JPH11166809A - 相対位置検出装置 - Google Patents
相対位置検出装置Info
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- JPH11166809A JPH11166809A JP35023597A JP35023597A JPH11166809A JP H11166809 A JPH11166809 A JP H11166809A JP 35023597 A JP35023597 A JP 35023597A JP 35023597 A JP35023597 A JP 35023597A JP H11166809 A JPH11166809 A JP H11166809A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スケールとインデックススケールとの距離を
広く離間して配置し，接触による破損やゴミの付着の付
着による機能低下を回避し，かつスケールの移動方向と
垂直な方向への移動，スケールの傾きに対する自由度を
向上させる。 【解決手段】 コヒーレントな光を出射する光源１０１
と，光源１０１から出射された光を集光し，略平行光束
に光学補正するコリメートレンズ１０２と，コリメート
レンズ１０２からの光を分割する所定の光透過率の周期
パターン構造を有するスリット１０３と，所定の反射率
あるいは透過率を有し，スリット１０３の周期パターン
と同一の周期的パターンを有するスケール１０４と，ス
リット１０３を通過した光をスケール１０４に照射して
得られる反射光あるいは透過光を入射し，スリット１０
３とスケール１０４との相対位置の変化に伴って生じる
反射光あるいは透過光の光強度を検出する受光部１０５
を備えた。
広く離間して配置し，接触による破損やゴミの付着の付
着による機能低下を回避し，かつスケールの移動方向と
垂直な方向への移動，スケールの傾きに対する自由度を
向上させる。 【解決手段】 コヒーレントな光を出射する光源１０１
と，光源１０１から出射された光を集光し，略平行光束
に光学補正するコリメートレンズ１０２と，コリメート
レンズ１０２からの光を分割する所定の光透過率の周期
パターン構造を有するスリット１０３と，所定の反射率
あるいは透過率を有し，スリット１０３の周期パターン
と同一の周期的パターンを有するスケール１０４と，ス
リット１０３を通過した光をスケール１０４に照射して
得られる反射光あるいは透過光を入射し，スリット１０
３とスケール１０４との相対位置の変化に伴って生じる
反射光あるいは透過光の光強度を検出する受光部１０５
を備えた。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は，各種の測長機器や
各種の計測装置，工作機械，複写機などにおいて，移動
体の移動量を検出するエンコーダ（光学スケール）とし
て利用可能な相対位置検出装置に関する。
各種の計測装置，工作機械，複写機などにおいて，移動
体の移動量を検出するエンコーダ（光学スケール）とし
て利用可能な相対位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，相対位置検出装置に関連する参考
技術文献として，たとえば特開昭５９−１３２３１１号
公報が開示されている。この構成を図１４に示す。図に
おいて，１は光源，２は光源１からの光を平行光線に光
学補正し，後述するスケールに投射するためのコリメー
トレンズ，３は一定の格子定数をもつ光学格子からなる
スケール，４はスケール３と同じ格子定数を有する光学
素子からなるインデックススケールである。このインデ
ックススケール４は互いに１／４波長だけずらされた２
つの格子をもっている。５および５’は２つの光学格子
のそれぞれを通過した光を検出するための検出器，６は
スケール３の移動方向を示す矢印である。
技術文献として，たとえば特開昭５９−１３２３１１号
公報が開示されている。この構成を図１４に示す。図に
おいて，１は光源，２は光源１からの光を平行光線に光
学補正し，後述するスケールに投射するためのコリメー
トレンズ，３は一定の格子定数をもつ光学格子からなる
スケール，４はスケール３と同じ格子定数を有する光学
素子からなるインデックススケールである。このインデ
ックススケール４は互いに１／４波長だけずらされた２
つの格子をもっている。５および５’は２つの光学格子
のそれぞれを通過した光を検出するための検出器，６は
スケール３の移動方向を示す矢印である。
【０００３】上記構成において，スケール３を矢印６の
方向に移動させると，インデックススケール４との相対
位置関係により，光の通過および遮断が繰り返される。
この光の通過および遮断の繰り返しで生じる光量変化を
検出５，５’で検出することにより．正弦波状の電気信
号が得られ，これをカウントすることで移動量を計測す
る。
方向に移動させると，インデックススケール４との相対
位置関係により，光の通過および遮断が繰り返される。
この光の通過および遮断の繰り返しで生じる光量変化を
検出５，５’で検出することにより．正弦波状の電気信
号が得られ，これをカウントすることで移動量を計測す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記に
示されるような従来の技術にあっては，分解能の精度を
高めようとするには，格子定数の小さいスケールを利用
すればよいが，コントラストを維持するためにはスケー
ルとインデックススケールとを微小間隔の位置関係で配
置する必要があるため，接触による破損やゴミの付着に
より装置機能を低下させるという問題点がある。また，
スケールとそれ以外の構成要素からなるヘッド部をごく
近傍に配置する必要があるため，振動物の測定および被
測定物の光軸方向の移動に対して自由度が小さいという
問題点もあった。
示されるような従来の技術にあっては，分解能の精度を
高めようとするには，格子定数の小さいスケールを利用
すればよいが，コントラストを維持するためにはスケー
ルとインデックススケールとを微小間隔の位置関係で配
置する必要があるため，接触による破損やゴミの付着に
より装置機能を低下させるという問題点がある。また，
スケールとそれ以外の構成要素からなるヘッド部をごく
近傍に配置する必要があるため，振動物の測定および被
測定物の光軸方向の移動に対して自由度が小さいという
問題点もあった。
【０００５】本発明は，上記に鑑みてなされたものであ
って，スケールとインデックススケールとの距離を広く
離間して配置する構成とすることにより，接触による破
損やゴミの付着の付着による機能低下を回避し，かつス
ケールの移動方向と垂直な方向への移動，およびスケー
ルの傾きに対する自由度を向上させることを目的とす
る。
って，スケールとインデックススケールとの距離を広く
離間して配置する構成とすることにより，接触による破
損やゴミの付着の付着による機能低下を回避し，かつス
ケールの移動方向と垂直な方向への移動，およびスケー
ルの傾きに対する自由度を向上させることを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに，請求項１に係る相対位置検出装置にあっては，コ
ヒーレントな光を出射する光源と，前記光源から出射さ
れた光を集光し，略平行光束に光学補正するコリメート
レンズと，前記コリメートレンズからの光を分割する所
定の光透過率の周期パターン構造を有するスリットと，
所定の反射率あるいは透過率を有し，前記スリットの周
期パターンと同一の周期的パターンを有するスケール
と，前記スリットを通過した光を前記スケールに照射し
て得られる反射光あるいは透過光を入射し，前記スリッ
トと前記スケールとの相対位置の変化に伴って生じる反
射光あるいは透過光の光強度を検出する受光手段と，を
備えたものである。
めに，請求項１に係る相対位置検出装置にあっては，コ
ヒーレントな光を出射する光源と，前記光源から出射さ
れた光を集光し，略平行光束に光学補正するコリメート
レンズと，前記コリメートレンズからの光を分割する所
定の光透過率の周期パターン構造を有するスリットと，
所定の反射率あるいは透過率を有し，前記スリットの周
期パターンと同一の周期的パターンを有するスケール
と，前記スリットを通過した光を前記スケールに照射し
て得られる反射光あるいは透過光を入射し，前記スリッ
トと前記スケールとの相対位置の変化に伴って生じる反
射光あるいは透過光の光強度を検出する受光手段と，を
備えたものである。
【０００７】すなわち，スケールの反射率または透過率
の変化周期と同じ周期になるような光の透過率の周期パ
ターンをスリットとして設け，スリットを通過した光を
前記スケールに照射して得られる反射光あるいは透過光
を入射し，スリットとスケールとの相対位置の変化に伴
って生じる反射光あるいは透過光の光強度を検出するこ
とにより，光を投射する光ヘッド部分と被測定物との距
離を広く確保することができるので，接触による破損や
ゴミの付着の付着による機能低下を回避し，かつスケー
ルの移動方向と垂直な方向への移動，およびスケールの
傾きに対する自由度を向上させることが可能となる。
の変化周期と同じ周期になるような光の透過率の周期パ
ターンをスリットとして設け，スリットを通過した光を
前記スケールに照射して得られる反射光あるいは透過光
を入射し，スリットとスケールとの相対位置の変化に伴
って生じる反射光あるいは透過光の光強度を検出するこ
とにより，光を投射する光ヘッド部分と被測定物との距
離を広く確保することができるので，接触による破損や
ゴミの付着の付着による機能低下を回避し，かつスケー
ルの移動方向と垂直な方向への移動，およびスケールの
傾きに対する自由度を向上させることが可能となる。
【０００８】また，請求項２に係る相対位置検出装置に
あっては，コヒーレントな光を出射する光源と，前記光
源から出射された光を集光し，略平行光束に光学補正す
るコリメートレンズと，前記コリメートレンズからの光
を分割する所定の光透過率の周期パターン構造を有する
スリットと，所定の反射率を有し，前記スケールの周期
パターンと同一の周期的パターンを有するスケールと，
前記スリットと前記スケールとの間に，前記スケールへ
の投射光および反射光の方向が対称となるように光を分
割する光分割手段と，前記スリットを通過した光が前記
光分割手段を介して前記スケールに照射され，その反射
光を前記光分割手段を介して入射し，前記スリットと前
記スケールとの相対位置の変化に伴って生じる反射光あ
るいは透過光の光強度を検出する受光手段と，を備えた
ものである。
あっては，コヒーレントな光を出射する光源と，前記光
源から出射された光を集光し，略平行光束に光学補正す
るコリメートレンズと，前記コリメートレンズからの光
を分割する所定の光透過率の周期パターン構造を有する
スリットと，所定の反射率を有し，前記スケールの周期
パターンと同一の周期的パターンを有するスケールと，
前記スリットと前記スケールとの間に，前記スケールへ
の投射光および反射光の方向が対称となるように光を分
割する光分割手段と，前記スリットを通過した光が前記
光分割手段を介して前記スケールに照射され，その反射
光を前記光分割手段を介して入射し，前記スリットと前
記スケールとの相対位置の変化に伴って生じる反射光あ
るいは透過光の光強度を検出する受光手段と，を備えた
ものである。
【０００９】すなわち，請求項１に加え，スケールに対
して垂直に平行光束が入射するように構成したことによ
り，スケールの振動および光軸方向への移動が生じても
検出誤差がなく，かつ正確な相対値が得られる。
して垂直に平行光束が入射するように構成したことによ
り，スケールの振動および光軸方向への移動が生じても
検出誤差がなく，かつ正確な相対値が得られる。
【００１０】また，請求項３に係る相対位置検出装置に
あっては，請求項１または２に記載の相対位置検出装置
に，さらに，前記受光手段の前側に配置され，前記スケ
ールからの透過光あるいは反射光を前記受光手段に集光
する集光レンズを備えたものである。
あっては，請求項１または２に記載の相対位置検出装置
に，さらに，前記受光手段の前側に配置され，前記スケ
ールからの透過光あるいは反射光を前記受光手段に集光
する集光レンズを備えたものである。
【００１１】すなわち，請求項１または２に加え，集光
レンズによりスケールからの透過光あるいは反射光を受
光手段に導くことにより，より小さい面積のフォトディ
テクタ（ＰＤ）を利用可能とし，検出速度が向上する。
レンズによりスケールからの透過光あるいは反射光を受
光手段に導くことにより，より小さい面積のフォトディ
テクタ（ＰＤ）を利用可能とし，検出速度が向上する。
【００１２】また，請求項４に係る相対位置検出装置に
あっては，請求項２において，前記光分割手段は，前記
コリメートレンズでコリメートされた光のみを反射する
部分反射ミラーであって，かつ前記コリメートレンズ
は，前記光源からの出射された光を微小に集光あるいは
発散する配置またはレンズ特性を有するものである。
あっては，請求項２において，前記光分割手段は，前記
コリメートレンズでコリメートされた光のみを反射する
部分反射ミラーであって，かつ前記コリメートレンズ
は，前記光源からの出射された光を微小に集光あるいは
発散する配置またはレンズ特性を有するものである。
【００１３】すなわち，請求項２に加え，コリメートレ
ンズでコリメートされた光のみを反射する部分反射ミラ
ーを用い，かつコリメートレンズが光源からの出射され
た光を微小に集光あるいは発散する配置またはレンズ特
性を有することにより，光利用効率が向上し，安定した
計測が可能となる。
ンズでコリメートされた光のみを反射する部分反射ミラ
ーを用い，かつコリメートレンズが光源からの出射され
た光を微小に集光あるいは発散する配置またはレンズ特
性を有することにより，光利用効率が向上し，安定した
計測が可能となる。
【００１４】また，請求項５に係る相対位置検出装置に
あっては，請求項２において，前記光分割手段は，前記
コリメートレンズでコリメートされた光のみを透過する
部分透過ミラーであって，かつ前記コリメートレンズ
は，前記光源からの出射された光を微小に集光あるいは
発散する配置またはレンズ特性を有するものである。
あっては，請求項２において，前記光分割手段は，前記
コリメートレンズでコリメートされた光のみを透過する
部分透過ミラーであって，かつ前記コリメートレンズ
は，前記光源からの出射された光を微小に集光あるいは
発散する配置またはレンズ特性を有するものである。
【００１５】すなわち，請求項２に加え，コリメートレ
ンズでコリメートされた光のみを透過する部分透過ミラ
ーを用い，かつコリメートレンズが光源からの出射され
た光を微小に集光あるいは発散する配置またはレンズ特
性を有することにより，光利用効率が向上し，安定した
計測が可能となる。
ンズでコリメートされた光のみを透過する部分透過ミラ
ーを用い，かつコリメートレンズが光源からの出射され
た光を微小に集光あるいは発散する配置またはレンズ特
性を有することにより，光利用効率が向上し，安定した
計測が可能となる。
【００１６】また，請求項６に係る相対位置検出装置に
あっては，請求項２において，前記光源は，直線偏光光
を出射するレーザ光源とし，かつ前記光分割手段は，前
記スケールへの投射光および反射光の方向が対称となる
ように光を偏光・分割する偏光ビームスプリッタと，前
記スケールへの投射光およびその反射光を偏光補正する
１／４波長板とから構成されるものである。
あっては，請求項２において，前記光源は，直線偏光光
を出射するレーザ光源とし，かつ前記光分割手段は，前
記スケールへの投射光および反射光の方向が対称となる
ように光を偏光・分割する偏光ビームスプリッタと，前
記スケールへの投射光およびその反射光を偏光補正する
１／４波長板とから構成されるものである。
【００１７】すなわち，請求項２に加え，直線偏光光を
出射するレーザ光源を用い，光分割手段が前記スケール
への投射光および反射光の方向が対称となるように光を
偏光・分割し，かつスケールへの投射光およびその反射
光を偏光補正する構成としたことにより，光利用効率が
向上し，安定した計測が可能となる。
出射するレーザ光源を用い，光分割手段が前記スケール
への投射光および反射光の方向が対称となるように光を
偏光・分割し，かつスケールへの投射光およびその反射
光を偏光補正する構成としたことにより，光利用効率が
向上し，安定した計測が可能となる。
【００１８】また，請求項７に係る相対位置検出装置に
あっては，請求項３において，前記コリメートレンズ
は，前記光源からの光を微小に集光あるいは発散する配
置またはレンズ特性を有し，かつ前記光源と前記コリメ
ートと前記集光レンズとを一体構成としたものである。
あっては，請求項３において，前記コリメートレンズ
は，前記光源からの光を微小に集光あるいは発散する配
置またはレンズ特性を有し，かつ前記光源と前記コリメ
ートと前記集光レンズとを一体構成としたものである。
【００１９】すなわち，光源とコリメートと集光レンズ
とを一体構成とすることにより，装置の小型化が実現
し，かつ光源も同一樹脂上に一体成形することにより，
レンズと光源の位置合わせなどの煩雑で困難な調整作業
が不要となる。
とを一体構成とすることにより，装置の小型化が実現
し，かつ光源も同一樹脂上に一体成形することにより，
レンズと光源の位置合わせなどの煩雑で困難な調整作業
が不要となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下，本発明の相対位置検出装置
について添付図面を参照し，詳細に説明する。
について添付図面を参照し，詳細に説明する。
【００２１】〔実施の形態１〕図１は，実施の形態１に
係る相対位置検出装置（光透過型）の主要構成を示す説
明図である。図において，１０１は光源，１０２は光源
１０１からの光を略平行光に光学補正し，スケール１０
４に投射するためのコリメートレンズ，１０３はコリメ
ートレンズ１０２により照射された光を分割するスリッ
ト，１０４は透過率が一定周期により変化させるパター
ンが形成されているスケール，１０５はスケール１０４
を通過し，スケール１０４に照射・反射された透過光を
検出する受光手段としての受光部である。
係る相対位置検出装置（光透過型）の主要構成を示す説
明図である。図において，１０１は光源，１０２は光源
１０１からの光を略平行光に光学補正し，スケール１０
４に投射するためのコリメートレンズ，１０３はコリメ
ートレンズ１０２により照射された光を分割するスリッ
ト，１０４は透過率が一定周期により変化させるパター
ンが形成されているスケール，１０５はスケール１０４
を通過し，スケール１０４に照射・反射された透過光を
検出する受光手段としての受光部である。
【００２２】なお，光源１０１としてＬＥＤ，半導体レ
ーザなどが利用可能であり，好ましくはコリメートレン
ズ１０２により略平行光束とされたときに収差の発生し
にくい半導体レーザがよい。
ーザなどが利用可能であり，好ましくはコリメートレン
ズ１０２により略平行光束とされたときに収差の発生し
にくい半導体レーザがよい。
【００２３】また，スリット１０３はスケール１０４上
のスケールの透過率の周期と同じ周期のパターンビーム
を発生させるものであるため完全な平行光であれば，ス
ケール１０４と同じ周期の透過パターンでよい。また，
完全に同じ周期でなくてもコリメートレンズ１０２によ
り光ビームのパターンがスケール１０４と同じ周期に調
整可能であれば利用することができる。
のスケールの透過率の周期と同じ周期のパターンビーム
を発生させるものであるため完全な平行光であれば，ス
ケール１０４と同じ周期の透過パターンでよい。また，
完全に同じ周期でなくてもコリメートレンズ１０２によ
り光ビームのパターンがスケール１０４と同じ周期に調
整可能であれば利用することができる。
【００２４】以上のように構成された相対位置検出装置
において，光源１０１からの光をコリメートレンズ１０
２により平行光束化し，これをスリット１０３を通して
スケール１０４に投射する。このときスケール１０４上
には，図２に示す如くスケール１０４と同じピッチのパ
ターンビームが形成される。よって，スケール１０４の
移動によりパターンビームが遮断／透過を繰り返し，こ
の遮断／透過による光量変化が受光部１０５で検出され
る。
において，光源１０１からの光をコリメートレンズ１０
２により平行光束化し，これをスリット１０３を通して
スケール１０４に投射する。このときスケール１０４上
には，図２に示す如くスケール１０４と同じピッチのパ
ターンビームが形成される。よって，スケール１０４の
移動によりパターンビームが遮断／透過を繰り返し，こ
の遮断／透過による光量変化が受光部１０５で検出され
る。
【００２５】スリット１０３は通常は図３に示すパター
ンとすればよいが，スケール１０４の移動方向を検出す
るためには，図４のスリットに示す如く，１／４周期位
相のずれたパターンの組を設け，それぞれ異なる光検出
器により信号を検出することにより，エンコーダで一般
的に利用されているＡ・Ｂ相の信号を得ることができ
る。
ンとすればよいが，スケール１０４の移動方向を検出す
るためには，図４のスリットに示す如く，１／４周期位
相のずれたパターンの組を設け，それぞれ異なる光検出
器により信号を検出することにより，エンコーダで一般
的に利用されているＡ・Ｂ相の信号を得ることができ
る。
【００２６】さて，この相対位置検出装置は図１に示し
たように光透過型のスケール１０３を用いたが，この他
に図５に示すような光反射型のスケール１０３とした構
成であってもよい。この場合図５に示すように，スケー
ル１０４への入射光を傾け，その正反射位置に受光部１
０５を配置することにより実現可能である。このとき，
光ビームを傾ける方向は図示の向きであっても，別な向
きであっても本質的に変わりはない。
たように光透過型のスケール１０３を用いたが，この他
に図５に示すような光反射型のスケール１０３とした構
成であってもよい。この場合図５に示すように，スケー
ル１０４への入射光を傾け，その正反射位置に受光部１
０５を配置することにより実現可能である。このとき，
光ビームを傾ける方向は図示の向きであっても，別な向
きであっても本質的に変わりはない。
【００２７】したがって，この実施の形態１によれば，
スリット１０３とスケール１０４との距離を隔てること
のできる構成としたので，従来のようなスケールとイン
デックススケールとの接触による破損や劣悪環境化にお
けるゴミなどの汚損に強い装置を実現することができ
る。
スリット１０３とスケール１０４との距離を隔てること
のできる構成としたので，従来のようなスケールとイン
デックススケールとの接触による破損や劣悪環境化にお
けるゴミなどの汚損に強い装置を実現することができ
る。
【００２８】〔実施の形態２〕ところで，反射型のスケ
ールを用いた相対位置検出装置では，検知距離の変化に
対して誤差が生じることがある。つまり，図７に示すよ
うな反射型のスケールを用いた相対位置検出装置では，
スケール１０４への投光・反射はスケール１０４に対し
て傾ける必要がある。このような構成では検知距離（投
光・受光部とスケールの距離）が計測中に変化する場
合，破線に示すようになり検知位置がずれ，ｄの誤差が
生じる。この実施の形態２では，この不具合を解決する
例について説明する。
ールを用いた相対位置検出装置では，検知距離の変化に
対して誤差が生じることがある。つまり，図７に示すよ
うな反射型のスケールを用いた相対位置検出装置では，
スケール１０４への投光・反射はスケール１０４に対し
て傾ける必要がある。このような構成では検知距離（投
光・受光部とスケールの距離）が計測中に変化する場
合，破線に示すようになり検知位置がずれ，ｄの誤差が
生じる。この実施の形態２では，この不具合を解決する
例について説明する。
【００２９】図６は，実施の形態２に係る相対位置検出
装置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。この
相対位置検出装置は，実施の形態１の光反射型（図５参
照）の構成に対し，スケール１０４への投光・反射をス
ケール１０４に垂直するための光分割手段としてのビー
ムスプリッタ１０６を，スリット１０３と受光部１０５
との間に設けている。したがって，他の構成要素および
その機能は，実施の形態１と同様であるので図１と同一
符号を付し，その説明は省略する。
装置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。この
相対位置検出装置は，実施の形態１の光反射型（図５参
照）の構成に対し，スケール１０４への投光・反射をス
ケール１０４に垂直するための光分割手段としてのビー
ムスプリッタ１０６を，スリット１０３と受光部１０５
との間に設けている。したがって，他の構成要素および
その機能は，実施の形態１と同様であるので図１と同一
符号を付し，その説明は省略する。
【００３０】ビームスプリッタ１０６は，図６に示すよ
うに，光源１０１，コリメートレンズ１０２およびスリ
ット１０３からなる投光部と受光部１０５とが直角をな
すように配置された中間部分に配置する。
うに，光源１０１，コリメートレンズ１０２およびスリ
ット１０３からなる投光部と受光部１０５とが直角をな
すように配置された中間部分に配置する。
【００３１】以上のように構成された相対位置検出装置
において，投光部（光源１０１，コリメートレンズ１０
２，スリット１０３）から投光された平行光束は，ビー
ムスプリッタ１０６により光量の約５０％が直角に曲げ
られ，スケール１０４に対して垂直に照射される。この
とき，スケール１０４は反射型であるので，この照射さ
れた光束は正反射し，ビームスプリッタ１０６に戻る。
ビームスプリッタ１０６では，一部は反射されるが，約
５０％は直進して受光部１０５に入射し，信号が検出さ
れる。その後，実施の形態１と同様に相対値を検出す
る。
において，投光部（光源１０１，コリメートレンズ１０
２，スリット１０３）から投光された平行光束は，ビー
ムスプリッタ１０６により光量の約５０％が直角に曲げ
られ，スケール１０４に対して垂直に照射される。この
とき，スケール１０４は反射型であるので，この照射さ
れた光束は正反射し，ビームスプリッタ１０６に戻る。
ビームスプリッタ１０６では，一部は反射されるが，約
５０％は直進して受光部１０５に入射し，信号が検出さ
れる。その後，実施の形態１と同様に相対値を検出す
る。
【００３２】したがって，実施の形態１で説明した透過
型の相対位置検出装置と同様に，スケール１０４に対し
て垂直に光束が入射されるので，スケールの振動や光軸
方向への移動が生じても，誤差の発生を阻止し，正確な
相対値を検出することができる。また，光反射型とする
ことにより，光透過型（スルー型）と同じ性能の装置を
省スペースに収容することも可能となる。
型の相対位置検出装置と同様に，スケール１０４に対し
て垂直に光束が入射されるので，スケールの振動や光軸
方向への移動が生じても，誤差の発生を阻止し，正確な
相対値を検出することができる。また，光反射型とする
ことにより，光透過型（スルー型）と同じ性能の装置を
省スペースに収容することも可能となる。
【００３３】〔実施の形態３〕この実施の形態３では，
前述の実施の形態１および２に対し，さらに信号検知速
度が向上し，かつスケール１０４の傾きの自由度が高く
なる例について説明する。
前述の実施の形態１および２に対し，さらに信号検知速
度が向上し，かつスケール１０４の傾きの自由度が高く
なる例について説明する。
【００３４】図８は，実施の形態３に係る相対位置検出
装置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。この
相対位置検出装置は，実施の形態２の光反射型（図６参
照）の構成に対し，受光用の集光レンズ１０７をビーム
スプリッタ１０６と受光部１０５との間に設けている。
したがって，他の構成要素およびその機能は，実施の形
態２と同様であるので図６と同一符号を付し，その説明
は省略する。
装置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。この
相対位置検出装置は，実施の形態２の光反射型（図６参
照）の構成に対し，受光用の集光レンズ１０７をビーム
スプリッタ１０６と受光部１０５との間に設けている。
したがって，他の構成要素およびその機能は，実施の形
態２と同様であるので図６と同一符号を付し，その説明
は省略する。
【００３５】実施の形態１および２では，スケール１０
４からの正反射光を受光するために少なくともビーム径
以上の大きさを有する光検出器が必要である。さらに，
スケール１０４と投光・受光部の傾きを許容するために
は，ビームの形状を円形とする必要がある。そして，そ
の直径をＤ，光検出器とスケール１０４との距離をＬ，
許容傾き誤差をΔθとすると， Ｐｄ＝２ＬｓｉｎΔθ＋Ｄ ・・・（１） 以上の光検出器の直径Ｐｄが必要となる。
４からの正反射光を受光するために少なくともビーム径
以上の大きさを有する光検出器が必要である。さらに，
スケール１０４と投光・受光部の傾きを許容するために
は，ビームの形状を円形とする必要がある。そして，そ
の直径をＤ，光検出器とスケール１０４との距離をＬ，
許容傾き誤差をΔθとすると， Ｐｄ＝２ＬｓｉｎΔθ＋Ｄ ・・・（１） 以上の光検出器の直径Ｐｄが必要となる。
【００３６】たとえば，Ｄ＝０．５ｍｍ，Ｌ＝５０ｍ
ｍ，Δθ＝±２°とすると，約７．５ｍｍの直径が必要
となる。通常，光検出器として用いられるフォトディテ
クタ（ＰＤ）の場合，その面積に比例した静電容量をも
つので，必要面積の増大は信号検知速度の向上を妨げて
しまうことになる。よって，できるだけ小さい面積のフ
ォトディテクタ（ＰＤ）を利用することが望ましい。
ｍ，Δθ＝±２°とすると，約７．５ｍｍの直径が必要
となる。通常，光検出器として用いられるフォトディテ
クタ（ＰＤ）の場合，その面積に比例した静電容量をも
つので，必要面積の増大は信号検知速度の向上を妨げて
しまうことになる。よって，できるだけ小さい面積のフ
ォトディテクタ（ＰＤ）を利用することが望ましい。
【００３７】このため，ＰＤに受光光を照射する集光レ
ンズ１０７の開口は，式（１）より大きい直径とする。
なお，図９は，実施の形態３に係るスケール１０４上の
ビーム像を示している。
ンズ１０７の開口は，式（１）より大きい直径とする。
なお，図９は，実施の形態３に係るスケール１０４上の
ビーム像を示している。
【００３８】したがって，この実施の形態３では，受光
する光束を集光レンズ１０７で集光し，受光部１０５に
ビーム照射することにより，さらに小さい面積のフォト
ディテクタ（ＰＤ）による受光が実現し，検出速度が向
上する。
する光束を集光レンズ１０７で集光し，受光部１０５に
ビーム照射することにより，さらに小さい面積のフォト
ディテクタ（ＰＤ）による受光が実現し，検出速度が向
上する。
【００３９】また，実施の形態２で説明した相対位置検
出装置と同様に，スケール１０４に対して垂直に光束が
入射されるので，スケールの振動や光軸方向への移動が
生じても，誤差の発生を阻止し，正確な相対値を検出す
ることができる。また，光反射型とすることにより，光
透過型（スルー型）と同じ性能の装置を省スペースに収
容することも可能となる。
出装置と同様に，スケール１０４に対して垂直に光束が
入射されるので，スケールの振動や光軸方向への移動が
生じても，誤差の発生を阻止し，正確な相対値を検出す
ることができる。また，光反射型とすることにより，光
透過型（スルー型）と同じ性能の装置を省スペースに収
容することも可能となる。
【００４０】〔実施の形態４〕図１０は，実施の形態３
に係る相対位置検出装置（光反射型）の主要構成を示す
説明図である。この相対位置検出装置は，図６に示した
相対位置検出装置のビームスプリッタ１０６の代わり
に，コリメートレンズ１０２からの出射光のビーム部分
のみを反射する光分割手段としての部分反射ミラー１０
８を配置し，コリメータレンズ１０２からの出射光を集
光もしくは発散するような配置あるいはレンズ定数とし
たものである。さらにコリメートレンズ１０２を，光源
１０１からの光をわずかに集光／発散させる配置，ある
いはレンズ定数をもたせる。なお，部分反射ミラー１０
８は入射・反射する光線のビーム径とほぼ同じ大きさに
設定する。したがって，他の構成要素およびその機能
は，実施の形態２と同様であるので図６と同一符号を付
し，その説明は省略する。
に係る相対位置検出装置（光反射型）の主要構成を示す
説明図である。この相対位置検出装置は，図６に示した
相対位置検出装置のビームスプリッタ１０６の代わり
に，コリメートレンズ１０２からの出射光のビーム部分
のみを反射する光分割手段としての部分反射ミラー１０
８を配置し，コリメータレンズ１０２からの出射光を集
光もしくは発散するような配置あるいはレンズ定数とし
たものである。さらにコリメートレンズ１０２を，光源
１０１からの光をわずかに集光／発散させる配置，ある
いはレンズ定数をもたせる。なお，部分反射ミラー１０
８は入射・反射する光線のビーム径とほぼ同じ大きさに
設定する。したがって，他の構成要素およびその機能
は，実施の形態２と同様であるので図６と同一符号を付
し，その説明は省略する。
【００４１】ここでレンズによる光線がやや発散するよ
うに設定している場合を例にとって説明する。なお，や
や集光する光線を用いる場合についても同様である。光
源１０１から出射された光は，コリメートレンズ１０２
により発散され，さらに，スリット１０３を通過し，分
割された略平行光となる。この光線は部分反射ミラー１
０８により反射され，少しの角度をもってスケール１０
４に入射する。
うに設定している場合を例にとって説明する。なお，や
や集光する光線を用いる場合についても同様である。光
源１０１から出射された光は，コリメートレンズ１０２
により発散され，さらに，スリット１０３を通過し，分
割された略平行光となる。この光線は部分反射ミラー１
０８により反射され，少しの角度をもってスケール１０
４に入射する。
【００４２】スケール１０４に照射された光線は，反射
則により入射角と対称に正反射し，受光部１０５に入射
する。このとき，投光部からの投光された光線が平行で
あると，部分反射ミラー１０８によってほとんどケラレ
てしまうが，やや発散気味に設定することで大部分の光
線を受光部１０５に導くことができる。
則により入射角と対称に正反射し，受光部１０５に入射
する。このとき，投光部からの投光された光線が平行で
あると，部分反射ミラー１０８によってほとんどケラレ
てしまうが，やや発散気味に設定することで大部分の光
線を受光部１０５に導くことができる。
【００４３】ところで，実施の形態２では，投光効率５
０％，受光効率５０％の損失が生じ，２５％以下の光利
用効率となる。しかし，この実施の形態４では，投光効
率１００％，受光効率ηは発散・集光角から，下記
（２）式により決定される。
０％，受光効率５０％の損失が生じ，２５％以下の光利
用効率となる。しかし，この実施の形態４では，投光効
率１００％，受光効率ηは発散・集光角から，下記
（２）式により決定される。
【００４４】すなわち， η＝２πＬｓｉｎθ・（２πＬｓｉｎθ＋Ｄ） ・・・（２） により表される受光効率となる。ここで，Ｌはコリメー
タレンズ１０２からスケール１０４に反射し，部分反射
ミラー１０８にケラレるまでの光路長，θは発散角，Ｄ
は部分反射ミラー１０８の有効径である。
タレンズ１０２からスケール１０４に反射し，部分反射
ミラー１０８にケラレるまでの光路長，θは発散角，Ｄ
は部分反射ミラー１０８の有効径である。
【００４５】したがって，この実施の形態４によれば，
コリメートレンズ１０２からの出射光のビーム部分のみ
を反射する部分反射ミラー１０８を設け，さらにコリメ
ートレンズ１０２を，光源１０１からの光をわずかに集
光／発散させる配置，あるいはレンズ定数をもたせるこ
とにより，光利用効率が向上し，より安定した計測が可
能となる。
コリメートレンズ１０２からの出射光のビーム部分のみ
を反射する部分反射ミラー１０８を設け，さらにコリメ
ートレンズ１０２を，光源１０１からの光をわずかに集
光／発散させる配置，あるいはレンズ定数をもたせるこ
とにより，光利用効率が向上し，より安定した計測が可
能となる。
【００４６】〔実施の形態５〕図１１は，実施の形態５
に係る相対位置検出装置（光反射型）の主要構成を示す
説明図である。この相対位置検出装置は，図１０に示し
た相対位置検出装置の部分反射ミラー１０８の代わり
に，コリメートレンズ１０２からの出射光のビーム部分
のみを透過する光分割手段としての部分透過ミラー１０
９を配置し，コリメータレンズ１０２からの出射光を集
光もしくは発散するような配置あるいはレンズ定数とし
たものである。さらにコリメートレンズ１０２を，光源
１０１からの光をわずかに集光／発散させる配置，ある
いはレンズ定数をもたせる。なお，部分透過ミラー１０
９は入射・透過する光線のビーム径とほぼ同じ大きさに
設定する。したがって，他の構成要素およびその機能
は，実施の形態４と同様であるので図１０と同一符号を
付し，その説明は省略する。
に係る相対位置検出装置（光反射型）の主要構成を示す
説明図である。この相対位置検出装置は，図１０に示し
た相対位置検出装置の部分反射ミラー１０８の代わり
に，コリメートレンズ１０２からの出射光のビーム部分
のみを透過する光分割手段としての部分透過ミラー１０
９を配置し，コリメータレンズ１０２からの出射光を集
光もしくは発散するような配置あるいはレンズ定数とし
たものである。さらにコリメートレンズ１０２を，光源
１０１からの光をわずかに集光／発散させる配置，ある
いはレンズ定数をもたせる。なお，部分透過ミラー１０
９は入射・透過する光線のビーム径とほぼ同じ大きさに
設定する。したがって，他の構成要素およびその機能
は，実施の形態４と同様であるので図１０と同一符号を
付し，その説明は省略する。
【００４７】ここで実施の形態４と同様に，レンズによ
る光線がやや発散するように設定している場合を例にと
って説明する。なお，やや集光する光線を用いる場合に
ついても同様である。光源１０１から出射された光は，
コリメートレンズ１０２により発散され，さらに，スリ
ット１０３を通過し，分割された略平行光となる。この
光線は部分透過ミラー１０９により透過され，わずかな
角度をもってスケール１０４に入射する。
る光線がやや発散するように設定している場合を例にと
って説明する。なお，やや集光する光線を用いる場合に
ついても同様である。光源１０１から出射された光は，
コリメートレンズ１０２により発散され，さらに，スリ
ット１０３を通過し，分割された略平行光となる。この
光線は部分透過ミラー１０９により透過され，わずかな
角度をもってスケール１０４に入射する。
【００４８】スケール１０４に照射された光線は，反射
則により入射角と対称に正反射し，受光部１０５に入射
する。このとき，投光部からの投光された光線が平行で
あると，部分透過ミラー１０９によってほとんどケラレ
てしまうが，やや発散気味に設定することで大部分の光
線を受光部１０５に導くことができる。
則により入射角と対称に正反射し，受光部１０５に入射
する。このとき，投光部からの投光された光線が平行で
あると，部分透過ミラー１０９によってほとんどケラレ
てしまうが，やや発散気味に設定することで大部分の光
線を受光部１０５に導くことができる。
【００４９】さて，この実施の形態５では，実施の形態
４と同様に，投光効率１００％，受光効率ηは発散・集
光角から，前述の（２）式により決定される。
４と同様に，投光効率１００％，受光効率ηは発散・集
光角から，前述の（２）式により決定される。
【００５０】したがって，この実施の形態５によれば，
コリメートレンズ１０２からの出射光のビーム部分のみ
を透過する部分透過ミラー１０９を設け，さらにコリメ
ートレンズ１０２を，光源１０１からの光をわずかに集
光／発散させる配置，あるいはレンズ定数をもたせるこ
とにより，光利用効率が向上し，より安定した計測が可
能となる。
コリメートレンズ１０２からの出射光のビーム部分のみ
を透過する部分透過ミラー１０９を設け，さらにコリメ
ートレンズ１０２を，光源１０１からの光をわずかに集
光／発散させる配置，あるいはレンズ定数をもたせるこ
とにより，光利用効率が向上し，より安定した計測が可
能となる。
【００５１】さらに，この実施の形態５のような部分透
過ミラー１０９は，図１１にようにスケール１０４に対
し，垂直方向のレイアウトされるため，スケール１０４
の移動方向にコンパクトな装置構成が実現する。また，
部分透過ミラー１０９は，保持することが容易であり，
部分反射ミラー１０８のように保持治具による光線のケ
ラレが発生しない面でも有利である。
過ミラー１０９は，図１１にようにスケール１０４に対
し，垂直方向のレイアウトされるため，スケール１０４
の移動方向にコンパクトな装置構成が実現する。また，
部分透過ミラー１０９は，保持することが容易であり，
部分反射ミラー１０８のように保持治具による光線のケ
ラレが発生しない面でも有利である。
【００５２】〔実施の形態６〕図１２は，実施の形態６
に係る相対位置検出装置（光反射型）の主要構成を示す
説明図である。この相対位置検出装置は，図６に示した
相対位置検出装置のブームスプリッタ１０６の位置に光
分割手段として，偏光ビームスプリッタ１１１を配置
し，さらに偏光ビームスプリッタ１１１とスケール１０
４との間に１／４波長板１１０を設けた，いわゆる通常
のＣＤ−ＲＯＭの光ピックアップに利用されている方式
を採用したものである。したがって，他の構成要素およ
びその機能は，実施の形態２と同様であるので図６と同
一符号を付し，その説明は省略する。
に係る相対位置検出装置（光反射型）の主要構成を示す
説明図である。この相対位置検出装置は，図６に示した
相対位置検出装置のブームスプリッタ１０６の位置に光
分割手段として，偏光ビームスプリッタ１１１を配置
し，さらに偏光ビームスプリッタ１１１とスケール１０
４との間に１／４波長板１１０を設けた，いわゆる通常
のＣＤ−ＲＯＭの光ピックアップに利用されている方式
を採用したものである。したがって，他の構成要素およ
びその機能は，実施の形態２と同様であるので図６と同
一符号を付し，その説明は省略する。
【００５３】図１２のように構成された相対位置検出装
置において，光源１０１から出射されたコリメータレン
ズ１０２へ平行光に光学補正され，スリット１０３を通
過する。さらに，スリット１０３を通過した光は，偏光
ビームスプリッタ１１１で反射され，１／４波長板１１
０を通過し，スケール１０４に照射する。スケール１０
４で反射された光は，１／４波長板１１０を通過し，偏
光ビームスプリッタ１１１を経て，受光部１０５に入射
される。その後，前述と同様の計測動作が行われる。
置において，光源１０１から出射されたコリメータレン
ズ１０２へ平行光に光学補正され，スリット１０３を通
過する。さらに，スリット１０３を通過した光は，偏光
ビームスプリッタ１１１で反射され，１／４波長板１１
０を通過し，スケール１０４に照射する。スケール１０
４で反射された光は，１／４波長板１１０を通過し，偏
光ビームスプリッタ１１１を経て，受光部１０５に入射
される。その後，前述と同様の計測動作が行われる。
【００５４】この実施の形態６によれば，前述実施の形
態の効果に加え，特に投光・受光ともに９０％程度の効
率で光を利用することができ，安定した計測が実現す
る。
態の効果に加え，特に投光・受光ともに９０％程度の効
率で光を利用することができ，安定した計測が実現す
る。
【００５５】〔実施の形態７〕図１３は，実施の形態７
に係る相対位置検出装置（光反射型）の主要構成を示す
説明図である。この相対位置検出装置は，前述した実施
の形態におけるコリメートレンズ，受光用のレンズを一
体構成し，さらにレンズ光軸上に光源を配置した光源一
体化レンズ１１２をスケール１０４と受光部１０５との
間に設けた構成となっている。したがって，他の構成要
素およびその機能は，前述の実施の形態と同様であるの
で同一符号を付し，その説明は省略する。
に係る相対位置検出装置（光反射型）の主要構成を示す
説明図である。この相対位置検出装置は，前述した実施
の形態におけるコリメートレンズ，受光用のレンズを一
体構成し，さらにレンズ光軸上に光源を配置した光源一
体化レンズ１１２をスケール１０４と受光部１０５との
間に設けた構成となっている。したがって，他の構成要
素およびその機能は，前述の実施の形態と同様であるの
で同一符号を付し，その説明は省略する。
【００５６】図１３において，光源一体化レンズ１１２
に配置した光源１０１からの光は，光源一体化レンズ１
１２のコリメートレンズ，スリットを経て，スケール１
０４に照射される。さらにスケール１０４の照射された
光は反射光として，光源一体化レンズ１１２で集光さ
れ，受光部１０５に入射される。その後，前述と同様の
計測動作が行われる。
に配置した光源１０１からの光は，光源一体化レンズ１
１２のコリメートレンズ，スリットを経て，スケール１
０４に照射される。さらにスケール１０４の照射された
光は反射光として，光源一体化レンズ１１２で集光さ
れ，受光部１０５に入射される。その後，前述と同様の
計測動作が行われる。
【００５７】したがって，この実施の形態７によれば，
特に，光源１０１，コリメートレンズ１０２，スリット
１０３，受光レンズ，受光部１０５が同一光路に構成さ
れるので，非常に小型の装置となる。また，光源１０１
も同一樹脂上に一体成形することにより，レンズと光源
１０１の光軸合わせなどの調整作業が不要になるので，
生産性も向上する。
特に，光源１０１，コリメートレンズ１０２，スリット
１０３，受光レンズ，受光部１０５が同一光路に構成さ
れるので，非常に小型の装置となる。また，光源１０１
も同一樹脂上に一体成形することにより，レンズと光源
１０１の光軸合わせなどの調整作業が不要になるので，
生産性も向上する。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように，本発明に係る相対
位置検出装置（請求項１）によれば，スケールの反射率
または透過率の変化周期と同じ周期になるような光の透
過率の周期パターンをスリットとして設け，スリットを
通過した光を前記スケールに照射して得られる反射光あ
るいは透過光を入射し，スリットとスケールとの相対位
置の変化に伴って生じる反射光あるいは透過光の光強度
を検出することにより，光を投射する光ヘッド部分と被
測定物との距離を広く確保することができるので，接触
による破損やゴミの付着の付着による機能低下を回避
し，かつスケールの移動方向と垂直な方向への移動，お
よびスケールの傾きに対する自由度を向上させることが
できる。
位置検出装置（請求項１）によれば，スケールの反射率
または透過率の変化周期と同じ周期になるような光の透
過率の周期パターンをスリットとして設け，スリットを
通過した光を前記スケールに照射して得られる反射光あ
るいは透過光を入射し，スリットとスケールとの相対位
置の変化に伴って生じる反射光あるいは透過光の光強度
を検出することにより，光を投射する光ヘッド部分と被
測定物との距離を広く確保することができるので，接触
による破損やゴミの付着の付着による機能低下を回避
し，かつスケールの移動方向と垂直な方向への移動，お
よびスケールの傾きに対する自由度を向上させることが
できる。
【００５９】また，本発明に係る相対位置検出装置（請
求項２）によれば，請求項１に加え，スケールに対して
垂直に平行光束が入射するように構成したので，スケー
ルの振動および光軸方向への移動が生じても検出誤差が
なく，かつ正確な相対値が得られる。
求項２）によれば，請求項１に加え，スケールに対して
垂直に平行光束が入射するように構成したので，スケー
ルの振動および光軸方向への移動が生じても検出誤差が
なく，かつ正確な相対値が得られる。
【００６０】また，本発明に係る相対位置検出装置（請
求項３）によれば，請求項１または２に加え，集光レン
ズによりスケールからの透過光あるいは反射光を受光手
段に導くため，より小さい面積のフォトディテクタ（Ｐ
Ｄ）を利用することが可能となると共に，検出速度が向
上する。
求項３）によれば，請求項１または２に加え，集光レン
ズによりスケールからの透過光あるいは反射光を受光手
段に導くため，より小さい面積のフォトディテクタ（Ｐ
Ｄ）を利用することが可能となると共に，検出速度が向
上する。
【００６１】また，本発明に係る相対位置検出装置（請
求項４）によれば，請求項２に加え，コリメートレンズ
でコリメートされた光のみを反射する部分反射ミラーを
用い，かつコリメートレンズが光源からの出射された光
を微小に集光あるいは発散する配置またはレンズ特性を
有するので，光利用効率が向上し，安定した計測が可能
となる。
求項４）によれば，請求項２に加え，コリメートレンズ
でコリメートされた光のみを反射する部分反射ミラーを
用い，かつコリメートレンズが光源からの出射された光
を微小に集光あるいは発散する配置またはレンズ特性を
有するので，光利用効率が向上し，安定した計測が可能
となる。
【００６２】また，本発明に係る相対位置検出装置（請
求項５）によれば，請求項２に加え，コリメートレンズ
でコリメートされた光のみを透過する部分透過ミラーを
用い，かつコリメートレンズが光源からの出射された光
を微小に集光あるいは発散する配置またはレンズ特性を
有するため，光利用効率が向上し，安定した計測が可能
となる。
求項５）によれば，請求項２に加え，コリメートレンズ
でコリメートされた光のみを透過する部分透過ミラーを
用い，かつコリメートレンズが光源からの出射された光
を微小に集光あるいは発散する配置またはレンズ特性を
有するため，光利用効率が向上し，安定した計測が可能
となる。
【００６３】また，本発明に係る相対位置検出装置（請
求項６）によれば，請求項２に加え，直線偏光光を出射
するレーザ光源を用い，光分割手段が前記スケールへの
投射光および反射光の方向が対称となるように光を偏光
・分割し，かつスケールへの投射光およびその反射光を
偏光補正するする構成としたので，光利用効率が向上
し，安定した計測が可能となる。
求項６）によれば，請求項２に加え，直線偏光光を出射
するレーザ光源を用い，光分割手段が前記スケールへの
投射光および反射光の方向が対称となるように光を偏光
・分割し，かつスケールへの投射光およびその反射光を
偏光補正するする構成としたので，光利用効率が向上
し，安定した計測が可能となる。
【００６４】また，本発明に係る相対位置検出装置（請
求項７）によれば，光源とコリメートと集光レンズとを
一体構成とすることにより，装置の小型化が実現し，か
つ光源も同一樹脂上に一体成形するため，レンズと光源
の位置合わせなどの煩雑で困難な調整作業が不要とな
る。
求項７）によれば，光源とコリメートと集光レンズとを
一体構成とすることにより，装置の小型化が実現し，か
つ光源も同一樹脂上に一体成形するため，レンズと光源
の位置合わせなどの煩雑で困難な調整作業が不要とな
る。
【図１】本発明の実施の形態１に係る相対位置検出装置
（光透過型）の主要構成を示す説明図である。
（光透過型）の主要構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスケール上のビー
ム像を示す説明図である。
ム像を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスリット例を示す
説明図である。
説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るスリットのＡＢ相
用スリットパターン例を示す説明図である。
用スリットパターン例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る相対位置検出装置
（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る相対位置検出装置
（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
【図７】光反射型の相対位置検出装置における検知距離
計測誤差を示す説明図である。
計測誤差を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る相対位置検出装置
（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るスケールのビーム
像を示す説明図である。
像を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る相対位置検出装
置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る相対位置検出装
置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る相対位置検出装
置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る相対位置検出装
置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
置（光反射型）の主要構成を示す説明図である。
【図１４】従来における相対位置検出装置（光透過型）
の主要構成を示す説明図である。
の主要構成を示す説明図である。
１０１ 光源 １０２ コリメートレンズ １０３ スリット １０４ スケール １０５ 受光部 １０６ ビームスプリッタ １０７ 受光レンズ １０８ 部分反射ミラー １０９ 部分透過ミラー １１０ １／４波長板 １１１ 偏光ビームスプリッタ １１２ 光源一体化レンズ
Claims (7)
- 【請求項１】 コヒーレントな光を出射する光源と，前
記光源から出射された光を集光し，略平行光束に光学補
正するコリメートレンズと，前記コリメートレンズから
の光を分割する所定の光透過率の周期パターン構造を有
するスリットと，所定の反射率あるいは透過率を有し，
前記スリットの周期パターンと同一の周期的パターンを
有するスケールと，前記スリットを通過した光を前記ス
ケールに照射して得られる反射光あるいは透過光を入射
し，前記スリットと前記スケールとの相対位置の変化に
伴って生じる反射光あるいは透過光の光強度を検出する
受光手段と，を備えたことを特徴とする相対位置検出装
置。 - 【請求項２】 コヒーレントな光を出射する光源と，前
記光源から出射された光を集光し，略平行光束に光学補
正するコリメートレンズと，前記コリメートレンズから
の光を分割する所定の光透過率の周期パターン構造を有
するスリットと，所定の反射率を有し，前記スケールの
周期パターンと同一の周期的パターンを有するスケール
と，前記スリットと前記スケールとの間に，前記スケー
ルへの投射光および反射光の方向が対称となるように光
を分割する光分割手段と，前記スリットを通過した光が
前記光分割手段を介して前記スケールに照射され，その
反射光を前記光分割手段を介して入射し，前記スリット
と前記スケールとの相対位置の変化に伴って生じる反射
光あるいは透過光の光強度を検出する受光手段と，を備
えたことを特徴とする相対位置検出装置。 - 【請求項３】 さらに，前記受光手段の前側に配置さ
れ，前記スケールからの透過光あるいは反射光を前記受
光手段に集光する集光レンズを備えたことを特徴とする
請求項１または２に記載の相対位置検出装置。 - 【請求項４】 前記光分割手段は，前記コリメートレン
ズでコリメートされた光のみを反射する部分反射ミラー
であって，かつ前記コリメートレンズは，前記光源から
の出射された光を微小に集光あるいは発散する配置また
はレンズ特性を有することを特徴とする請求項２に記載
の相対位置検出装置。 - 【請求項５】 前記光分割手段は，前記コリメートレン
ズでコリメートされた光のみを透過する部分透過ミラー
であって，かつ前記コリメートレンズは，前記光源から
の出射された光を微小に集光あるいは発散する配置また
はレンズ特性を有することを特徴とする請求項２に記載
の相対位置検出装置。 - 【請求項６】 前記光源は，直線偏光光を出射するレー
ザ光源とし，かつ前記光分割手段は，前記スケールへの
投射光および反射光の方向が対称となるように光を偏光
・分割する偏光ビームスプリッタと，前記スケールへの
投射光およびその反射光を偏光補正する１／４波長板と
から構成されることを特徴とする請求項２に記載の相対
位置検出装置。 - 【請求項７】 前記コリメートレンズは，前記光源から
の光を微小に集光あるいは発散する配置またはレンズ特
性を有し，かつ前記光源と前記コリメートと前記集光レ
ンズとを一体構成としたことを特徴とする請求項３に記
載の相対位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35023597A JP3980732B2 (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 相対位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35023597A JP3980732B2 (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 相対位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11166809A true JPH11166809A (ja) | 1999-06-22 |
| JP3980732B2 JP3980732B2 (ja) | 2007-09-26 |
Family
ID=18409144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35023597A Expired - Lifetime JP3980732B2 (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | 相対位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3980732B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007505363A (ja) * | 2003-05-22 | 2007-03-08 | カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 特にレーザ走査型顕微鏡用の調整可能なピンホール |
| JP2008182249A (ja) * | 2003-10-22 | 2008-08-07 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置及びデバイスの製造方法並びに測定装置 |
| KR20170135808A (ko) * | 2017-11-30 | 2017-12-08 | 리멤디아 엘씨 | 광학 포지셔닝 센서 |
| US9874433B2 (en) | 2013-07-09 | 2018-01-23 | Rememdia LC | Optical positioning sensor |
| US10677583B2 (en) | 2015-04-17 | 2020-06-09 | Rememdia LC | Strain sensor |
| US12313432B2 (en) | 2023-06-23 | 2025-05-27 | Sarcos Corp. | Analog optical positioning sensor, method, and circuit |
| US12320632B2 (en) | 2022-02-10 | 2025-06-03 | Sarcos Corp. | High resolution optical displacement measurement |
-
1997
- 1997-12-05 JP JP35023597A patent/JP3980732B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007505363A (ja) * | 2003-05-22 | 2007-03-08 | カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 特にレーザ走査型顕微鏡用の調整可能なピンホール |
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| US9874433B2 (en) | 2013-07-09 | 2018-01-23 | Rememdia LC | Optical positioning sensor |
| US10690479B2 (en) | 2013-07-09 | 2020-06-23 | Rememdia LLC | Optical positioning sensor |
| US10677583B2 (en) | 2015-04-17 | 2020-06-09 | Rememdia LC | Strain sensor |
| KR20170135808A (ko) * | 2017-11-30 | 2017-12-08 | 리멤디아 엘씨 | 광학 포지셔닝 센서 |
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| US12313432B2 (en) | 2023-06-23 | 2025-05-27 | Sarcos Corp. | Analog optical positioning sensor, method, and circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3980732B2 (ja) | 2007-09-26 |
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