JPH085328A - 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
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- JPH085328A JPH085328A JP13449794A JP13449794A JPH085328A JP H085328 A JPH085328 A JP H085328A JP 13449794 A JP13449794 A JP 13449794A JP 13449794 A JP13449794 A JP 13449794A JP H085328 A JPH085328 A JP H085328A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 装置の小型化を図ることができるとともに、
検出信号の質を向上できる格子干渉型変位検出装置の提
供。 【構成】 光源13からの光束を二波に分岐しかつその
各分岐光束A,Bをスケール11の反射型の回折格子1
2上の異なる二つの回折点P1,P2に入射させる光束
分岐手段21と、これらの回折点P1,P2で回折され
た各1次回折光A1,B1を混合させる光束混合手段3
1とを、透過型の回折格子14により構成するととも
に、光源13とは反対側に向かう混合波を二波に分岐す
る無偏光ビームスプリッタ15を設け、検出器41A,
41Bに至る混合波を同じ回数だけ回折された光束どう
しの混合波とした。
検出信号の質を向上できる格子干渉型変位検出装置の提
供。 【構成】 光源13からの光束を二波に分岐しかつその
各分岐光束A,Bをスケール11の反射型の回折格子1
2上の異なる二つの回折点P1,P2に入射させる光束
分岐手段21と、これらの回折点P1,P2で回折され
た各1次回折光A1,B1を混合させる光束混合手段3
1とを、透過型の回折格子14により構成するととも
に、光源13とは反対側に向かう混合波を二波に分岐す
る無偏光ビームスプリッタ15を設け、検出器41A,
41Bに至る混合波を同じ回数だけ回折された光束どう
しの混合波とした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光源からの光束を二波
に分岐してスケールの回折格子上の異なる二点に入射さ
せ、これらの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関し、ス
ケールに反射型の回折格子を用いて光学系を構成する場
合に利用できる。
に分岐してスケールの回折格子上の異なる二点に入射さ
せ、これらの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関し、ス
ケールに反射型の回折格子を用いて光学系を構成する場
合に利用できる。
【0002】
【背景技術】従来の光電型エンコーダの高分解能化を図
ったものの一つとして、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、光源からの光束を二波に分岐してスケー
ルの回折格子上の一または二つの点に入射させ、この点
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、スケールに反射型の回折格子を用いたもの
と、透過型の回折格子を用いたものとに分類できる。
ったものの一つとして、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、光源からの光束を二波に分岐してスケー
ルの回折格子上の一または二つの点に入射させ、この点
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、スケールに反射型の回折格子を用いたもの
と、透過型の回折格子を用いたものとに分類できる。
【0003】後者の透過型の回折格子を用いたものとし
て、例えば、特開平5−1924号公報に記載された格
子干渉型変位検出装置が知られている。この格子干渉型
変位検出装置600は、図4に示す如く、図中左右方向
に変位可能に設けられかつその変位方向に沿って透過型
の回折格子602が形成されたスケール601と、レー
ザ光源603と、このレーザ光源603から出射された
レーザビームを二波に分岐して各分岐光束A,Bをスケ
ール601上の異なる二つの回折点P1,P2に入射さ
せるプリズム605と、回折点P1,P2で回折された
二つの1次回折光A1,B1の交点位置(図中K点)に
配置され各1次回折光A1,B1を分岐させて一方の光
束の回折光と他方の光束の透過光とを混合させることに
より二つの混合波MA,MBを生成する透過型の回折格
子607と、その混合波MA,MBを電気信号に変換す
る検出器608A,608Bとにより構成されている。
て、例えば、特開平5−1924号公報に記載された格
子干渉型変位検出装置が知られている。この格子干渉型
変位検出装置600は、図4に示す如く、図中左右方向
に変位可能に設けられかつその変位方向に沿って透過型
の回折格子602が形成されたスケール601と、レー
ザ光源603と、このレーザ光源603から出射された
レーザビームを二波に分岐して各分岐光束A,Bをスケ
ール601上の異なる二つの回折点P1,P2に入射さ
せるプリズム605と、回折点P1,P2で回折された
二つの1次回折光A1,B1の交点位置(図中K点)に
配置され各1次回折光A1,B1を分岐させて一方の光
束の回折光と他方の光束の透過光とを混合させることに
より二つの混合波MA,MBを生成する透過型の回折格
子607と、その混合波MA,MBを電気信号に変換す
る検出器608A,608Bとにより構成されている。
【0004】そして、プリズム605の斜辺には、レー
ザ光源603から出射されたレーザビームを図中R点で
回折および透過させることにより二波に分岐する透過型
の回折格子604が設けられ、斜辺を挟む他の二辺に
は、二波の偏光方向を直交させる偏光素子606A,6
06Bが設けられている。また、二枚の透過型の回折格
子604,607は、いずれもスケール601と平行に
配置されている。
ザ光源603から出射されたレーザビームを図中R点で
回折および透過させることにより二波に分岐する透過型
の回折格子604が設けられ、斜辺を挟む他の二辺に
は、二波の偏光方向を直交させる偏光素子606A,6
06Bが設けられている。また、二枚の透過型の回折格
子604,607は、いずれもスケール601と平行に
配置されている。
【0005】ここで、プリズム605(透過型の回折格
子604、偏光素子606A,606B)により光束分
岐手段609が構成され、透過型の回折格子607によ
り光束混合手段610が構成されている。また、検出器
608Aは、透過型の回折格子607で混合された一方
の混合波MAの偏光方向を一致させて干渉させる偏光板
611Aと、この偏光板611Aで干渉させられた光束
を電気信号に変換する受光素子612Aとにより構成さ
れている。そして、検出器608Bは、透過型の回折格
子607で混合された他方の混合波MBの一偏光成分の
みの位相を90度遅らせる1/4波長板613と、この
1/4波長板613を通過した混合波MBの偏光方向を
一致させて干渉させる偏光板611Bと、この偏光板6
11Bで干渉させられた光束を電気信号に変換する受光
素子612Bとにより構成されている。
子604、偏光素子606A,606B)により光束分
岐手段609が構成され、透過型の回折格子607によ
り光束混合手段610が構成されている。また、検出器
608Aは、透過型の回折格子607で混合された一方
の混合波MAの偏光方向を一致させて干渉させる偏光板
611Aと、この偏光板611Aで干渉させられた光束
を電気信号に変換する受光素子612Aとにより構成さ
れている。そして、検出器608Bは、透過型の回折格
子607で混合された他方の混合波MBの一偏光成分の
みの位相を90度遅らせる1/4波長板613と、この
1/4波長板613を通過した混合波MBの偏光方向を
一致させて干渉させる偏光板611Bと、この偏光板6
11Bで干渉させられた光束を電気信号に変換する受光
素子612Bとにより構成されている。
【0006】このような格子干渉型変位検出装置600
においては、レーザ光源603から出射されたレーザビ
ームは、プリズム605によって互いに偏光方向が直交
する二波に分岐される。各分岐光束A,Bは、それぞれ
スケール601の回折格子602上の回折点P1,P2
に入射される。この際、回折点P1,P2で各分岐光束
A,Bの1次回折光A1,B1が生成される。これらの
各1次回折光A1,B1は、透過型の回折格子607で
混合された後、検出器608A,608Bによって電気
信号に変換される。
においては、レーザ光源603から出射されたレーザビ
ームは、プリズム605によって互いに偏光方向が直交
する二波に分岐される。各分岐光束A,Bは、それぞれ
スケール601の回折格子602上の回折点P1,P2
に入射される。この際、回折点P1,P2で各分岐光束
A,Bの1次回折光A1,B1が生成される。これらの
各1次回折光A1,B1は、透過型の回折格子607で
混合された後、検出器608A,608Bによって電気
信号に変換される。
【0007】従って、格子干渉型変位検出装置600で
は、スケール601の移動量を干渉光の明暗として検出
するに際し、互いに逆方向に位相シフトされた1次回折
光A1,B1同士の干渉を利用しているので、スケール
601が回折格子602の一ピッチ分だけ変位したとす
ると、各検出器608A,608Bからは、二周期分の
完全正弦波信号φA,φBが得られる(二回の明暗が得
られる)。このため、回折格子602の一ピッチを光学
的に二分割したことになるので分解能の向上が図られて
いる。例えば、回折格子602の一ピッチを0.5μm
とすると、各検出器608A,608Bから得られる正
弦波信号φA,φBは、0.25μmの分解能に相当す
る周期となる。
は、スケール601の移動量を干渉光の明暗として検出
するに際し、互いに逆方向に位相シフトされた1次回折
光A1,B1同士の干渉を利用しているので、スケール
601が回折格子602の一ピッチ分だけ変位したとす
ると、各検出器608A,608Bからは、二周期分の
完全正弦波信号φA,φBが得られる(二回の明暗が得
られる)。このため、回折格子602の一ピッチを光学
的に二分割したことになるので分解能の向上が図られて
いる。例えば、回折格子602の一ピッチを0.5μm
とすると、各検出器608A,608Bから得られる正
弦波信号φA,φBは、0.25μmの分解能に相当す
る周期となる。
【0008】また、一方の検出器608Bに1/4波長
板613を設けたので、二つの検出器608A,608
Bから得られる正弦波信号φA,φBは、互いに90度
位相の異なるものとなり、これによりスケール601の
変位方向を把握できるようになっている。
板613を設けたので、二つの検出器608A,608
Bから得られる正弦波信号φA,φBは、互いに90度
位相の異なるものとなり、これによりスケール601の
変位方向を把握できるようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような透過型の回折格子602をスケール601とし
て用いた格子干渉型変位検出装置600の場合には、ス
ケール601を両側(図4中上下)から挟み込む状態で
検出系を構成しなければならないため、検出系が大型化
する、あるいはスケール601の取り付けの自由度が制
限されてしまうという問題がある。
たような透過型の回折格子602をスケール601とし
て用いた格子干渉型変位検出装置600の場合には、ス
ケール601を両側(図4中上下)から挟み込む状態で
検出系を構成しなければならないため、検出系が大型化
する、あるいはスケール601の取り付けの自由度が制
限されてしまうという問題がある。
【0010】また、格子干渉型変位検出装置600で
は、図中左側の検出器608Aに送られる混合波MA
が、レーザ光源603から出射されて検出器608Aに
至るまでに一回回折された光束と三回回折された光束と
を混合したものとなっているため、検出器608Aによ
る検出信号φAの質が低下するという問題がある。つま
り、混合波MAは、透過型の回折格子604上の点R、
スケール601の回折格子602上の回折点P1、およ
び透過型の回折格子607上の点Kにおいて、それぞれ
回折される光束(分岐光束Aおよびその1次回折光A
1)と、スケール601の回折格子602上の回折点P
2のみで回折される光束(分岐光束Bおよびその1次回
折光B1)とが混合されているため、一回回折された光
束と三回回折された光束との混合波となっている。
は、図中左側の検出器608Aに送られる混合波MA
が、レーザ光源603から出射されて検出器608Aに
至るまでに一回回折された光束と三回回折された光束と
を混合したものとなっているため、検出器608Aによ
る検出信号φAの質が低下するという問題がある。つま
り、混合波MAは、透過型の回折格子604上の点R、
スケール601の回折格子602上の回折点P1、およ
び透過型の回折格子607上の点Kにおいて、それぞれ
回折される光束(分岐光束Aおよびその1次回折光A
1)と、スケール601の回折格子602上の回折点P
2のみで回折される光束(分岐光束Bおよびその1次回
折光B1)とが混合されているため、一回回折された光
束と三回回折された光束との混合波となっている。
【0011】本発明の目的は、装置の小型化を図ること
ができるとともに、検出信号の質を向上できる格子干渉
型変位検出装置を提供することにある。
ができるとともに、検出信号の質を向上できる格子干渉
型変位検出装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、検出器に送ら
れる混合波をそれぞれ同じ回数だけ回折された光束どう
しの混合波として前記目的を達成しようとするものであ
る。具体的には、本発明は、反射型の回折格子を有する
スケールと、光束を出射する光源と、この光源からの光
束を二波に分岐しかつその各分岐光束を前記スケールの
回折格子上の異なる二点に入射させる光束分岐手段と、
前記スケールの回折格子によって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であって、前記光束分岐手
段が、前記光源からの光束を回折および透過させること
により二波に分岐しかつその各分岐光束を前記スケール
の回折格子上の異なる二点に入射させる透過型の回折格
子を含み構成されるとともに、前記光束混合手段が、前
記スケールの回折格子上で回折された二つの光束の交点
位置に配置され各々の光束を分岐させて一方の光束の回
折光と他方の光束の透過光とを混合させることにより二
つの混合波を生成する透過型の回折格子と、この透過型
の回折格子で生成された混合波のうち前記光源とは反対
側に向かう混合波を二波に分岐する無偏光ビームスプリ
ッタとを含み構成されていることを特徴とする。
れる混合波をそれぞれ同じ回数だけ回折された光束どう
しの混合波として前記目的を達成しようとするものであ
る。具体的には、本発明は、反射型の回折格子を有する
スケールと、光束を出射する光源と、この光源からの光
束を二波に分岐しかつその各分岐光束を前記スケールの
回折格子上の異なる二点に入射させる光束分岐手段と、
前記スケールの回折格子によって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であって、前記光束分岐手
段が、前記光源からの光束を回折および透過させること
により二波に分岐しかつその各分岐光束を前記スケール
の回折格子上の異なる二点に入射させる透過型の回折格
子を含み構成されるとともに、前記光束混合手段が、前
記スケールの回折格子上で回折された二つの光束の交点
位置に配置され各々の光束を分岐させて一方の光束の回
折光と他方の光束の透過光とを混合させることにより二
つの混合波を生成する透過型の回折格子と、この透過型
の回折格子で生成された混合波のうち前記光源とは反対
側に向かう混合波を二波に分岐する無偏光ビームスプリ
ッタとを含み構成されていることを特徴とする。
【0013】また、本発明の格子干渉型変位検出装置
は、前記光源からの光束が分岐される前記光束分岐手段
の透過型の回折格子上の点とこの点で分岐された各分岐
光束のうちいずれか一方の分岐光束が入射される前記ス
ケールの回折格子上の点との間の光路の途中、および前
記一方の分岐光束が入射される前記スケールの回折格子
上の点とこの点で回折された光束が前記光束混合手段の
透過型の回折格子上に至る点との間の光路の途中に、そ
れぞれ同じ方位の偏光成分の位相を90度遅らせるよう
に配置された1/4波長板が設けられていることを特徴
とする。ここで、二つの光路の途中に設けられる1/4
波長板は、それぞれ別々の1/4波長板であってもよ
く、兼用された一枚の1/4波長板であってもよい。ま
た、前記いずれか一方の分岐光束は、前記光束分岐手段
で分岐された二波のうちの任意の光束であってよく、要
するに、二波のうちの一方の光束およびその1次回折光
の各光路に1/4波長板が設けられていればよい。
は、前記光源からの光束が分岐される前記光束分岐手段
の透過型の回折格子上の点とこの点で分岐された各分岐
光束のうちいずれか一方の分岐光束が入射される前記ス
ケールの回折格子上の点との間の光路の途中、および前
記一方の分岐光束が入射される前記スケールの回折格子
上の点とこの点で回折された光束が前記光束混合手段の
透過型の回折格子上に至る点との間の光路の途中に、そ
れぞれ同じ方位の偏光成分の位相を90度遅らせるよう
に配置された1/4波長板が設けられていることを特徴
とする。ここで、二つの光路の途中に設けられる1/4
波長板は、それぞれ別々の1/4波長板であってもよ
く、兼用された一枚の1/4波長板であってもよい。ま
た、前記いずれか一方の分岐光束は、前記光束分岐手段
で分岐された二波のうちの任意の光束であってよく、要
するに、二波のうちの一方の光束およびその1次回折光
の各光路に1/4波長板が設けられていればよい。
【0014】そして、以上のような本発明の格子干渉型
変位検出装置において、前記光束分岐手段を構成する透
過型の回折格子および前記光束混合手段を構成する透過
型の回折格子は、一枚の透過型の回折格子により構成さ
れていることが望ましい。また、前記透過型の回折格子
(前記光束分岐手段を構成する透過型の回折格子および
前記光束混合手段を構成する透過型の回折格子)と前記
スケールの回折格子(反射型の回折格子)とは、同一ピ
ッチであることが望ましい。
変位検出装置において、前記光束分岐手段を構成する透
過型の回折格子および前記光束混合手段を構成する透過
型の回折格子は、一枚の透過型の回折格子により構成さ
れていることが望ましい。また、前記透過型の回折格子
(前記光束分岐手段を構成する透過型の回折格子および
前記光束混合手段を構成する透過型の回折格子)と前記
スケールの回折格子(反射型の回折格子)とは、同一ピ
ッチであることが望ましい。
【0015】
【作用】このような本発明においては、光源からの光束
を光束分岐手段により二波に分岐してスケールの反射型
の回折格子上の異なる二点に入射させ、これらの点で回
折された二つの光束を光束混合手段により混合し、この
混合波を検出器により干渉させて電気信号として検出す
ることにより、スケールの変位を把握する。
を光束分岐手段により二波に分岐してスケールの反射型
の回折格子上の異なる二点に入射させ、これらの点で回
折された二つの光束を光束混合手段により混合し、この
混合波を検出器により干渉させて電気信号として検出す
ることにより、スケールの変位を把握する。
【0016】この際、光束混合手段を構成する透過型の
回折格子で生成された二つの混合波のうち光源とは反対
側に向かう混合波が、無偏光ビームスプリッタにより二
波に分岐されるので、検出器に送られる混合波は同じ回
数だけ回折された光束どうしの混合波となり、検出信号
の質が向上される。つまり、無偏光ビームスプリッタに
送られる混合波は、光源から出射された後に光束分岐手
段を構成する透過型の回折格子により回折(一回目の回
折)され、さらにスケールの回折格子上の回折点で回折
(二回目の回折)され、光束混合手段を構成する透過型
の回折格子を透過して無偏光ビームスプリッタに至る光
束と、光源から出射された後に光束分岐手段を構成する
透過型の回折格子を透過し、スケールの回折格子上の回
折点で回折(一回目の回折)され、さらに光束混合手段
を構成する透過型の回折格子により回折(二回目の回
折)されて無偏光ビームスプリッタに至る光束との混合
波となる。
回折格子で生成された二つの混合波のうち光源とは反対
側に向かう混合波が、無偏光ビームスプリッタにより二
波に分岐されるので、検出器に送られる混合波は同じ回
数だけ回折された光束どうしの混合波となり、検出信号
の質が向上される。つまり、無偏光ビームスプリッタに
送られる混合波は、光源から出射された後に光束分岐手
段を構成する透過型の回折格子により回折(一回目の回
折)され、さらにスケールの回折格子上の回折点で回折
(二回目の回折)され、光束混合手段を構成する透過型
の回折格子を透過して無偏光ビームスプリッタに至る光
束と、光源から出射された後に光束分岐手段を構成する
透過型の回折格子を透過し、スケールの回折格子上の回
折点で回折(一回目の回折)され、さらに光束混合手段
を構成する透過型の回折格子により回折(二回目の回
折)されて無偏光ビームスプリッタに至る光束との混合
波となる。
【0017】また、スケールとして反射型の回折格子を
用いているので、発光側の光学系(光源、光束分岐手
段、およびこれらを結ぶ各光路)と受光側の光学系(光
束混合手段、検出器、およびこれらを結ぶ各光路)とが
スケールの同一側に配置されるため、前述した透過型の
回折格子602をスケール601として用いた格子干渉
型変位検出装置600(図4参照)の場合に比べ、装置
の小型化やスケールの取り付け自由度の向上が図られ、
これらにより前記目的が達成される。
用いているので、発光側の光学系(光源、光束分岐手
段、およびこれらを結ぶ各光路)と受光側の光学系(光
束混合手段、検出器、およびこれらを結ぶ各光路)とが
スケールの同一側に配置されるため、前述した透過型の
回折格子602をスケール601として用いた格子干渉
型変位検出装置600(図4参照)の場合に比べ、装置
の小型化やスケールの取り付け自由度の向上が図られ、
これらにより前記目的が達成される。
【0018】さらに、光束分岐手段の透過型の回折格子
上の点とスケールの回折格子上の点との間の光路の途
中、およびスケールの回折格子上の点と光束混合手段の
透過型の回折格子上の点との間の光路の途中に、それぞ
れ同じ方位の偏光成分の位相を90度遅らせるように配
置された1/4波長板を設けておけば、光束混合手段の
透過型の回折格子上に集まる二つの光束の偏光方向を、
容易に互いに直交した状態にすることが可能となる。
上の点とスケールの回折格子上の点との間の光路の途
中、およびスケールの回折格子上の点と光束混合手段の
透過型の回折格子上の点との間の光路の途中に、それぞ
れ同じ方位の偏光成分の位相を90度遅らせるように配
置された1/4波長板を設けておけば、光束混合手段の
透過型の回折格子上に集まる二つの光束の偏光方向を、
容易に互いに直交した状態にすることが可能となる。
【0019】また、光束分岐手段を構成する透過型の回
折格子および光束混合手段を構成する透過型の回折格子
を、一枚の透過型の回折格子により構成した場合には、
装置が簡略化されるため、装置の小型化、コスト低減が
より一層図られる。さらに、透過型の回折格子とスケー
ルの回折格子とを、同一ピッチとしておけば、光源の波
長が変動した際に、波長変動に伴う回折角変動が小さく
なるため、混合する二光束の光路ずれを生じないように
なり、混合波が確実に得られる。
折格子および光束混合手段を構成する透過型の回折格子
を、一枚の透過型の回折格子により構成した場合には、
装置が簡略化されるため、装置の小型化、コスト低減が
より一層図られる。さらに、透過型の回折格子とスケー
ルの回折格子とを、同一ピッチとしておけば、光源の波
長が変動した際に、波長変動に伴う回折角変動が小さく
なるため、混合する二光束の光路ずれを生じないように
なり、混合波が確実に得られる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1には、本発明の一実施例である格子干渉型変
位検出装置10が示されている。格子干渉型変位検出装
置10は、図中左右方向に変位可能に設けられかつその
変位方向に沿って反射型の回折格子12が形成されたス
ケール11と、図中左上に設けられたレーザビームを出
射するレーザ光源13と、スケール11の図中上側にス
ケール11と平行に設けられた一枚の透過型の回折格子
14と、この透過型の回折格子14の上側にスケール1
1に対して直角をなすように設けられた無偏光ビームス
プリッタ15と、この無偏光ビームスプリッタ15の両
側に設けられた二つの検出器41A,41Bと、光量モ
ニタ16とを備えている。そして、これらのレーザ光源
13、透過型の回折格子14、無偏光ビームスプリッタ
15、光量モニタ16、および各検出器41A,41B
は、スケール11に対して全て同じ側(図中上側)に設
けられている。
する。図1には、本発明の一実施例である格子干渉型変
位検出装置10が示されている。格子干渉型変位検出装
置10は、図中左右方向に変位可能に設けられかつその
変位方向に沿って反射型の回折格子12が形成されたス
ケール11と、図中左上に設けられたレーザビームを出
射するレーザ光源13と、スケール11の図中上側にス
ケール11と平行に設けられた一枚の透過型の回折格子
14と、この透過型の回折格子14の上側にスケール1
1に対して直角をなすように設けられた無偏光ビームス
プリッタ15と、この無偏光ビームスプリッタ15の両
側に設けられた二つの検出器41A,41Bと、光量モ
ニタ16とを備えている。そして、これらのレーザ光源
13、透過型の回折格子14、無偏光ビームスプリッタ
15、光量モニタ16、および各検出器41A,41B
は、スケール11に対して全て同じ側(図中上側)に設
けられている。
【0021】透過型の回折格子14は、図中R点の位置
でレーザ光源13からのレーザビームを回折および透過
させることにより二つの分岐光束A,Bに分岐するとと
もに、これらの分岐光束A,Bがスケール11の回折格
子12(回折点P1,P2)上で回折されて生成された
二つの1次回折光A1,B1の交点位置(図中K点の位
置)に配置されこれらの1次回折光A1,B1の各々を
回折および透過させることにより二つの混合波を生成す
るようになっている。この透過型の回折格子14のピッ
チは、スケール11の回折格子12と同一ピッチとなっ
ている。また、透過型の回折格子14は、レーザ光源1
3に対して固定されているため、この透過型の回折格子
14で回折される光束は、位相変化しない。
でレーザ光源13からのレーザビームを回折および透過
させることにより二つの分岐光束A,Bに分岐するとと
もに、これらの分岐光束A,Bがスケール11の回折格
子12(回折点P1,P2)上で回折されて生成された
二つの1次回折光A1,B1の交点位置(図中K点の位
置)に配置されこれらの1次回折光A1,B1の各々を
回折および透過させることにより二つの混合波を生成す
るようになっている。この透過型の回折格子14のピッ
チは、スケール11の回折格子12と同一ピッチとなっ
ている。また、透過型の回折格子14は、レーザ光源1
3に対して固定されているため、この透過型の回折格子
14で回折される光束は、位相変化しない。
【0022】無偏光ビームスプリッタ15は、透過型の
回折格子14により生成された二つの混合波のうちレー
ザ光源13とは反対側(図中右側)に向かう混合波を偏
光方向を変えずに二波に分岐し、各検出器41A,41
Bに送るように配置されている。ここで、透過型の回折
格子14により光束分岐手段21が構成され、透過型の
回折格子14および無偏光ビームスプリッタ15により
光束混合手段31が構成されている。つまり、透過型の
回折格子14は、光束分岐手段21および光束混合手段
31に兼用されている。
回折格子14により生成された二つの混合波のうちレー
ザ光源13とは反対側(図中右側)に向かう混合波を偏
光方向を変えずに二波に分岐し、各検出器41A,41
Bに送るように配置されている。ここで、透過型の回折
格子14により光束分岐手段21が構成され、透過型の
回折格子14および無偏光ビームスプリッタ15により
光束混合手段31が構成されている。つまり、透過型の
回折格子14は、光束分岐手段21および光束混合手段
31に兼用されている。
【0023】検出器41Aは、無偏光ビームスプリッタ
15で分岐された一方の混合波の一偏光成分のみの位相
を90度遅らせる1/4波長板42と、この1/4波長
板42を通過した混合波の偏光方向を一致させて干渉さ
せる偏光板43Aと、この偏光板43Aで干渉させられ
た光束を電気信号に変換する受光素子44Aとにより構
成されている。そして、検出器41Bは、無偏光ビーム
スプリッタ15で分岐された他方の混合波の偏光方向を
一致させて干渉させる偏光板43Bと、この偏光板43
Bで干渉させられた光束を電気信号に変換する受光素子
44Bとにより構成されている。
15で分岐された一方の混合波の一偏光成分のみの位相
を90度遅らせる1/4波長板42と、この1/4波長
板42を通過した混合波の偏光方向を一致させて干渉さ
せる偏光板43Aと、この偏光板43Aで干渉させられ
た光束を電気信号に変換する受光素子44Aとにより構
成されている。そして、検出器41Bは、無偏光ビーム
スプリッタ15で分岐された他方の混合波の偏光方向を
一致させて干渉させる偏光板43Bと、この偏光板43
Bで干渉させられた光束を電気信号に変換する受光素子
44Bとにより構成されている。
【0024】光量モニタ16は、透過型の回折格子14
により生成された二つの混合波のうちレーザ光源13側
(図中左側)に向かう混合波が入射されるように配置さ
れ、スケール11の回折効率変動に対する補償を行うた
めに設けられている。
により生成された二つの混合波のうちレーザ光源13側
(図中左側)に向かう混合波が入射されるように配置さ
れ、スケール11の回折効率変動に対する補償を行うた
めに設けられている。
【0025】レーザ光源13からの光束が分岐される透
過型の回折格子14上の点Rとこの点Rで分岐された一
方の分岐光束Bが入射されるスケール11の回折格子1
2上の回折点P2との間の光路の途中、および回折点P
2とこの回折点P2で回折された1次回折光B1が透過
型の回折格子14上に至る点Kとの間の光路の途中に
は、これらの二つの光路に跨がるように一枚の1/4波
長板51が設けられている。この1/4波長板51は、
分岐光束B(直線偏光)の偏光方向に対して45度位相
遅れの方位を傾けて配置されている。
過型の回折格子14上の点Rとこの点Rで分岐された一
方の分岐光束Bが入射されるスケール11の回折格子1
2上の回折点P2との間の光路の途中、および回折点P
2とこの回折点P2で回折された1次回折光B1が透過
型の回折格子14上に至る点Kとの間の光路の途中に
は、これらの二つの光路に跨がるように一枚の1/4波
長板51が設けられている。この1/4波長板51は、
分岐光束B(直線偏光)の偏光方向に対して45度位相
遅れの方位を傾けて配置されている。
【0026】従って、分岐光束Bとその1次回折光B1
とは、同じ1/4波長板51を二回通過するので、つま
り同じ配置とされた二枚の1/4波長板を通過すること
になるので、一偏光成分のみの位相が180度遅れるよ
うになり、結局、1/4波長板51を通過する前の分岐
光束B(直線偏光)と1/4波長板51を通過した後の
1次回折光B1(直線偏光)とは、偏光方向が90度回
転した状態となる。一方、分岐光束Aとその1次回折光
A1とは、1/4波長板を通過しないので、偏光方向は
変わらない。これにより、透過型の回折格子14の点K
に集まる各1次回折光A1,B1は、互いに偏光方向が
直交した状態となっている。
とは、同じ1/4波長板51を二回通過するので、つま
り同じ配置とされた二枚の1/4波長板を通過すること
になるので、一偏光成分のみの位相が180度遅れるよ
うになり、結局、1/4波長板51を通過する前の分岐
光束B(直線偏光)と1/4波長板51を通過した後の
1次回折光B1(直線偏光)とは、偏光方向が90度回
転した状態となる。一方、分岐光束Aとその1次回折光
A1とは、1/4波長板を通過しないので、偏光方向は
変わらない。これにより、透過型の回折格子14の点K
に集まる各1次回折光A1,B1は、互いに偏光方向が
直交した状態となっている。
【0027】図2には、スケール11の拡大断面が示さ
れている。スケール11は、図中上側に配置されたガラ
ス11Aと、下側に配置されたミラー面11Bと、これ
らの間に挟まれた体積位相型の回折格子(ホログラム回
折格子)12とが積層された構造を有している。
れている。スケール11は、図中上側に配置されたガラ
ス11Aと、下側に配置されたミラー面11Bと、これ
らの間に挟まれた体積位相型の回折格子(ホログラム回
折格子)12とが積層された構造を有している。
【0028】また、図3に示すように、回折格子12と
ミラー面11Bとの間に、隙間Dが形成される場合に
は、この隙間Dを次のように適切な寸法に調整してお
く。すなわち、図3において、入射光Cに対して、回折
格子12で生成される光束は次の四種類であり、(1)
回折格子12で回折された後にミラー面11Bで反射さ
れて回折格子12を透過する光束C1と、(2)回折格
子12を透過した後にミラー面11Bで反射されて回折
格子12で回折される光束C2と、(3)回折格子12
を透過した後にミラー面11Bで反射されて再び回折格
子12を透過する光束C3と、(4)回折格子12で回
折された後にミラー面11Bで反射されて再び回折格子
12で回折される光束C4とがある。
ミラー面11Bとの間に、隙間Dが形成される場合に
は、この隙間Dを次のように適切な寸法に調整してお
く。すなわち、図3において、入射光Cに対して、回折
格子12で生成される光束は次の四種類であり、(1)
回折格子12で回折された後にミラー面11Bで反射さ
れて回折格子12を透過する光束C1と、(2)回折格
子12を透過した後にミラー面11Bで反射されて回折
格子12で回折される光束C2と、(3)回折格子12
を透過した後にミラー面11Bで反射されて再び回折格
子12を透過する光束C3と、(4)回折格子12で回
折された後にミラー面11Bで反射されて再び回折格子
12で回折される光束C4とがある。
【0029】これらのうち光束C1,C2は、回折格子
12で一回回折された1次回折光であるため、スケール
11の移動によって位相変化を生じる光束である。この
ため、前述した隙間Dを光束の幅に対して充分に小さい
ものとする場合には、これらの光束C1,C2が干渉す
ることによって光強度を強め合うように隙間Dを調整す
るとともに、スケール11のストローク中において隙間
Dが一定に保たれるようにしておく。また、隙間Dを比
較的大きくする場合(例えば、光束の幅が1mm程度の
時に隙間Dを3mm程度とする場合など)には、二つの
光束C1,C2のうちいずれか一方の光束のみを利用
し、他方の光束はスケール11から出射した後に遮断す
る等して利用しないようにしてもよい。
12で一回回折された1次回折光であるため、スケール
11の移動によって位相変化を生じる光束である。この
ため、前述した隙間Dを光束の幅に対して充分に小さい
ものとする場合には、これらの光束C1,C2が干渉す
ることによって光強度を強め合うように隙間Dを調整す
るとともに、スケール11のストローク中において隙間
Dが一定に保たれるようにしておく。また、隙間Dを比
較的大きくする場合(例えば、光束の幅が1mm程度の
時に隙間Dを3mm程度とする場合など)には、二つの
光束C1,C2のうちいずれか一方の光束のみを利用
し、他方の光束はスケール11から出射した後に遮断す
る等して利用しないようにしてもよい。
【0030】なお、残りの二つの光束C3,C4は、回
折格子12で一回も回折されないか、あるいは二回回折
されるため、スケール11の移動によって位相変化を生
じない光束であり、共に反射光(0次光)として取り扱
うことができる。また、このような回折格子12として
は、例えば、格子ピッチが500nm程度、レーザ光源
13の波長が780nm程度のものを採用することがで
きる。
折格子12で一回も回折されないか、あるいは二回回折
されるため、スケール11の移動によって位相変化を生
じない光束であり、共に反射光(0次光)として取り扱
うことができる。また、このような回折格子12として
は、例えば、格子ピッチが500nm程度、レーザ光源
13の波長が780nm程度のものを採用することがで
きる。
【0031】このような本実施例においては、以下のよ
うにスケール11の移動量が検出される。先ず、レーザ
光源13から出射されたレーザビームは、透過型の回折
格子14上の点Rで回折および透過されて二波に分岐さ
れる。この際、点Rでの回折角と透過角とは、異なる角
度となっている。そして、透過型の回折格子14上の点
Rで回折された分岐光束Aは、スケール11の回折格子
12上の回折点P1に入射され、一方、点Rで透過され
た分岐光束Bは、1/4波長板51を通過した後に、ス
ケール11の回折格子12上の回折点P2に入射され
る。
うにスケール11の移動量が検出される。先ず、レーザ
光源13から出射されたレーザビームは、透過型の回折
格子14上の点Rで回折および透過されて二波に分岐さ
れる。この際、点Rでの回折角と透過角とは、異なる角
度となっている。そして、透過型の回折格子14上の点
Rで回折された分岐光束Aは、スケール11の回折格子
12上の回折点P1に入射され、一方、点Rで透過され
た分岐光束Bは、1/4波長板51を通過した後に、ス
ケール11の回折格子12上の回折点P2に入射され
る。
【0032】各回折点P1,P2では、各分岐光束A,
Bの1次回折光A1,B1および反射光(0次光)A
0,B0が生成される。なお、各回折点P1,P2にお
いて、各分岐光束A,Bの回折点P1,P2への入射角
と、各1次回折光A1,B1の回折角とは、異なる角度
となっている。
Bの1次回折光A1,B1および反射光(0次光)A
0,B0が生成される。なお、各回折点P1,P2にお
いて、各分岐光束A,Bの回折点P1,P2への入射角
と、各1次回折光A1,B1の回折角とは、異なる角度
となっている。
【0033】次に、1次回折光A1は、透過型の回折格
子14上の点Kに至り、一方、1次回折光B1は、1/
4波長板51を通過した後に、透過型の回折格子14上
の点Kに至る。また、各0次光A0,B0は、スケール
11の回折格子12上の各回折点P1,P2から図中左
右方向に除去される。そして、透過型の回折格子14上
の点Kでは、各1次回折光A1,B1の各々が回折およ
び透過されることにより二つの混合波が生成される。つ
まり、1次回折光A1の回折光と1次回折光B1の透過
光とが混合されてレーザ光源13側(図中左側)に向か
う混合波が生成されるとともに、1次回折光A1の透過
光と1次回折光B1の回折光とが混合されてレーザ光源
13とは反対側(図中右側)に向かう混合波が生成され
る。
子14上の点Kに至り、一方、1次回折光B1は、1/
4波長板51を通過した後に、透過型の回折格子14上
の点Kに至る。また、各0次光A0,B0は、スケール
11の回折格子12上の各回折点P1,P2から図中左
右方向に除去される。そして、透過型の回折格子14上
の点Kでは、各1次回折光A1,B1の各々が回折およ
び透過されることにより二つの混合波が生成される。つ
まり、1次回折光A1の回折光と1次回折光B1の透過
光とが混合されてレーザ光源13側(図中左側)に向か
う混合波が生成されるとともに、1次回折光A1の透過
光と1次回折光B1の回折光とが混合されてレーザ光源
13とは反対側(図中右側)に向かう混合波が生成され
る。
【0034】その後、透過型の回折格子14上の点Kか
らレーザ光源13側に向かう混合波は、光量モニタ16
に入射され、一方、レーザ光源13とは反対側に向かう
混合波は、無偏光ビームスプリッタ15で分岐されて各
検出器41A,41Bに至り、電気信号に変換される。
なお、各検出器41A,41Bに至る混合波は、透過型
の回折格子14上の点Rおよびスケール11の回折格子
12上の各回折点P1で合計二回回折された光束と、ス
ケール11の回折格子12上の各回折点P2および透過
型の回折格子14上の点Kで合計二回回折された光束と
の混合波となっている。一方、光量モニタ16に至る混
合波は、透過型の回折格子14上の点R、ケール11の
回折格子12上の各回折点P1、および透過型の回折格
子14上の点Kで合計三回回折された光束と、スケール
11の回折格子12上の各回折点P2のみで合計一回回
折された光束との混合波となっている。
らレーザ光源13側に向かう混合波は、光量モニタ16
に入射され、一方、レーザ光源13とは反対側に向かう
混合波は、無偏光ビームスプリッタ15で分岐されて各
検出器41A,41Bに至り、電気信号に変換される。
なお、各検出器41A,41Bに至る混合波は、透過型
の回折格子14上の点Rおよびスケール11の回折格子
12上の各回折点P1で合計二回回折された光束と、ス
ケール11の回折格子12上の各回折点P2および透過
型の回折格子14上の点Kで合計二回回折された光束と
の混合波となっている。一方、光量モニタ16に至る混
合波は、透過型の回折格子14上の点R、ケール11の
回折格子12上の各回折点P1、および透過型の回折格
子14上の点Kで合計三回回折された光束と、スケール
11の回折格子12上の各回折点P2のみで合計一回回
折された光束との混合波となっている。
【0035】このような本実施例によれば、次のような
効果がある。すなわち、透過型の回折格子14上の点K
からレーザ光源13とは反対側に向かう混合波が無偏光
ビームスプリッタ15で分岐されるようになっているの
で、各検出器41A,41Bに至る混合波を、同じ回数
(二回)だけ回折された光束どうしの混合波とすること
ができるため、検出信号の質を向上できる。
効果がある。すなわち、透過型の回折格子14上の点K
からレーザ光源13とは反対側に向かう混合波が無偏光
ビームスプリッタ15で分岐されるようになっているの
で、各検出器41A,41Bに至る混合波を、同じ回数
(二回)だけ回折された光束どうしの混合波とすること
ができるため、検出信号の質を向上できる。
【0036】また、スケール11として反射型の回折格
子12を用いているので、発光側の光学系を構成する各
機器(レーザ光源13および光束分岐手段21)と受光
側の光学系を構成する各機器(光束混合手段31および
検出器41A,41B)とをスケール11の同一側に配
置できるため、前述した透過型の回折格子602をスケ
ール601として用いた格子干渉型変位検出装置600
(図4参照)の場合に比べ、装置の小型化やスケールの
取り付け自由度の向上を図ることができる。
子12を用いているので、発光側の光学系を構成する各
機器(レーザ光源13および光束分岐手段21)と受光
側の光学系を構成する各機器(光束混合手段31および
検出器41A,41B)とをスケール11の同一側に配
置できるため、前述した透過型の回折格子602をスケ
ール601として用いた格子干渉型変位検出装置600
(図4参照)の場合に比べ、装置の小型化やスケールの
取り付け自由度の向上を図ることができる。
【0037】さらに、1/4波長板51が設けられてい
るので、透過型の回折格子14上の点Kに集まる二つの
光束の偏光方向を、容易に互いに直交した状態にするこ
とができる。そして、この1/4波長板51は、二つの
光路に跨がるように設けられているので、二つの光路に
別々の1/4波長板を設けて同様な機能を得るようにす
る場合に比べ、装置を簡略化でき、コスト低減を図るこ
とができる。
るので、透過型の回折格子14上の点Kに集まる二つの
光束の偏光方向を、容易に互いに直交した状態にするこ
とができる。そして、この1/4波長板51は、二つの
光路に跨がるように設けられているので、二つの光路に
別々の1/4波長板を設けて同様な機能を得るようにす
る場合に比べ、装置を簡略化でき、コスト低減を図るこ
とができる。
【0038】また、透過型の回折格子14は、光束分岐
手段21および光束混合手段31に兼用されているの
で、装置を簡略化できるため、装置の小型化、コスト低
減をより一層図ることができる。そして、透過型の回折
格子14とスケール11の回折格子12とは、同一ピッ
チとなっているので、レーザ光源13の波長が変動した
際に、波長変動に伴う回折角変動を小さくできるため、
混合する二光束の光路ずれを生じないようにでき、混合
波を確実に得ることができる。
手段21および光束混合手段31に兼用されているの
で、装置を簡略化できるため、装置の小型化、コスト低
減をより一層図ることができる。そして、透過型の回折
格子14とスケール11の回折格子12とは、同一ピッ
チとなっているので、レーザ光源13の波長が変動した
際に、波長変動に伴う回折角変動を小さくできるため、
混合する二光束の光路ずれを生じないようにでき、混合
波を確実に得ることができる。
【0039】さらに、スケール11の移動量を干渉光の
明暗として検出するに際し、互いに逆方向に位相シフト
された1次回折光A1,B1同士の干渉を利用している
ので、スケール11が回折格子12の一ピッチ分だけ変
位したとすると、各検出器41A,41Bからは、二周
期分の完全正弦波信号φA,φBを得ることができる
(二回の明暗を得ることができる)。このため、回折格
子12の一ピッチを光学的に二分割したことになるの
で、分解能の向上を図ることができる。
明暗として検出するに際し、互いに逆方向に位相シフト
された1次回折光A1,B1同士の干渉を利用している
ので、スケール11が回折格子12の一ピッチ分だけ変
位したとすると、各検出器41A,41Bからは、二周
期分の完全正弦波信号φA,φBを得ることができる
(二回の明暗を得ることができる)。このため、回折格
子12の一ピッチを光学的に二分割したことになるの
で、分解能の向上を図ることができる。
【0040】また、一方の検出器41Aに1/4波長板
42を設けたので、二つの検出器41A,41Bから得
られる正弦波信号φA,φBは、互いに90度位相の異
なるものとなり、これによりスケール11の変位方向を
把握することができる。
42を設けたので、二つの検出器41A,41Bから得
られる正弦波信号φA,φBは、互いに90度位相の異
なるものとなり、これによりスケール11の変位方向を
把握することができる。
【0041】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の目的を達成できる他の構成も含
み、例えば以下に示すような変形等も本発明に含まれる
ものである。すなわち、前記実施例では、1/4波長板
51は、分岐光束Bおよびこの分岐光束Bの回折点P2
における1次回折光B1が通過する位置に設けられてい
たが、分岐光束Aおよびこの分岐光束Aの回折点P1に
おける1次回折光A1が通過する位置に設けられていて
もよく、要するに、各分岐光束A,Bのうちいずれか一
方の光束が1/4波長板を二回通過するようになってい
ればよい。
のではなく、本発明の目的を達成できる他の構成も含
み、例えば以下に示すような変形等も本発明に含まれる
ものである。すなわち、前記実施例では、1/4波長板
51は、分岐光束Bおよびこの分岐光束Bの回折点P2
における1次回折光B1が通過する位置に設けられてい
たが、分岐光束Aおよびこの分岐光束Aの回折点P1に
おける1次回折光A1が通過する位置に設けられていて
もよく、要するに、各分岐光束A,Bのうちいずれか一
方の光束が1/4波長板を二回通過するようになってい
ればよい。
【0042】また、前記実施例では、1/4波長板51
は、レーザ光源13からの光束が分岐される透過型の回
折格子14上の点Rとこの点Rで分岐された一方の分岐
光束Bが入射されるスケール11の回折格子12上の回
折点P2との間の光路の途中、および回折点P2とこの
回折点P2で回折された1次回折光B1が透過型の回折
格子14上に至る点Kとの間の光路の途中に、これらの
二つの光路に跨がるように設けられていたが、これらの
各光路にそれぞれ別々に1/4波長板を設けるようにし
てもよい。ただし、この場合には、二つの1/4波長板
を同じ方位の偏光成分の位相を90度遅らせるように同
じ配置としておく。
は、レーザ光源13からの光束が分岐される透過型の回
折格子14上の点Rとこの点Rで分岐された一方の分岐
光束Bが入射されるスケール11の回折格子12上の回
折点P2との間の光路の途中、および回折点P2とこの
回折点P2で回折された1次回折光B1が透過型の回折
格子14上に至る点Kとの間の光路の途中に、これらの
二つの光路に跨がるように設けられていたが、これらの
各光路にそれぞれ別々に1/4波長板を設けるようにし
てもよい。ただし、この場合には、二つの1/4波長板
を同じ方位の偏光成分の位相を90度遅らせるように同
じ配置としておく。
【0043】さらに、前記実施例では、1/4波長板5
1を設けることにより、透過型の回折格子14上の点K
に集まる二つの光束の偏光方向を互いに直交した状態と
していたが、二光束の偏光方向を直交させる手段は、こ
のような1/4波長板の設置に限定されるものではな
く、例えば、透過型の回折格子14上の点Rで分岐され
た後の各分岐光束A,Bをそれぞれ偏光素子(図4の偏
光素子606A,606Bと同様なもの)を通過させる
ことにより、二光束の偏光方向を直交させてもよい。
1を設けることにより、透過型の回折格子14上の点K
に集まる二つの光束の偏光方向を互いに直交した状態と
していたが、二光束の偏光方向を直交させる手段は、こ
のような1/4波長板の設置に限定されるものではな
く、例えば、透過型の回折格子14上の点Rで分岐され
た後の各分岐光束A,Bをそれぞれ偏光素子(図4の偏
光素子606A,606Bと同様なもの)を通過させる
ことにより、二光束の偏光方向を直交させてもよい。
【0044】また、前記実施例では、透過型の回折格子
14は、光束分岐手段21および光束混合手段31に兼
用されていたが、光束分岐手段21を構成する透過型の
回折格子と光束混合手段31を構成する透過型の回折格
子とを別々に設けるようにしてもよい。しかし、装置の
簡略化、小型化、コスト低減の点から、前記実施例のよ
うに一枚の透過型の回折格子としておくことが好まし
い。さらに、前記実施例では、光量モニタ16が設置さ
れていたが、この光量モニタ16は省略してもよい。
14は、光束分岐手段21および光束混合手段31に兼
用されていたが、光束分岐手段21を構成する透過型の
回折格子と光束混合手段31を構成する透過型の回折格
子とを別々に設けるようにしてもよい。しかし、装置の
簡略化、小型化、コスト低減の点から、前記実施例のよ
うに一枚の透過型の回折格子としておくことが好まし
い。さらに、前記実施例では、光量モニタ16が設置さ
れていたが、この光量モニタ16は省略してもよい。
【0045】また、前記実施例では、スケール11は、
図2または図3に示すようなガラス11Aと体積位相型
の回折格子(ホログラム回折格子)12とミラー面11
Bとによる積層構造となっていたが、スケール11はこ
のような構造に限定されるものではなく、例えば、ミラ
ーの表面に回折格子を形成したスケールなどであっても
よく、要するに反射型の回折格子を有するスケールであ
ればよい。
図2または図3に示すようなガラス11Aと体積位相型
の回折格子(ホログラム回折格子)12とミラー面11
Bとによる積層構造となっていたが、スケール11はこ
のような構造に限定されるものではなく、例えば、ミラ
ーの表面に回折格子を形成したスケールなどであっても
よく、要するに反射型の回折格子を有するスケールであ
ればよい。
【0046】そして、回折格子12のピッチ、レーザ光
源13の波長は、それぞれ前記実施例で挙げられていた
500nm程度、780nm程度のものが好適である
が、このような数値に限定されるものではなく、本発明
の構成を実施できれば適宜な数値を選択してよい。
源13の波長は、それぞれ前記実施例で挙げられていた
500nm程度、780nm程度のものが好適である
が、このような数値に限定されるものではなく、本発明
の構成を実施できれば適宜な数値を選択してよい。
【0047】また、前記実施例では、無偏光ビームスプ
リッタ15は、スケール11に対して直角をなすように
設けられていたが、無偏光ビームスプリッタ15の設置
方向は任意であり、要するに、透過型の回折格子14に
より混合された混合波を二波に分岐できればよい。
リッタ15は、スケール11に対して直角をなすように
設けられていたが、無偏光ビームスプリッタ15の設置
方向は任意であり、要するに、透過型の回折格子14に
より混合された混合波を二波に分岐できればよい。
【0048】さらに、前記実施例では、レーザ光源1
3、光束分岐手段21、光束混合手段31、および検出
器41A,41Bなどの光学系に対してスケール11が
変位可能に設けられていたが、スケール11に対してこ
れらの光学系が変位するものであってもよく、あるいは
両者が共に変位するものであってもよく、要するに、ス
ケール11と光学系とが相対変位するようになっていれ
ばよい。
3、光束分岐手段21、光束混合手段31、および検出
器41A,41Bなどの光学系に対してスケール11が
変位可能に設けられていたが、スケール11に対してこ
れらの光学系が変位するものであってもよく、あるいは
両者が共に変位するものであってもよく、要するに、ス
ケール11と光学系とが相対変位するようになっていれ
ばよい。
【0049】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、検
出器に送られる混合波を同じ回数だけ回折された光束ど
うしの混合波とすることができるので、検出信号の質を
向上できるうえ、スケールとして反射型の回折格子を用
いているので、装置の小型化やスケールの取り付け自由
度の向上を図ることができるという効果がある。
出器に送られる混合波を同じ回数だけ回折された光束ど
うしの混合波とすることができるので、検出信号の質を
向上できるうえ、スケールとして反射型の回折格子を用
いているので、装置の小型化やスケールの取り付け自由
度の向上を図ることができるという効果がある。
【0050】また、光束分岐手段の透過型の回折格子上
で分岐された二つの分岐光束のうちいずれか一方の光束
およびこの光束の1次回折光の各光路の途中に、それぞ
れ同じ方位の偏光成分の位相を90度遅らせるように配
置された1/4波長板を設けた場合には、光束混合手段
の透過型の回折格子上に集まる二つの光束の偏光方向
を、容易に互いに直交した状態にすることができるとい
う効果がある。
で分岐された二つの分岐光束のうちいずれか一方の光束
およびこの光束の1次回折光の各光路の途中に、それぞ
れ同じ方位の偏光成分の位相を90度遅らせるように配
置された1/4波長板を設けた場合には、光束混合手段
の透過型の回折格子上に集まる二つの光束の偏光方向
を、容易に互いに直交した状態にすることができるとい
う効果がある。
【0051】さらに、光束分岐手段を構成する透過型の
回折格子および光束混合手段を構成する透過型の回折格
子を、一枚の透過型の回折格子により構成した場合に
は、装置を簡略化できるため、装置の小型化、コスト低
減をより一層図ることができるという効果がある。
回折格子および光束混合手段を構成する透過型の回折格
子を、一枚の透過型の回折格子により構成した場合に
は、装置を簡略化できるため、装置の小型化、コスト低
減をより一層図ることができるという効果がある。
【0052】そして、透過型の回折格子とスケールの回
折格子とを、同一ピッチとした場合には、光源の波長が
変動した際に、混合する二光束の光路ずれを生じないよ
うにすることができ、混合波を確実に得ることができる
という効果がある。
折格子とを、同一ピッチとした場合には、光源の波長が
変動した際に、混合する二光束の光路ずれを生じないよ
うにすることができ、混合波を確実に得ることができる
という効果がある。
【図1】本発明の一実施例を示す構成図。
【図2】前記実施例のスケールの断面図。
【図3】前記実施例のスケールの別の断面図。
【図4】従来例を示す構成図。
10 格子干渉型変位検出装置 11 スケール 12 反射型の回折格子 13 レーザ光源 14 光束分岐手段および光束混合手段に兼用された透
過型の回折格子 15 無偏光ビームスプリッタ 21 光束分岐手段 31 光束混合手段 41A,41B 検出器 51 1/4波長板 A,B 分岐光束 A1,B1 1次回折光 P1,P2 回折点
過型の回折格子 15 無偏光ビームスプリッタ 21 光束分岐手段 31 光束混合手段 41A,41B 検出器 51 1/4波長板 A,B 分岐光束 A1,B1 1次回折光 P1,P2 回折点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 哲郎 神奈川県川崎市高津区坂戸1−20−1 株 式会社ミツトヨ内
Claims (4)
- 【請求項1】 反射型の回折格子を有するスケールと、
光束を出射する光源と、この光源からの光束を二波に分
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
異なる二点に入射させる光束分岐手段と、前記スケール
の回折格子によって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
型変位検出装置であって、 前記光束分岐手段は、前記光源からの光束を回折および
透過させることにより二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異なる二点に入射させる
透過型の回折格子を含み構成されるとともに、 前記光束混合手段は、前記スケールの回折格子上で回折
された二つの光束の交点位置に配置され各々の光束を分
岐させて一方の光束の回折光と他方の光束の透過光とを
混合させることにより二つの混合波を生成する透過型の
回折格子と、この透過型の回折格子で生成された混合波
のうち前記光源とは反対側に向かう混合波を二波に分岐
する無偏光ビームスプリッタとを含み構成されているこ
とを特徴とする格子干渉型変位検出装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載した格子干渉型変位検出
装置において、前記光源からの光束が分岐される前記光
束分岐手段の透過型の回折格子上の点とこの点で分岐さ
れた各分岐光束のうちいずれか一方の分岐光束が入射さ
れる前記スケールの回折格子上の点との間の光路の途
中、および前記一方の分岐光束が入射される前記スケー
ルの回折格子上の点とこの点で回折された光束が前記光
束混合手段の透過型の回折格子上に至る点との間の光路
の途中には、それぞれ同じ方位の偏光成分の位相を90
度遅らせるように配置された1/4波長板が設けられて
いることを特徴とする格子干渉型変位検出装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載した格子
干渉型変位検出装置において、前記光束分岐手段を構成
する透過型の回折格子および前記光束混合手段を構成す
る透過型の回折格子は、一枚の透過型の回折格子により
構成されていることを特徴とする格子干渉型変位検出装
置。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
した格子干渉型変位検出装置において、前記透過型の回
折格子と前記スケールの回折格子とは、同一ピッチであ
る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 |
---|---|---|---|
JP13449794A JPH085328A (ja) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | 格子干渉型変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13449794A JPH085328A (ja) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | 格子干渉型変位検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH085328A true JPH085328A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15129709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13449794A Pending JPH085328A (ja) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | 格子干渉型変位検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH085328A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6115153A (en) * | 1998-10-19 | 2000-09-05 | Mitutoyo Corporation | Reflection-type hologram scale and optical displacement measuring apparatus therewith |
US10628361B2 (en) | 2011-12-30 | 2020-04-21 | Bedrock Automation Platforms Inc. | Switch fabric having a serial communications interface and a parallel communications interface |
US10834820B2 (en) | 2013-08-06 | 2020-11-10 | Bedrock Automation Platforms Inc. | Industrial control system cable |
US10834094B2 (en) | 2013-08-06 | 2020-11-10 | Bedrock Automation Platforms Inc. | Operator action authentication in an industrial control system |
US10848012B2 (en) | 2011-12-30 | 2020-11-24 | Bedrock Automation Platforms Inc. | Electromagnetic connectors for an industrial control system |
US11055246B2 (en) | 2011-12-30 | 2021-07-06 | Bedrock Automation Platforms Inc. | Input-output module with multi-channel switching capability |
CN117091513A (zh) * | 2023-10-19 | 2023-11-21 | 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 |
-
1994
- 1994-06-16 JP JP13449794A patent/JPH085328A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6115153A (en) * | 1998-10-19 | 2000-09-05 | Mitutoyo Corporation | Reflection-type hologram scale and optical displacement measuring apparatus therewith |
US10628361B2 (en) | 2011-12-30 | 2020-04-21 | Bedrock Automation Platforms Inc. | Switch fabric having a serial communications interface and a parallel communications interface |
US10848012B2 (en) | 2011-12-30 | 2020-11-24 | Bedrock Automation Platforms Inc. | Electromagnetic connectors for an industrial control system |
US11055246B2 (en) | 2011-12-30 | 2021-07-06 | Bedrock Automation Platforms Inc. | Input-output module with multi-channel switching capability |
US10834820B2 (en) | 2013-08-06 | 2020-11-10 | Bedrock Automation Platforms Inc. | Industrial control system cable |
US10834094B2 (en) | 2013-08-06 | 2020-11-10 | Bedrock Automation Platforms Inc. | Operator action authentication in an industrial control system |
CN117091513A (zh) * | 2023-10-19 | 2023-11-21 | 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 |
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 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000829 |