JP5930623B2 - 変位量測定装置、及びオフセット補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ干渉計や光学式エンコーダ等の変位量測定装置、及び変位量測定装置で用いられるオフセット値補正方法に関する。

従来、被測定物の変位量を測定する装置として、例えば、マイケルソン型レーザ干渉計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
図７は、従来のレーザ干渉計１００を示す模式図である。
レーザ干渉計１００は、レーザ光の干渉を利用して、被測定物（後述する再帰反射体２０）の変位量を測定する。
このレーザ干渉計１００は、図７に示すように、レーザ光源装置１０と、再帰反射体２０と、干渉計本体３０と、差動増幅装置４０と、信号処理装置５０とを備える。

再帰反射体２０は、干渉計本体３０から出射された測定用の測定光Ｌｍを入射方向に沿って反射させるものであり、被測定物（図示略）に取り付けられる。
干渉計本体３０は、図７に示すように、偏光ビームスプリッタ３１〜３３と、λ／４板３４〜３６と、λ／２板３７と、ビームスプリッタ３８と、再帰反射体３９と、受光素子としてのＰＤ（Photodiode）３０Ａ〜３０Ｄとを備える。
そして、レーザ光源装置１０から出射されたレーザ光Ｌは、偏光ビームスプリッタ３１で参照用の参照光Ｌｒと、測定用の測定光Ｌｍとに分離される。
測定光Ｌｍは、λ／４板３４を介して再帰反射体２０に向けて出射され、再帰反射体２０にて反射された後、再度、λ／４板３４を透過して偏光ビームスプリッタ３１に向う。
一方、参照光Ｌｒも同様に、λ／４板３５を介して再帰反射体３９に向けて出射され、再帰反射体３９にて反射された後、再度、λ／４板３５を透過して偏光ビームスプリッタ３１に向う。

そして、偏光ビームスプリッタ３１に向う測定光Ｌｍ及び参照光Ｌｒは、干渉光Ｌｉとなってλ／２板３７を透過した後、ビームスプリッタ３８にて第１干渉光Ｌｉ１と第２干渉光Ｌｉ２とに分離される。
第１干渉光Ｌｉ１は、偏光ビームスプリッタ３２にて分離されて、ＰＤ３０Ａ，３０Ｂにそれぞれ照射される。
一方、第２干渉光Ｌｉ２は、λ／４板３６を介して偏光ビームスプリッタ３３に向い、偏光ビームスプリッタ３３にて分離されて、ＰＤ３０Ｃ，３０Ｄにそれぞれ照射される。

ＰＤ３０Ａ，３０Ｂに照射された光は、ＰＤ３０Ａ，３０Ｂにてそれぞれ光電変換されて、Ａ＋相信号Ｓa1及びＡ−相信号Ｓa2としてそれぞれ出力される。
また、ＰＣ３０Ｃ，３０Ｄに照射された光は、ＰＤ３０Ｃ，３０Ｄにてそれぞれ光電変換されて、Ｂ＋相信号Ｓb1及びＢ−相信号Ｓb2としてそれぞれ出力される。
なお、上述した光路を辿ることから、Ａ＋，Ｂ＋相信号Ｓa1,Ｓb1は位相が９０°ずれた信号であり、Ａ−，Ｂ−相信号Ｓa2，Ｓb2はＡ＋，Ｂ＋相信号Ｓa1,Ｓb1の反転信号となる。

図８は、従来の差動増幅装置４０にて処理された後のＡ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbを示す図である。
差動増幅装置４０は、Ａ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2を差動増幅するとともに、Ｂ＋，Ｂ−相信号Ｓb1，Ｓb2を差動増幅し、二相の信号（Ａ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓb）を出力する。
そして、差動増幅装置４０にて処理された後のＡ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbは、図８に示すように、位相が９０°ずれた信号であり、一定電圧の直流成分（オフセット成分）と、光の強度で変化する交流成分（振幅成分）とで構成されている。

図９は、従来の信号処理装置による内挿分割処理を説明するための図である。
信号処理装置５０は、差動増幅装置４０から出力される正弦波信号であるＡ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓb（図９（Ａ））に対して内挿分割処理を施して二相方形波（図９（Ｂ））に変換し、当該二相方形波に基づいて、再帰反射体２０（被測定物）の変位量を測定する。

特開平１−１８４４０２号公報

図１０は、従来のレーザ干渉計１００の課題を説明するための図である。
具体的に、図１０（Ａ）は干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度変化によってＡ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbのオフセット成分が変動しない理想的な状態を示し、図１０（Ｂ）はＡ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbのオフセット成分が変動する実際の状態を示している。
ところで、干渉計本体３０と再帰反射体２０（被測定物）との距離が大きくなった等の要因で干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が低下した場合には、測定光Ｌｍと干渉できない参照光Ｌｒが増加することとなる。
なお、測定光Ｌｍが遮られて干渉計本体３０に戻り測定光Ｌｍの強度が０になった場合も同様である。

このような場合には、ＰＤ３０Ａ〜３０Ｄから出力されるＡ＋，Ａ−，Ｂ＋，Ｂ−相信号Ｓa1，Ｓa2，Ｓb1，Ｓb2は、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が十分に高い場合と比較して、オフセット成分が変動することとなる。すなわち、差動増幅装置４０から出力されるＡ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbのオフセット成分も変動することとなる（図１０（Ｂ））。
そして、差動増幅装置４０から出力されるＡ，Ｂ相信号のオフセット成分が変動した場合には、信号処理装置５０において、内挿分割処理する際に、誤差が生じることとなる。
すなわち、信号処理装置５０において、再帰反射体２０（被測定物）の変位量を精度良く測定できない、という問題がある。

本発明の目的は、変位量を精度良く測定できる変位量測定装置、及びオフセット補正方法を提供することにある。

本発明の変位量測定装置は、位相が互いに９０°ずれたＡ＋相信号及びＢ＋相信号と、前記Ａ＋相信号及び前記Ｂ＋相信号の反転信号であるＡ−相信号及びＢ−相信号とをそれぞれ出力する４つの受光素子を備え、各前記信号に基づいて、被測定物の変位量を測定する変位量測定装置であって、入力した前記Ａ＋相信号及び前記Ａ−相信号からＡ相信号を生成する第１信号生成装置と、入力した前記Ｂ＋相信号及び前記Ｂ−相信号からＢ相信号を生成する第２信号生成装置とを備え、前記第１信号生成装置及び前記第２信号生成装置は、前記入力した各信号に基づいて、減算処理を施して振幅成分を取り出す減算手段と、前記入力した各信号のオフセット成分が変動しかつ各変動量が異なる際に、前記入力した各信号に基づいて、加算処理を施して各信号のオフセット成分の各変動量を取り出す加算手段と、前記加算手段による処理結果に基づいて、前記減算手段による処理結果に含まれるオフセット成分を補正するオフセット補正手段とを備えることを特徴とする。

なお、以下では、説明の便宜上、本発明に係る変位量測定装置をレーザ干渉計で構成した場合で説明する。
本発明では、第１信号生成装置は、上述した減算手段、加算手段、及びオフセット補正手段を備えるので、干渉計本体に戻る測定光の強度が低くなった場合でもオフセット成分が変動しないＡ相信号を生成できる。
なお、第２信号生成装置も第１信号生成装置と同様の構成を有しているため、第１信号生成装置と同様に、オフセット成分が変動しないＢ相信号を生成できる。

先ず、減算手段は、Ａ＋，Ａ−相信号に基づいて、減算処理を施す（減算ステップ）。
ところで、干渉計本体に戻る測定光の強度が低くなった場合でもＡ＋，Ａ−相信号のオフセット成分が変動しない状態（以下、第１の状態）では、減算手段による処理結果は、以下のようになる。
すなわち、オフセット成分の変動がないため、Ａ＋，Ａ−相信号に基づいて、減算処理を施した場合には、当該処理結果には、Ａ＋，Ａ−相信号のオフセット成分の変動量が含まれず、Ａ＋，Ａ−相信号の振幅成分のみが含まれることとなる。
したがって、第１の状態となる変位量測定装置では、従来の構成でＡ相信号を生成してもＡ相信号のオフセット成分の変動がないため、本願のようなオフセット成分の補正は不要である。

また、干渉計本体に戻る測定光の強度が低くなった場合に、Ａ＋，Ａ−相信号のオフセット成分が変動し、かつ、各変動量が同一の状態（以下、第２の状態）では、減算手段による処理結果は、以下のようになる。
すなわち、減算処理によりＡ＋，Ａ−相信号のオフセット成分の各変動量が互いに打ち消されるため、当該処理結果には、上記同様に、Ａ＋，Ａ−相信号の振幅成分のみが含まれることとなる。
したがって、第２の状態となる変位量測定装置でも上記第１の状態となる変位量測定装置と同様に、本願のようなオフセット成分の補正は不要である。

一方、干渉計本体に戻る測定光の強度が低くなった場合に、Ａ＋，Ａ−相信号のオフセット成分が変動し、かつ、各変動量が異なる状態（以下、第３の状態）では、減算手段による処理結果は、以下のようになる。
すなわち、減算処理によりＡ＋，Ａ−相信号のオフセット成分の各変動量が互いに打ち消されることがないため、当該処理結果には、Ａ＋，Ａ−相信号の振幅成分の他、オフセット成分の各変動量が含まれることとなる。
したがって、第３の状態となる変位量測定装置では、従来の構成でＡ相信号を生成した場合には、Ａ相信号のオフセット成分が変動することとなるため、本願のようなオフセット成分の補正が必要となる。

また、加算手段は、Ａ＋，Ａ−相信号に基づいて、加算処理を施す（加算ステップ）。
第３の状態では、加算手段による処理結果は、以下のようになる。
すなわち、Ａ＋，Ａ−相信号は、振幅が同一で、位相が反転した信号であるため、加算処理によりＡ＋，Ａ−相信号の各振幅成分が互いに打ち消されるため、当該処理結果には、Ａ＋，Ａ−相信号のオフセット成分の各変動量のみが含まれることとなる。
そして、オフセット補正手段は、加算手段による処理結果に基づいて、減算手段による処理結果に含まれるオフセット成分を補正する（オフセット補正ステップ）。
この補正により、干渉計本体に戻る測定光の強度が低くなった場合でもオフセット成分が変動しないＡ相信号を生成できる。
以上のような処理により、オフセット成分が変動しないＡ，Ｂ相信号を生成できるので、干渉計本体に戻る測定光の強度が低い場合であっても、当該Ａ，Ｂ相信号に基づいて、被測定物の変位量を精度良く測定できる。

本発明の変位量測定装置では、前記第１信号生成装置及び前記第２信号生成装置は、前記加算手段による処理結果を調整する調整手段を備え、前記オフセット補正手段は、前記調整手段にて調整された前記加算手段による処理結果に基づいて、前記減算手段による処理結果に含まれるオフセット成分を補正することが好ましい。

本発明では、第１信号生成装置は、上述した調整手段を備える。
このことにより、調整手段にて加算手段による処理結果を調整し、当該調整した加算手段による処理結果を用いて、オフセット補正ステップを実行すれば、第３の状態での減算手段による処理結果に含まれるＡ＋，Ａ−相信号のオフセット成分の各変動量を確実に打ち消すことができる。なお、第２信号生成装置も同様である。

本発明の変位量測定装置では、前記第１信号生成装置及び前記第２信号生成装置は、前記加算手段による処理結果の極性を反転させる反転手段を備えることが好ましい。

ところで、干渉計本体に戻る測定光の強度が低くなった場合に、減算手段による処理結果に含まれるオフセット成分が＋側に変動した状態（以下、第４の状態）では、オフセット補正ステップにおいて、減算手段による処理結果に加算手段による処理結果を単純に加算しても、減算手段による処理結果に含まれるオフセット成分の変動量を打ち消すことができない。
そこで、本発明では、第４の状態となる変位量測定装置において、第１，第２信号生成装置に上述した反転手段を設けたものである。
そして、反転手段にて加算手段による処理結果の極性を反転させ、オフセット補正ステップにおいて、減算手段による処理結果に対して、反転した加算手段による処理結果を加算することで、減算手段による処理結果に含まれるオフセット成分の変動量を打ち消すことができる。なお、第２信号生成装置も同様である。

本発明のオフセット補正方法は、位相が互いに９０°ずれたＡ＋相信号及びＢ＋相信号と、前記Ａ＋相信号及び前記Ｂ＋相信号の反転信号であるＡ−相信号及びＢ−相信号とをそれぞれ出力する４つの受光素子を備え、各前記信号に基づいて、被測定物の変位量を測定する変位量測定装置に用いられるオフセット補正方法であって、前記変位量測定装置は、入力した前記Ａ＋相信号及び前記Ａ−相信号からＡ相信号を生成する第１信号生成装置と、入力した前記Ｂ＋相信号及び前記Ｂ−相信号からＢ相信号を生成する第２信号生成装置とを備え、前記第１信号生成装置及び前記第２信号生成装置が、前記入力した各信号に基づいて、減算処理を施して振幅成分を取り出す減算ステップと、前記入力した各信号のオフセット成分が変動しかつ各変動量が異なる際に、前記入力した各信号に基づいて、加算処理を施して各信号のオフセット成分の各変動量を取り出す加算ステップと、前記加算処理の処理結果に基づいて、前記減算処理の処理結果に含まれるオフセット成分を補正するオフセット補正ステップとを実行することを特徴とする。
本発明のオフセット補正方法は、上述した変位量測定装置に用いられる方法であるので、上述した変位量測定装置と同様の作用及び効果を享受できる。

第１実施形態におけるレーザ干渉計を示す模式図。 第１実施形態における第１補正装置を示す模式図。 第１実施形態におけるオフセット補正方法を説明するフローチャート。 第１実施形態におけるオフセット補正方法を説明するための図。 第１実施形態の効果を説明するための図。 第２実施形態における第１補正装置を示す模式図。 従来のレーザ干渉計を示す模式図。 従来の差動増幅装置にて処理された後のＡ，Ｂ相信号を示す図。 従来の信号処理装置による内挿分割処理を説明するための図。 従来のレーザ干渉計の課題を説明するための図。

[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔レーザ干渉計の構成〕
図１は、第１実施形態におけるレーザ干渉計１を示す模式図である。
変位量測定装置としてのレーザ干渉計１は、図１に示すように、従来のレーザ干渉計１００と同様のレーザ光源装置１０、再帰反射体２０、干渉計本体３０、及び信号処理装置５０の他、オフセット補正装置６０を備える。
以下では、従来のレーザ干渉計１００と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略し、本願の要部であるオフセット補正装置６０について詳細に説明する。

〔オフセット補正装置の構成〕
オフセット補正装置６０は、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が低くなった場合でもオフセット成分（オフセット電圧）が変動しないＡ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbを生成し、当該Ａ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbを信号処理装置５０に出力する。
このオフセット補正装置６０は、図１に示すように、Ａ相信号Ｓaを生成する第１信号生成装置としての第１補正装置６０Ａと、Ｂ相信号Ｓbを生成する第２信号生成装置としての第２補正装置６０Ｂとを備える。
なお、第１，第２補正装置６０Ａ，６０Ｂは、入力する信号が異なるのみで（第１補正装置６０ＡにはＡ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2が入力、第２補正装置６０ＢにはＢ＋，Ｂ−相信号Ｓb1，Ｓb2が入力）、同一の構成を有するものである。このため、以下では、第１補正装置６０Ａの構成のみを説明し、第２補正装置６０Ｂの構成については説明を省略する。

図２は、第１補正装置６０Ａを示す模式図である。
第１補正装置６０Ａは、図２に示すように、減算手段としての第１アンプ６１と、加算手段としての第２アンプ６２と、調整手段としての第３アンプ６３と、オフセット補正手段としての第４アンプ６４と、第５アンプ６５とを備える。
第１アンプ６１は、差動アンプで構成され、ＰＤ３０Ａ，３０Ｂから入力したＡ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2の差分を増幅し（減算処理を施し）、信号Ｄiを出力する。
第２アンプ６２は、加算アンプで構成され、ＰＤ３０Ａ，３０Ｂから入力したＡ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2を加算し（加算処理を施し）、信号Ａdを出力する。

第３アンプ６３は、可変ゲインアンプで構成され、ゲイン設定値Ｇを用いて第２アンプ６２からの出力信号Ａdを調整し、信号Ａd´を出力する。
第４アンプ６４は、差動アンプで構成され、第１アンプ６１の出力信号Ｄiと、第３アンプ６３の出力信号Ａd´との差分を増幅し（減算処理を施し）、信号Ａnを出力する。
第５アンプ６５は、ゲイン及びオフセットを可変とし、第４アンプ６４の出力信号Ａnを調整して、信号処理装置５０にて内挿分割処理が可能なＡ相信号Ｓaを出力する。

〔オフセット補正方法〕
次に、上述した第１補正装置６０Ａによるオフセット補正方法について説明する。
なお、上述したように第２補正装置６０Ｂは、第１補正装置６０Ａと同様の構成を有しているため、第２補正装置６０Ｂによるオフセット補正方法も第１補正装置６０Ａによるオフセット補正方法と同様のものとなる。このため、第２補正装置６０Ｂによるオフセット補正方法については説明を省略する。

図３は、オフセット補正方法を説明するフローチャートである。
図４は、オフセット補正方法を説明するための図である。
以下では、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が低くなった場合に、図４に示すように、Ａ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2のオフセット電圧が変動し、かつ、その変動量が異なる場合を例に説明する。
また、以下では、図４に示すように、測定光Ｌｍの強度が低くなった場合でのＡ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2の各振幅をそれぞれＡm1，Ａm2、Ａ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2のオフセット電圧の各変動量をそれぞれＯs1，Ｏs2（Ｏs1及びＯs2は異なる）とする。

先ず、第１アンプ６１は、Ａ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2の差分を増幅し、信号Ｄiを出力する（ステップＳＴ１：減算ステップ）。
ここで、第１アンプ６１の出力信号Ｄiは、以下の式（１）で表すことができる。

〔数１〕

また、第２アンプ６２は、Ａ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2を加算し、信号Ａd（オフセット補正値）を出力する（ステップＳＴ２：加算ステップ）。
ここで、第２アンプ６２の出力信号Ａdは、以下の式（２）で表すことができる。

〔数２〕

そして、Ａ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2は振幅が等しい（Ａm1＝Ａm2＝Ａm）ため、式（１），（２）は、以下に示すように整理できる。

〔数３〕

ステップＳＴ２の後、第３アンプ６３は、ゲイン設定値Ｇを用いて第２アンプ６２の出力信号Ａd（オフセット補正値）を調整し、信号Ａd´を出力する（ステップＳＴ３）。
ここで、ゲイン設定値Ｇは、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が低くなった場合でも、第４アンプ６４の出力信号Ａnのオフセット電圧が変動しないように設定されたものである。
具体的に、第４アンプ６４の出力信号Ａnは、以下の式（４）で表すことができる。

〔数４〕

そして、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が低くなった場合でも、出力信号Ａnのオフセット電圧が変動しないようにするためには、式（４）の右辺の第２項が「０」となればよい。
すなわち、ゲイン設定値Ｇは、以下の式（５）のように、オフセット電圧の変動量Ｏs1，Ｏs2に依存した値に設定する必要がある。

〔数５〕

ステップＳＴ３の後、第４アンプ６４は、第１アンプ６１の出力信号Ｄiと、第３アンプ６３の出力信号Ａd´との差分を演算し（式（４））、オフセット電圧が変動しない信号Ａnを出力する（ステップＳＴ４：オフセット補正ステップ）。
すなわち、第４アンプ６４は、第３アンプ６３にて調整された第２アンプ６２の出力信号Ａdに基づいて、第１アンプ６１の出力信号Ｄiのオフセット電圧を補正している。
この後、第５アンプ６５は、第４アンプ６４の出力信号Ａnを調整して、信号処理装置５０にて内挿分割処理が可能なＡ相信号Ｓaを出力する。

上述した第１実施形態によれば、以下の効果がある。
図５は、第１実施形態の効果を説明するための図である。
具体的に、図５は、実際にオフセット補正装置６０を適用した場合と適用しない場合（従来の場合）とを比較したものであり、Ａ相信号Ｓaを横軸、Ｂ相信号Ｓbを縦軸としたリサージュ曲線（円の直径が振幅、中心がオフセット電圧になる）を示している。
なお、図５では、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が高い状態で、Ａ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbの振幅が1.0V、及びオフセット電圧が2.5Vとなるように調整されている。
本実施形態では、第１，第２補正装置６０Ａ，６０Ｂは、第１，第２，第４アンプ６１，６２，６４を備えるので、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が低くなった場合でもオフセット電圧が変動しないＡ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbを生成できる。

具体的には、図５に示すように、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が高い状態では、オフセット補正装置６０の適用の有無に拘らず、Ａ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbのオフセット電圧が2.5Vとなっている。しかし、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が低くなった状態では、オフセット補正装置６０を適用した場合にはＡ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbのオフセット電圧が2.5Vと変化しないが、オフセット補正装置６０を適用しない場合にはＢ相信号Ｓbのオフセット電圧が2.6Vに増加している。
そして、上述したＡ，Ｂ相信号Ｓa，Ｓbを用いれば、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が低い場合であっても、信号処理装置５０において、再帰反射体２０（被測定物）の変位量を精度良く測定できる。

また、第１補正装置６０Ａは、第３アンプ６３を備える。
このことにより、第３アンプ６３にて第２アンプ６２の出力信号Ａdを調整し、当該調整した信号Ａd´を用いて、オフセット補正ステップＳＴ４を実行すれば、第１アンプ６１の出力信号Ｄiに含まれるＡ＋，Ａ−相信号Ｓa1，Ｓa2のオフセット電圧の各変動量Ｏs1，Ｏs2を確実に打ち消すことができる。なお、第２補正装置６０Ｂでも同様である。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、以下では、前記第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図６は、第２実施形態における第１補正装置６０Ａを示す模式図である。
本実施形態では、前記第１実施形態に対して、図６に示すように、第１補正装置６０Ａに反転手段としての第６アンプ６６を追加している。また、具体的な図示は省略したが、第２補正装置６０Ｂにも同様の第６アンプ６６を追加している。その他の構成は、前記第１実施形態と同様のものである。
具体的に、第６アンプ６６は、反転アンプで構成され、第３アンプ６３の出力信号Ａd´の極性を反転し、信号ＩＡd´を出力する。
そして、第４アンプ６４は、第１アンプ６１の出力信号Ｄiと、第６アンプ６６の出力
信号ＩＡd´との差分を演算し、信号Ａnを出力する。

上述した第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
ところで、干渉計本体３０に戻る測定光Ｌｍの強度が低くなった場合に、第１アンプ６１の出力信号Ｄiに含まれるオフセット電圧が＋側に変動した状態では、オフセット補正ステップＳＴ４において、第１アンプ６１の出力信号Ｄiと第３アンプ６３の出力信号Ａd´とを単純に減算しても、第１アンプ６１の出力信号Ｄiに含まれるオフセット電圧の変動量を打ち消すことができない。

そこで、本実施形態では、上記状態となるレーザ干渉計１において、第１，第２補正装置６０Ａ，６０Ｂに第６アンプ６６を設けたものである。
そして、第６アンプ６６にて第３アンプ６３の出力信号Ａd´の極性を反転させ、オフ
セット補正ステップＳＴ４において、第１アンプ６１の出力信号Ｄiに対して、反転した
信号ＩＡd´を減算（第４アンプ６４で差分を演算）することで、第１アンプ６１の出力信号Ｄiに含まれるオフセット電圧の変動量を打ち消すことができる。なお、第２補正装置６０Ｂも同様である。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、本発明に係る変位量測定装置をレーザ干渉計１で構成していたが、これに限らず、Ａ＋，Ａ−，Ｂ＋，Ｂ−相信号をそれぞれ出力する４つの受光素子を備えた構成であれば、例えば、リニアエンコーダやロータリーエンコーダ等の光学式エンコーダで構成しても構わない。
前記各実施形態では、第１，第２補正装置６０Ａ，６０Ｂをアナログ回路で構成していたが、これに限らず、Ａ／ＤコンバータやＤ／Ａコンバータを設けて、ディジタル処理で前記各実施形態で説明したオフセット補正方法を実行する構成を採用しても構わない。

本発明は、レーザ干渉計や光学式エンコーダ等の変位量測定装置に利用できる。

１・・・レーザ干渉計（変位量測定装置）
３０Ａ〜３０Ｄ・・・ＰＤ（受光素子）
６０Ａ・・・第１補正装置（第１信号生成装置）
６０Ｂ・・・第２補正装置（第２信号生成装置）
６１・・・第１アンプ（減算手段）
６２・・・第２アンプ（加算手段）
６３・・・第３アンプ（調整手段）
６４・・・第４アンプ（オフセット補正手段）
６６・・・第６アンプ（反転手段）
ＳＴ１・・・減算ステップ
ＳＴ２・・・加算ステップ
ＳＴ４・・・オフセット補正ステップ

Claims (4)

1. 位相が互いに９０°ずれたＡ＋相信号及びＢ＋相信号と、前記Ａ＋相信号及び前記Ｂ＋相信号の反転信号であるＡ−相信号及びＢ−相信号とをそれぞれ出力する４つの受光素子を備え、各前記信号に基づいて、被測定物の変位量を測定する変位量測定装置であって、
   入力した前記Ａ＋相信号及び前記Ａ−相信号からＡ相信号を生成する第１信号生成装置と、入力した前記Ｂ＋相信号及び前記Ｂ−相信号からＢ相信号を生成する第２信号生成装置とを備え、
   前記第１信号生成装置及び前記第２信号生成装置は、
   前記入力した各信号に基づいて、減算処理を施して振幅成分を取り出す減算手段と、
   前記入力した各信号のオフセット成分が変動しかつ各変動量が異なる際に、前記入力した各信号に基づいて、加算処理を施して各信号のオフセット成分の各変動量を取り出す加算手段と、
   前記加算手段による処理結果に基づいて、前記減算手段による処理結果に含まれるオフセット成分を補正するオフセット補正手段とを備える
   ことを特徴とする変位量測定装置。
2. 請求項１に記載の変位量測定装置において、
   前記第１信号生成装置及び前記第２信号生成装置は、
   前記加算手段による処理結果を調整する調整手段を備え、
   前記オフセット補正手段は、
   前記調整手段にて調整された前記加算手段による処理結果に基づいて、前記減算手段による処理結果に含まれるオフセット成分を補正する
   ことを特徴とする変位量測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の変位量測定装置において、
   前記第１信号生成装置及び前記第２信号生成装置は、
   前記加算手段による処理結果の極性を反転させる反転手段を備える
   ことを特徴とする変位量測定装置。
4. 位相が互いに９０°ずれたＡ＋相信号及びＢ＋相信号と、前記Ａ＋相信号及び前記Ｂ＋相信号の反転信号であるＡ−相信号及びＢ−相信号とをそれぞれ出力する４つの受光素子を備え、各前記信号に基づいて、被測定物の変位量を測定する変位量測定装置に用いられるオフセット補正方法であって、
   前記変位量測定装置は、
   入力した前記Ａ＋相信号及び前記Ａ−相信号からＡ相信号を生成する第１信号生成装置と、入力した前記Ｂ＋相信号及び前記Ｂ−相信号からＢ相信号を生成する第２信号生成装置とを備え、
   前記第１信号生成装置及び前記第２信号生成装置が、
   前記入力した各信号に基づいて、減算処理を施して振幅成分を取り出す減算ステップと、
   前記入力した各信号のオフセット成分が変動しかつ各変動量が異なる際に、前記入力した各信号に基づいて、加算処理を施して各信号のオフセット成分の各変動量を取り出す加算ステップと、
   前記加算処理の処理結果に基づいて、前記減算処理の処理結果に含まれるオフセット成分を補正するオフセット補正ステップとを実行する
   ことを特徴とするオフセット補正方法。