ1 を真上に
反射させるミラー３２と、その反射光を混合させるビー
ムスプリッタ３４と、その混合波を電気信号に変換する
検出器４１Ａ，４１Ｂとから構成されている。ここで、
前記偏光ビームスプリッタ２２および一対のミラー２３
Ａ，２３Ｂから光束分岐手段２１が、前記ミラー３２お
よびビームスプリッタ３４から光束混合手段３１がそれ
ぞれ構成されている。
【０００６】従って、レーザ光源１１からのレーザビー
ムは、偏光ビームスプリッタ２２の偏向方向に従って２
分される。各分岐光束Ａ，Ｂは、各ミラー２３Ａ，２３
Ｂで反射された後、スケール１Ｂの回折格子２Ｂ上の同
一回折点Ｐにそれぞれ対称方向から入射される。する
と、その回折点Ｐで各分岐光束Ａ，Ｂの１次回折光Ａ1,
Ｂ1 が生成される。各１次回折光Ａ1,Ｂ1 は、ミラー３
２によって真上に反射され、続いて、ビームスプリッタ
３４で混合された後、検出器４１Ａ，４１Ｂへ導かれ
る。一方の検出器４１Ａでは、ビームスプリッタ３４で
混合された一方の混合波の偏光方向を偏光板によって一
致させて干渉させた後、受光素子によって電気信号に変
換する。他方の検出器４１Ｂでは、ビームスプリッタ３
４で混合された他方の混合波を１／４波長板によって前
記一方の検出器４１Ａに入射される混合波に対して位相
を９０度遅らせ、続いて、混合波の偏光方向を偏光板に
よって一致させて干渉させた後、受光素子によって電気
信号に変換する。これにより、各検出器４１Ａ，４１Ｂ
からは、スケール１Ｂが回折格子２Ｂの１ピッチ分だけ
変位したとき、９０度位相差の異なる２周期分の完全正
弦波信号φＡ，φＢが得られる。
ムは、偏光ビームスプリッタ２２の偏向方向に従って２
分される。各分岐光束Ａ，Ｂは、各ミラー２３Ａ，２３
Ｂで反射された後、スケール１Ｂの回折格子２Ｂ上の同
一回折点Ｐにそれぞれ対称方向から入射される。する
と、その回折点Ｐで各分岐光束Ａ，Ｂの１次回折光Ａ1,
Ｂ1 が生成される。各１次回折光Ａ1,Ｂ1 は、ミラー３
２によって真上に反射され、続いて、ビームスプリッタ
３４で混合された後、検出器４１Ａ，４１Ｂへ導かれ
る。一方の検出器４１Ａでは、ビームスプリッタ３４で
混合された一方の混合波の偏光方向を偏光板によって一
致させて干渉させた後、受光素子によって電気信号に変
換する。他方の検出器４１Ｂでは、ビームスプリッタ３
４で混合された他方の混合波を１／４波長板によって前
記一方の検出器４１Ａに入射される混合波に対して位相
を９０度遅らせ、続いて、混合波の偏光方向を偏光板に
よって一致させて干渉させた後、受光素子によって電気
信号に変換する。これにより、各検出器４１Ａ，４１Ｂ
からは、スケール１Ｂが回折格子２Ｂの１ピッチ分だけ
変位したとき、９０度位相差の異なる２周期分の完全正
弦波信号φＡ，φＢが得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した格
子干渉型変位検出装置のいずれもが、分岐光束Ａ，Ｂを
スケール１Ａ，１Ｂに対して斜めから入射させ、スケー
ル１Ａ，１Ｂに対して直角方向へ反射回折させる光学系
であるため、レーザ光源１１への戻り光が存在する。こ
れを除去するためには、偏光素子や波長板などが必要で
ある上、これらを備えたとしても戻り光を完全に除去す
ることは困難であるから、レーザ光源からの出力が不安
定になるという欠点がある。
子干渉型変位検出装置のいずれもが、分岐光束Ａ，Ｂを
スケール１Ａ，１Ｂに対して斜めから入射させ、スケー
ル１Ａ，１Ｂに対して直角方向へ反射回折させる光学系
であるため、レーザ光源１１への戻り光が存在する。こ
れを除去するためには、偏光素子や波長板などが必要で
ある上、これらを備えたとしても戻り光を完全に除去す
ることは困難であるから、レーザ光源からの出力が不安
定になるという欠点がある。
【０００８】また、スケール１Ａ，１Ｂに対して、斜め
から光束Ａ，Ｂが入射し、かつ、直角方向へ１次回折光
Ａ1,Ｂ1 が出射する系であるから、光学素子の配置がこ
れらの系に制約される。特に、後者の透過型回折格子２
Ｂの場合、スケール１Ｂを挟んで、レーザ光源１１、光
束分岐手段２１、光束混合手段３１および検出器４１
Ａ，４１Ｂなどの光学系とは反対側にミラー３２を配置
しなければならないから、装置への組み込みが困難であ
るという問題がある。
から光束Ａ，Ｂが入射し、かつ、直角方向へ１次回折光
Ａ1,Ｂ1 が出射する系であるから、光学素子の配置がこ
れらの系に制約される。特に、後者の透過型回折格子２
Ｂの場合、スケール１Ｂを挟んで、レーザ光源１１、光
束分岐手段２１、光束混合手段３１および検出器４１
Ａ，４１Ｂなどの光学系とは反対側にミラー３２を配置
しなければならないから、装置への組み込みが困難であ
るという問題がある。
【０００９】ここに、本発明の目的は、このような従来
の欠点を解消し、光源への戻り光を完全に除去すること
ができるとともに、従来と異なる光学的配置ができる
上、装置への組み込みも容易な格子干渉型変位検出装置
を提供することにある。
の欠点を解消し、光源への戻り光を完全に除去すること
ができるとともに、従来と異なる光学的配置ができる
上、装置への組み込みも容易な格子干渉型変位検出装置
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明の格子
干渉型変位検出装置は、透過型回折格子を有するスケー
ルと、光源と、この光源からの光束を２波に分岐しかつ
その各分岐光束を前記スケールの回折格子上の同一回折
点に入射させる光束分岐手段と、前記回折格子上の回折
点で生成された複数の光束を混合させる光束混合手段
と、この光束混合手段によって混合された混合波を電気
信号に変換する検出器とを備えた格子干渉型変位検出装
置において、前記スケールの片側に、前記光源、光束分
岐手段、光束混合手段および検出器をそれぞれ配置する
とともに、そのスケールの回折格子に対する前記分岐光
束の入射面とは反対面側に前記回折点で生成された光束
を反射させる光反射面を形成した、ことを特徴とする。
干渉型変位検出装置は、透過型回折格子を有するスケー
ルと、光源と、この光源からの光束を２波に分岐しかつ
その各分岐光束を前記スケールの回折格子上の同一回折
点に入射させる光束分岐手段と、前記回折格子上の回折
点で生成された複数の光束を混合させる光束混合手段
と、この光束混合手段によって混合された混合波を電気
信号に変換する検出器とを備えた格子干渉型変位検出装
置において、前記スケールの片側に、前記光源、光束分
岐手段、光束混合手段および検出器をそれぞれ配置する
とともに、そのスケールの回折格子に対する前記分岐光
束の入射面とは反対面側に前記回折点で生成された光束
を反射させる光反射面を形成した、ことを特徴とする。
【００１１】
【作用】光源からの光束は、まず、分岐手段によって２
波に分岐された後、透過型スケールの回折格子上の同一
点に入射される。すると、その回折点で互いに逆方向へ
位相シフトされた１次回折光が生成される。このとき、
回折点で生成される１次回折光の光路と透過光の光路と
が異なるように設定しておき、１次回折光を光束混合手
段によって混合させた後検出器に入射される角度で、ま
た、透過光を１次回折光とは異なる角度でかつ光源に入
射しない角度で、それぞれスケールの光反射面で反射す
るようにしておけば、光源への戻り光を除去できる。
波に分岐された後、透過型スケールの回折格子上の同一
点に入射される。すると、その回折点で互いに逆方向へ
位相シフトされた１次回折光が生成される。このとき、
回折点で生成される１次回折光の光路と透過光の光路と
が異なるように設定しておき、１次回折光を光束混合手
段によって混合させた後検出器に入射される角度で、ま
た、透過光を１次回折光とは異なる角度でかつ光源に入
射しない角度で、それぞれスケールの光反射面で反射す
るようにしておけば、光源への戻り光を除去できる。
【００１２】また、回折格子上の同一点で生成される１
次回折光は、互いに逆方向へ位相シフトされた後、スケ
ールの光反射面で各分岐光束の入射方向へ反射されるか
ら、つまり、入射光束と反射光束とが同方向であるか
ら、従来の反射型格子干渉型変位検出装置とは異なる光
学的配置ができる。しかも、スケールの片側に、光源、
光束分岐手段、光束混合手段および検出器などの全ての
光学系を配置した構成であるから、装置への組み込みが
容易である。
次回折光は、互いに逆方向へ位相シフトされた後、スケ
ールの光反射面で各分岐光束の入射方向へ反射されるか
ら、つまり、入射光束と反射光束とが同方向であるか
ら、従来の反射型格子干渉型変位検出装置とは異なる光
学的配置ができる。しかも、スケールの片側に、光源、
光束分岐手段、光束混合手段および検出器などの全ての
光学系を配置した構成であるから、装置への組み込みが
容易である。
【００１３】
【実施例】以下、本発明に係る格子干渉型変位検出装置
について好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しなが
ら詳細に説明する。なお、以下の説明に当たって、前述
した図４および図５と同一構成要件については、同一符
号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
について好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しなが
ら詳細に説明する。なお、以下の説明に当たって、前述
した図４および図５と同一構成要件については、同一符
号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
【００１４】図１に本実施例の格子干渉型変位検出装置
を示す。同格子干渉型変位検出装置では、前記透過型ス
ケール１Ｂの片側つまり回折格子２Ｂ側に、前記レーザ
光源１１、光束分岐手段２１、光束混合手段３１および
検出器４１Ａ，４１Ｂがそれぞれ配置されているととも
に、その透過型スケール１Ｂの回折格子２Ｂに対する前
記分岐光束Ａ，Ｂの入射面とは反対面側に前記回折点Ｐ
で生成された１次回折光Ａ１，Ｂ１を反射させる光反射
面４が形成されている。
を示す。同格子干渉型変位検出装置では、前記透過型ス
ケール１Ｂの片側つまり回折格子２Ｂ側に、前記レーザ
光源１１、光束分岐手段２１、光束混合手段３１および
検出器４１Ａ，４１Ｂがそれぞれ配置されているととも
に、その透過型スケール１Ｂの回折格子２Ｂに対する前
記分岐光束Ａ，Ｂの入射面とは反対面側に前記回折点Ｐ
で生成された１次回折光Ａ１，Ｂ１を反射させる光反射
面４が形成されている。
【００１５】ここでは、前記光束分岐手段２１および光
束混合手段３１が一体のプリズム５１によって構成され
ている。プリズム５１の内部中央位置には、前記レーザ
光源１１からのレーザビームをその偏向方向に従って２
波Ａ，Ｂに分岐する光束分岐手段２１を構成する偏光ビ
ームスプリッタ２２と、前記光束混合手段３１を構成す
るビームスプリッタ３４とがそれぞれ設けられている。
また、両側面には、前記偏光ビームスプリッタ２２で分
岐された分岐光束Ａ，Ｂを前記スケール１Ｂの回折格子
２Ｂ上の同一回折点Ｐに入射させるとともに、その回折
点Ｐで生成されかつ光反射面４で反射された光束を前記
ビームスプリッタ３４へ反射させるミラー２３Ａ，２３
Ｂが形成されている。
束混合手段３１が一体のプリズム５１によって構成され
ている。プリズム５１の内部中央位置には、前記レーザ
光源１１からのレーザビームをその偏向方向に従って２
波Ａ，Ｂに分岐する光束分岐手段２１を構成する偏光ビ
ームスプリッタ２２と、前記光束混合手段３１を構成す
るビームスプリッタ３４とがそれぞれ設けられている。
また、両側面には、前記偏光ビームスプリッタ２２で分
岐された分岐光束Ａ，Ｂを前記スケール１Ｂの回折格子
２Ｂ上の同一回折点Ｐに入射させるとともに、その回折
点Ｐで生成されかつ光反射面４で反射された光束を前記
ビームスプリッタ３４へ反射させるミラー２３Ａ，２３
Ｂが形成されている。
【００１６】前記光反射面４は、図２（Ａ）に示す如
く、透過型回折格子２Ｂとスケール基板３Ｂ−１との間
に形成されている。この場合、スケール基板３Ｂ−１の
材質は、ガラスなどの透光性を有する材質に限らず、金
属などでも用いることができる。あるいは、前記光反射
面４は、図２（Ｂ）に示す如く、スケール基板３Ｂ−２
の透過型スケール２Ｂとは反対の片面側に形成されてい
る。この場合、スケール基板３Ｂ−２の材質は、ガラス
などの透光性を有する材質であることが必要である。
く、透過型回折格子２Ｂとスケール基板３Ｂ−１との間
に形成されている。この場合、スケール基板３Ｂ−１の
材質は、ガラスなどの透光性を有する材質に限らず、金
属などでも用いることができる。あるいは、前記光反射
面４は、図２（Ｂ）に示す如く、スケール基板３Ｂ−２
の透過型スケール２Ｂとは反対の片面側に形成されてい
る。この場合、スケール基板３Ｂ−２の材質は、ガラス
などの透光性を有する材質であることが必要である。
【００１７】このような構成であるから、レーザ光源１
１から出射されたレーザビームは、偏光ビームスプリッ
タ２２によって２波Ａ，Ｂに分岐される。各分岐光束
Ａ，Ｂは、それぞれミラー２３Ａ，２３Ｂによって反射
された後、スケール１Ｂの回折格子２Ｂ上の同一回折点
Ｐに入射される。すると、その回折点Ｐで各分岐光束
Ａ，Ｂの１次回折光Ａ1,Ｂ1 が生成される。各１次回折
光Ａ1,Ｂ1 は、光反射面４で反射され、続いて、ミラー
２３Ａ，２３Ｂで反射された後、ビームスプリッタ３４
で混合される。
１から出射されたレーザビームは、偏光ビームスプリッ
タ２２によって２波Ａ，Ｂに分岐される。各分岐光束
Ａ，Ｂは、それぞれミラー２３Ａ，２３Ｂによって反射
された後、スケール１Ｂの回折格子２Ｂ上の同一回折点
Ｐに入射される。すると、その回折点Ｐで各分岐光束
Ａ，Ｂの１次回折光Ａ1,Ｂ1 が生成される。各１次回折
光Ａ1,Ｂ1 は、光反射面４で反射され、続いて、ミラー
２３Ａ，２３Ｂで反射された後、ビームスプリッタ３４
で混合される。
【００１８】つまり、一方の１次回折光Ａ1 の反射光と
他方の１次回折光Ｂ1 の透過光とが混合されるととも
に、一方の１次回折光Ａ1 の透過光と他方の１次回折光
Ｂ1 の反射光とが混合される。その後、一方の混合波は
一方の検出器４１Ａへ導かれ、そこで、電気信号に変換
され正弦波信号φＡとして取り出される。また、他方の
混合波は他方の検出器４１Ｂへ導かれ、そこで、一方の
混合波に対して９０度位相が遅らされた後、電気信号に
変換され正弦波信号φＢとして取り出される。
他方の１次回折光Ｂ1 の透過光とが混合されるととも
に、一方の１次回折光Ａ1 の透過光と他方の１次回折光
Ｂ1 の反射光とが混合される。その後、一方の混合波は
一方の検出器４１Ａへ導かれ、そこで、電気信号に変換
され正弦波信号φＡとして取り出される。また、他方の
混合波は他方の検出器４１Ｂへ導かれ、そこで、一方の
混合波に対して９０度位相が遅らされた後、電気信号に
変換され正弦波信号φＢとして取り出される。
【００１９】従って、本実施例によれば、レーザビーム
を２波に分岐させた後スケール１Ｂの回折格子２Ｂ上の
同一回折点Ｐに入射させる。すると、その回折点Ｐで互
いに逆方向へ位相シフトされた１次回折光Ａ1,Ｂ1 が生
成される。このとき、回折点Ｐで生成される１次回折光
Ａ1,Ｂ1 の光路と透過光の光路とが異なるように設定し
ておく。すると、１次回折光Ａ1,Ｂ1 は、スケール１Ｂ
の光反射面４で反射された後、光束混合手段２１によっ
て混合され、続いて、検出器４１Ａ，４１Ｂに入射され
る。一方、透過光は、スケール１Ｂの光反射面４で１次
回折光Ａ1,Ｂ1とは異なる角度で反射された後、ミラー
２３Ａ，２３Ｂでレーザ光源１１は異なる方向へ反射さ
れる結果、光源への戻り光を除去できる。
を２波に分岐させた後スケール１Ｂの回折格子２Ｂ上の
同一回折点Ｐに入射させる。すると、その回折点Ｐで互
いに逆方向へ位相シフトされた１次回折光Ａ1,Ｂ1 が生
成される。このとき、回折点Ｐで生成される１次回折光
Ａ1,Ｂ1 の光路と透過光の光路とが異なるように設定し
ておく。すると、１次回折光Ａ1,Ｂ1 は、スケール１Ｂ
の光反射面４で反射された後、光束混合手段２１によっ
て混合され、続いて、検出器４１Ａ，４１Ｂに入射され
る。一方、透過光は、スケール１Ｂの光反射面４で１次
回折光Ａ1,Ｂ1とは異なる角度で反射された後、ミラー
２３Ａ，２３Ｂでレーザ光源１１は異なる方向へ反射さ
れる結果、光源への戻り光を除去できる。
【００２０】また、回折格子２Ｂ上の回折点Ｐで生成さ
れる１次回折光Ａ１，Ｂ１は、互いに逆方向へ位相シフ
トされた後、スケール１Ｂの光反射面４で各分岐光束
Ａ，Ｂの入射方向へ反射されるから、つまり、入射光束
と反射光束とが同方向であるから、従来の反射型格子干
渉型変位検出装置とは異なる光学的配置ができ、設計の
自由度を拡大させることができる。しかも、スケール１
Ｂの片側に、光源１１、光束分岐手段２１、光束混合手
段３１および検出器４１Ａ，４１Ｂなどの全ての光学系
を配置した構成であるから、装置への組み込みも容易で
ある。
れる１次回折光Ａ１，Ｂ１は、互いに逆方向へ位相シフ
トされた後、スケール１Ｂの光反射面４で各分岐光束
Ａ，Ｂの入射方向へ反射されるから、つまり、入射光束
と反射光束とが同方向であるから、従来の反射型格子干
渉型変位検出装置とは異なる光学的配置ができ、設計の
自由度を拡大させることができる。しかも、スケール１
Ｂの片側に、光源１１、光束分岐手段２１、光束混合手
段３１および検出器４１Ａ，４１Ｂなどの全ての光学系
を配置した構成であるから、装置への組み込みも容易で
ある。
【００２１】また、光束分岐手段２１や光束混合手段３
１を構成する光学素子、つまり、偏光ビームスプリッタ
２２、ビームスプリッタ３４およびミラー２３Ａ，２３
Ｂなどを一体のプリズム５１によって構成したので、１
つのプリズムによって主な検出系を構成することができ
る。このことは、部品点数の削減につながるから、組立
工数の削減にも寄与できる。
１を構成する光学素子、つまり、偏光ビームスプリッタ
２２、ビームスプリッタ３４およびミラー２３Ａ，２３
Ｂなどを一体のプリズム５１によって構成したので、１
つのプリズムによって主な検出系を構成することができ
る。このことは、部品点数の削減につながるから、組立
工数の削減にも寄与できる。
【００２２】以上、本発明について好適な実施例を挙げ
て説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改
良並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
て説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改
良並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
【００２３】例えば、上記実施例では、前記光束分岐手
段２１および光束混合手段３１を一体のプリズム５１に
よって構成したが、図３に示す如く、これらを別体とし
て構成してもよい。この場合には、光束分岐手段２１
は、レーザビームを水平方向へ２波Ａ，Ｂに分岐する直
角反射面２５Ａ，２５Ｂを有するミラー２５と、このミ
ラー２５によって分岐された各光束Ａ，Ｂをスケール１
Ｂの透過型回折格子２Ｂ上の同一回折点Ｐに入射させる
一対のミラー２６Ａ，２６Ｂと、この各ミラー２６Ａ，
２６Ｂの反射光の光路上に挿入された偏光板２７Ａ，２
７Ｂとによって構成されている。また、光束混合手段３
１は、前記回折点Ｐで生成されかつ光反射面４で反射さ
れた１次回折光Ａ1,Ｂ1 を反射させる一対のミラー３５
Ａ，３５Ｂと、この各ミラー３５Ａ，３５Ｂで反射され
た光束を混合させるビームスプリッタ３４とによって構
成されている。
段２１および光束混合手段３１を一体のプリズム５１に
よって構成したが、図３に示す如く、これらを別体とし
て構成してもよい。この場合には、光束分岐手段２１
は、レーザビームを水平方向へ２波Ａ，Ｂに分岐する直
角反射面２５Ａ，２５Ｂを有するミラー２５と、このミ
ラー２５によって分岐された各光束Ａ，Ｂをスケール１
Ｂの透過型回折格子２Ｂ上の同一回折点Ｐに入射させる
一対のミラー２６Ａ，２６Ｂと、この各ミラー２６Ａ，
２６Ｂの反射光の光路上に挿入された偏光板２７Ａ，２
７Ｂとによって構成されている。また、光束混合手段３
１は、前記回折点Ｐで生成されかつ光反射面４で反射さ
れた１次回折光Ａ1,Ｂ1 を反射させる一対のミラー３５
Ａ，３５Ｂと、この各ミラー３５Ａ，３５Ｂで反射され
た光束を混合させるビームスプリッタ３４とによって構
成されている。
【００２４】このような構成にすれば、上記実施例で述
べた効果のほか、ミラー２５の直角反射面２５Ａ，２５
Ｂによってレーザ光源１１からのレーザビームそのもの
を２波Ａ，Ｂに分岐しているから、半透過性の光学素子
（例えば、ハーフミラーやビームスプリッタ）などを用
いることなく異なった光学的配置ができる。しかも、反
射面２５Ａ，２５Ｂの角度を選択することにより、２波
に分岐する振り分け角度も自由に選択できるという利点
がある。これにより、従来のものに比べ、検出系も小型
化できる。
べた効果のほか、ミラー２５の直角反射面２５Ａ，２５
Ｂによってレーザ光源１１からのレーザビームそのもの
を２波Ａ，Ｂに分岐しているから、半透過性の光学素子
（例えば、ハーフミラーやビームスプリッタ）などを用
いることなく異なった光学的配置ができる。しかも、反
射面２５Ａ，２５Ｂの角度を選択することにより、２波
に分岐する振り分け角度も自由に選択できるという利点
がある。これにより、従来のものに比べ、検出系も小型
化できる。
【００２５】また、上記実施例では、レーザ光源１１、
光束分岐手段２１、光束混合手段３１および検出器４１
Ａ，４１Ｂなどの光学系に対してスケール１Ｂが変位可
能に設けられていたが、スケール１Ｂに対して上記光学
系が変位するものでもよく、あるいは、両者が共に変位
するものでもよい。要は、スケール１Ｂと光学系とが相
対変位するもの全てに適用することができる。
光束分岐手段２１、光束混合手段３１および検出器４１
Ａ，４１Ｂなどの光学系に対してスケール１Ｂが変位可
能に設けられていたが、スケール１Ｂに対して上記光学
系が変位するものでもよく、あるいは、両者が共に変位
するものでもよい。要は、スケール１Ｂと光学系とが相
対変位するもの全てに適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上の通り、本発明の格子干渉型変位検
出装置によれば、スケールの片側に全ての光学系を配置
するとともに、そのスケールの回折格子に対する分岐光
束の入射面とは反対面側に回折点で生成された光束を反
射させる光反射面を形成したので、光源への戻り光を除
去できるとともに、入射光束と反射光束とを同方向にで
きるから、従来の反射型格子干渉型変位検出装置とは異
なる光学的配置ができ、しかも、スケールの片側に、光
源、光束分岐手段、光束混合手段および検出器などの全
ての光学系を配置した構成であるから、装置への組み込
みも容易である。
出装置によれば、スケールの片側に全ての光学系を配置
するとともに、そのスケールの回折格子に対する分岐光
束の入射面とは反対面側に回折点で生成された光束を反
射させる光反射面を形成したので、光源への戻り光を除
去できるとともに、入射光束と反射光束とを同方向にで
きるから、従来の反射型格子干渉型変位検出装置とは異
なる光学的配置ができ、しかも、スケールの片側に、光
源、光束分岐手段、光束混合手段および検出器などの全
ての光学系を配置した構成であるから、装置への組み込
みも容易である。
【図１】本発明の格子干渉型変位検出装置の一実施例を
示す図である。
示す図である。
【図２】図１のスケール１Ｂの構成を示す図である。
【図３】本発明の格子干渉型変位検出装置の他の実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図４】従来の格子干渉型変位検出装置（反射型回折格
子を用いた）を示す図である。
子を用いた）を示す図である。
【図５】従来の格子干渉型変位検出装置（透過型回折格
子を用いた）を示す図である。
子を用いた）を示す図である。
１Ｂ 透過型スケール ２Ｂ 透過型回折格子 ４ 光反射面 １１ レーザ光源（光源） ２１ 光束分岐手段 ３１ 光束混合手段 ４１Ａ，４１Ｂ 検出器
Claims (1)
- 【請求項１】透過型回折格子を有するスケールと、光源
と、この光源からの光束を２波に分岐しかつその各分岐
光束を前記スケールの回折格子上の同一回折点に入射さ
せる光束分岐手段と、前記回折格子上の回折点で生成さ
れた複数の光束を混合させる光束混合手段と、この光束
混合手段によって混合された混合波を電気信号に変換す
る検出器とを備えた格子干渉型変位検出装置において、 前記スケールの片側に、前記光源、光束分岐手段、光束
混合手段および検出器をそれぞれ配置するとともに、そ
のスケールの回折格子に対する前記分岐光束の入射面と
は反対面側に前記回折点で生成された光束を反射させる
光反射面を形成した、 ことを特徴とする格子干渉型変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19093791A JPH0739931B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 格子干渉型変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19093791A JPH0739931B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 格子干渉型変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510786A JPH0510786A (ja) | 1993-01-19 |
| JPH0739931B2 true JPH0739931B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=16266162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19093791A Expired - Lifetime JPH0739931B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 格子干渉型変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0739931B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117091513B (zh) * | 2023-10-19 | 2024-01-02 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种基于大尺寸光斑的光栅干涉测量装置及测量方法 |
-
1991
- 1991-07-04 JP JP19093791A patent/JPH0739931B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0510786A (ja) | 1993-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9360347B2 (en) | Two-dimensional encoder system and method | |
| US4979826A (en) | Displacement measuring apparatus | |
| JP2586120B2 (ja) | エンコーダー | |
| US7471397B2 (en) | Position-measuring device | |
| EP1148390B1 (en) | Mark independent alignment sensor | |
| JPH03148015A (ja) | 位置測定装置 | |
| JPH01284715A (ja) | エンコーダー | |
| US7187451B2 (en) | Apparatus for measuring two-dimensional displacement | |
| JPH0781817B2 (ja) | 位置測定装置 | |
| JPH046884B2 (ja) | ||
| JPH02138821A (ja) | ロータリーエンコーダ | |
| US5424829A (en) | Apparatus wherein diffracted light does not return to the source | |
| JPH085328A (ja) | 格子干渉型変位検出装置 | |
| JP3068408B2 (ja) | 格子干渉型変位検出装置 | |
| JPH0510786A (ja) | 格子干渉型変位検出装置 | |
| JPH0739932B2 (ja) | 格子干渉型変位検出装置 | |
| JPH085324A (ja) | 格子干渉型変位検出装置 | |
| JP3152330B2 (ja) | 格子干渉型変位検出装置 | |
| JPH051926A (ja) | 格子干渉型変位検出装置 | |
| JP2000018918A (ja) | レーザ干渉式可動体の移動量検出装置 | |
| CN113532279B (zh) | 光学位移传感器 | |
| JPH051923A (ja) | 格子干渉型変位検出装置 | |
| JP2003035570A (ja) | 回折干渉式リニアスケール | |
| EP2138808B1 (en) | Photoelectric encoder | |
| JP3068407B2 (ja) | 格子干渉型変位検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19951024 |