JPH085330A - Lattice-interference type displacement detector - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a lattice-interference type displacement detector, wherein the constitution of a detecting system can be simplified the configuration can be miniaturized, and its manufactured can be made at the low cost. CONSTITUTION:A transmission-type diffraction grating 15 is used for a luminous- flux splitting means 21, which casts the respective split luminous fluxes A and B that are split by a polarization beam splitter 14 on the same diffraction point P on a reflection-type diffraction grating 12 of a scale 11, and a luminous- flux mixing means 31, which condenses the respective primary diffraction lights A1 and B1 that are diffracted and formed on the diffraction grating 12 of the scale 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[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同一点に入射させ、
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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention splits a light beam from a light source into two waves and makes them incident on the same point on a diffraction grating of a scale.
The grating interference type displacement detection device that detects the mixed wave of a plurality of light fluxes generated at this point as an electric signal can be used when an optical system is configured using a reflection type diffraction grating for the scale.

【０００２】[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。BACKGROUND ART As one of the ones aiming at higher resolution of a conventional photoelectric encoder, a scale having a fine pitch (usually about 1 μm) is formed on a scale by using a holographic technique, and the scale is used as a diffraction grating. There is known a grating interference type displacement detection device which utilizes the above to detect relative displacement with high accuracy. This is to split a light beam from a light source into two waves and make them incident on one or two points on the scale diffraction grating, and detect a mixed wave of a plurality of light beams generated at this point as an electric signal. It can be classified into a scale using a reflection type diffraction grating and a scale using a transmission type diffraction grating.

【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２−１６７４２７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１００は、図７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１０２が形成されたスケール１０１と、
レーザ光源１０３と、このレーザ光源１０３から出射さ
れたレーザビームをその偏光方向に従って二波に分岐す
る偏光ビームスプリッタ１０４と、各分岐光束Ａ，Ｂを
反射してスケール１０１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１０５Ａ，１０５Ｂ
と、回折点Ｐで生成された二つの１次回折光Ａ１，Ｂ１
を反射させる一対のミラー１０６Ａ，１０６Ｂと、その
反射光を混合させるハーフミラー（無偏光ビームスプリ
ッタ）１０７と、その混合波ＭＡ，ＭＢを電気信号に変
換する検出器１０８Ａ，１０８Ｂとにより構成されてい
る。As the latter one using the transmission type diffraction grating, for example, a grating interference type displacement detection device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-167427 is known. As shown in FIG. 7, this grating interference type displacement detection device 100 is provided with a scale 101 which is provided so as to be displaceable in the left-right direction in the figure, and a transmission type diffraction grating 102 is formed along the displacement direction,
A laser light source 103, a polarization beam splitter 104 that splits a laser beam emitted from the laser light source 103 into two waves in accordance with the polarization direction thereof, and respective branched light fluxes A and B are reflected to the same diffraction point P on the scale 101. A pair of mirrors 105A and 105B which are respectively made to enter from symmetrical directions
And two first-order diffracted lights A1 and B1 generated at the diffraction point P.
Is composed of a pair of mirrors 106A and 106B that reflect light, a half mirror (non-polarizing beam splitter) 107 that mixes the reflected light, and detectors 108A and 108B that convert the mixed waves MA and MB into electric signals. There is.

【０００４】ここで、偏光ビームスプリッタ１０４およ
び一対のミラー１０５Ａ，１０５Ｂにより光束分岐手段
１０９が構成され、一対のミラー１０６Ａ，１０６Ｂお
よび無偏光ビームスプリッタ１０７により光束混合手段
１１０が構成されている。また、検出器１０８Ａは、無
偏光ビームスプリッタ１０７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１１１Ａ
と、この偏光板１１１Ａで干渉させられた光束を電気信
号に変換する受光素子１１２Ａとにより構成されてい
る。そして、検出器１０８Ｂは、無偏光ビームスプリッ
タ１０７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１１３と、この
１／４波長板１１３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１１１Ｂと、この偏光板１
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１１２Ｂとにより構成されている。Here, the polarization beam splitter 104 and the pair of mirrors 105A and 105B form a light beam splitting means 109, and the pair of mirrors 106A and 106B and the non-polarization beam splitter 107 form a light beam mixing means 110. In addition, the detector 108A has a polarizing plate 111A that causes one of the mixed waves MA mixed by the non-polarizing beam splitter 107 to have the same polarization direction and interfere with each other.
And a light receiving element 112A for converting the light flux interfered by the polarizing plate 111A into an electric signal. Then, the detector 108B passes through the quarter-wave plate 113 that delays the phase of only one polarization component of the other mixed wave MB mixed by the non-polarization beam splitter 107 by 90 degrees, and the quarter-wave plate 113. A polarizing plate 111B that causes the mixed waves MB to interfere with each other by matching their polarization directions, and this polarizing plate 1
The light receiving element 112B is configured to convert the light flux interfered by 11B into an electric signal.

【０００５】このような格子干渉型変位検出装置１００
においては、レーザ光源１０３から出射されたレーザビ
ームは、偏光ビームスプリッタ１０４の偏光方向に従っ
て二波に分岐される。各分岐光束Ａ，Ｂは、それぞれミ
ラー１０５Ａ，１０５Ｂによって反射された後、スケー
ル１０１の回折格子１０２上の同一回折点Ｐにそれぞれ
対称方向から入射される。この際、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。これら
の各１次回折光Ａ１，Ｂ１は、ミラー１０６Ａ，１０６
Ｂによって反射され、続いて、無偏光ビームスプリッタ
１０７で混合された後、検出器１０８Ａ，１０８Ｂによ
って電気信号に変換される。Such a grating interference type displacement detecting device 100
In, the laser beam emitted from the laser light source 103 is split into two waves according to the polarization direction of the polarization beam splitter 104. The respective branched light beams A and B are reflected by the mirrors 105A and 105B, respectively, and then are incident on the same diffraction point P on the diffraction grating 102 of the scale 101 from symmetrical directions. At this time, first-order diffracted lights A1 and B1 of the branched light beams A and B are generated at the diffraction point P. The respective first-order diffracted lights A1 and B1 are reflected by the mirrors 106A and 106A.
It is reflected by B, then mixed by the non-polarizing beam splitter 107, and then converted into an electric signal by the detectors 108A and 108B.

【０００６】従って、格子干渉型変位検出装置１００で
は、スケール１０１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
１０１が回折格子１０２の一ピッチ分だけ変位したとす
ると、各検出器１０８Ａ，１０８Ｂ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１０２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１０２の一ピッチを０．５μｍ
とすると、各検出器１０８Ａ，１０８Ｂ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。Therefore, in the grating interference type displacement detecting device 100, when detecting the movement amount of the scale 101 as the brightness of the interference light, the interference between the first-order diffracted lights A1 and B1 which are phase-shifted in opposite directions is utilized. Therefore, assuming that the scale 101 is displaced by one pitch of the diffraction grating 102, two sine wave signals φA and φB for two cycles are obtained from the detectors 108A and 108B (two bright and dark are obtained. ). Therefore, since one pitch of the diffraction grating 102 is optically divided into two, the resolution is improved. For example, one pitch of the diffraction grating 102 is 0.5 μm
Then, the sine wave signals φA and φB obtained from the detectors 108A and 108B have a cycle corresponding to a resolution of 0.25 μm.

【０００７】また、一方の検出器１０８Ｂに１／４波長
板１１３を設けたので、二つの検出器１０８Ａ，１０８
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１０１の
変位方向を把握できるようになっている。Further, since the quarter wave plate 113 is provided on one of the detectors 108B, the two detectors 108A and 108A
The sine wave signals φA and φB obtained from B have phases different from each other by 90 degrees, which makes it possible to grasp the displacement direction of the scale 101.

【０００８】ところが、このような透過型の回折格子１
０２をスケール１０１として用いた格子干渉型変位検出
装置１００の場合には、スケール１０１を両側（図７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１０
１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。これに対し、反射型の回折格子をスケールとして
用いることにより検出系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考えられる。図８には、前述
した図７の格子干渉型変位検出装置１００を単純にスケ
ールの位置で折り返した構成の格子干渉型変位検出装置
２００が示されている。However, such a transmission type diffraction grating 1
In the case of the grating interference type displacement detection device 100 using 02 as the scale 101, the detection system has to be configured in a state where the scale 101 is sandwiched from both sides (upper and lower in FIG. 7), so that the detection system becomes large. Or scale 10
There is a problem that the degree of freedom of attachment of No. 1 is limited. On the other hand, it may be possible to reduce the size of the detection system and improve the degree of freedom in attaching the scale by using a reflective diffraction grating as the scale. FIG. 8 shows a lattice interference type displacement detection device 200 having a configuration in which the lattice interference type displacement detection device 100 of FIG. 7 described above is simply folded back at the scale position.

【０００９】格子干渉型変位検出装置２００は、レーザ
光源２０３から出射したレーザビームを、偏光ビームス
プリッタ２０４の偏光方向に従って二波に分岐し、これ
らの各分岐光束Ａ，Ｂを、一対のミラー２０５Ａ，２０
５Ｂによって反射させた後、スケール２０１の反射型の
回折格子２０２上の同一回折点Ｐにそれぞれ対称方向か
ら入射させるようになっている。そして、回折点Ｐで生
成された各１次回折光Ａ１，Ｂ１は、ミラー２０５Ａ，
２０５Ｂによって反射され、続いて、無偏光ビームスプ
リッタ２０７で混合された後、検出器２０８Ａ，２０８
Ｂによって電気信号に変換されるようになっている。一
方、回折点Ｐで生成された反射光（０次光）Ａ０，Ｂ０
は、ミラー２０５Ｂ，２０５Ａによって反射された後、
偏光ビームスプリッタ２０４によりレーザ光源２０３と
は反対側に除去されるようになっている。The grating interference type displacement detection device 200 splits a laser beam emitted from a laser light source 203 into two waves according to the polarization direction of a polarization beam splitter 204, and splits each of these split light beams A and B into a pair of mirrors 205A. , 20
After being reflected by 5B, they are made to enter the same diffraction point P on the reflection type diffraction grating 202 of the scale 201 from the respective symmetrical directions. The first-order diffracted lights A1 and B1 generated at the diffraction point P are reflected by the mirrors 205A and 205A.
After being reflected by 205B and subsequently mixed by a non-polarizing beam splitter 207, detectors 208A, 208
It is adapted to be converted into an electric signal by B. On the other hand, reflected light (0th order light) A0, B0 generated at the diffraction point P
After being reflected by the mirrors 205B and 205A,
The polarization beam splitter 204 is arranged to remove the light on the side opposite to the laser light source 203.

【００１０】また、格子干渉型変位検出装置２００と類
似した構成の検出系として、透過型の回折格子とミラー
とを平行に配置したスケールを用いることにより、前述
した図７の格子干渉型変位検出装置１００をスケールの
位置で折り返した状態の検出系も提案されている（特願
平３−１９０９３７号参照）。Further, by using a scale in which a transmission type diffraction grating and a mirror are arranged in parallel as a detection system having a structure similar to that of the grating interference type displacement detection apparatus 200, the grating interference type displacement detection of FIG. A detection system in which the apparatus 100 is folded back at the scale position has also been proposed (see Japanese Patent Application No. 3-190937).

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た図８の格子干渉型変位検出装置２００では、偏光ビー
ムスプリッタ２０４で分岐された各分岐光束Ａ，Ｂを、
スケール２０１の反射型の回折格子２０２上の同一回折
点Ｐに集める手段（光束分岐手段）、および回折点Ｐで
回折されて生成された各１次回折光Ａ１，Ｂ１を無偏光
ビームスプリッタ２０７上の同一点に集める手段（光束
混合手段）として、一対のミラー２０５Ａ，２０５Ｂを
用いているので、装置が大型化するうえ、コストがかか
るという問題がある。However, in the above-described grating interference type displacement detection device 200 of FIG. 8, the respective branched light beams A and B split by the polarization beam splitter 204 are
A means (beam splitting means) that collects light at the same diffraction point P on the reflection-type diffraction grating 202 of the scale 201, and the first-order diffracted lights A1 and B1 generated by being diffracted at the diffraction point P on the non-polarizing beam splitter 207. Since a pair of mirrors 205A and 205B are used as the means (light flux mixing means) for collecting at the same point, there is a problem that the device becomes large and costly.

【００１２】また、前述した特願平３−１９０９３７号
に記載された格子干渉型変位検出装置の場合にも、光束
分岐手段および光束混合手段として一対のミラーを用い
ているので、同様な問題が生じる。Also, in the case of the grating interference type displacement detecting device described in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 3-190937, since a pair of mirrors are used as the light beam splitting means and the light beam mixing means, the same problem occurs. Occurs.

【００１３】本発明の目的は、検出系の構成を簡略化で
き、装置の小型化を図ることができるとともに、安価に
製造できる格子干渉型変位検出装置を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a grating interference type displacement detection device which can simplify the structure of the detection system, can downsize the device, and can be manufactured at low cost.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、光
束分岐手段および光束混合手段として透過型の回折格子
を用い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
上の同一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
源からの光束を互いに偏光方向が直交する二波に分岐す
る偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタ
で分岐した各分岐光束を回折して前記スケールの回折格
子上の同一点に入射させる透過型の回折格子とを含み構
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を回折して同一点
に集める透過型の回折格子を含み構成されていることを
特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to achieve the above object by using a transmission type diffraction grating as the beam splitting means and the beam mixing means. Specifically, according to the present invention, a scale having a reflection type diffraction grating, a light source for emitting a light beam, a light beam from this light source is branched into two waves, and each of the branched light beams is on the diffraction grating of the scale. A light beam splitting unit that is incident on the same point, a light beam mixing unit that mixes a plurality of light beams generated by the diffraction grating of the scale, and a detector that converts the mixed wave mixed by the light beam mixing unit into an electric signal. In the grating interference type displacement detecting device, the light flux splitting means splits the light flux from the light source into two waves whose polarization directions are orthogonal to each other, and each split light flux split by the polarization beam splitter. And a transmissive diffraction grating that diffracts light to be incident on the same point on the scale diffraction grating, and the light flux mixing means is arranged on the scale diffraction grating. Diffracts the two light beams diffracted, characterized in that it is constituted by containing a transmission type diffraction grating to collect the same point.

【００１５】このような格子干渉型変位検出装置におい
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同一点に入射さ
せ、こ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。この際、光束分岐手段および光束混合手段として透
過型の回折格子が用いられているので、前述した格子干
渉型変位検出装置２００（図８参照）のような光束分岐
手段および光束混合手段として一対のミラーを用いる場
合に比べ、装置が簡略化され、装置の小型化、コスト低
減が図られる。In such a grating interference type displacement detecting device, the light beam from the light source is split into two waves by the light beam splitting means and is made incident on the same point on the reflection type diffraction grating of the scale, and is diffracted at this point. The displacement of the scale is grasped by mixing the two other light fluxes by the light flux mixing means and interfering this mixed wave by the detector to detect it as an electric signal. At this time, since the transmission type diffraction grating is used as the light beam branching means and the light beam mixing means, a pair of light beam branching means and light beam mixing means such as the above-mentioned grating interference type displacement detecting device 200 (see FIG. 8) is used. As compared with the case where a mirror is used, the device is simplified, the size of the device is reduced, and the cost is reduced.

【００１６】そして、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１０２をスケール１０１として用いた格子干渉
型変位検出装置１００（図７参照）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。Since the reflection type diffraction grating is used as the scale, the optical system on the light emitting side (the light source, the light beam branching means, and each optical path connecting them) and the optical system on the light receiving side (the light beam mixing means, the detector). , And each optical path connecting them) are arranged on the same side of the scale. Therefore, compared with the case of the grating interference type displacement detection device 100 (see FIG. 7) using the transmission type diffraction grating 102 as the scale 101 described above. , Downsizing of the device and improvement of the degree of freedom of mounting the scale are achieved.
By these, the above-mentioned object is achieved.

【００１７】ここで、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。このような構成とすれば、装置
がさらに簡略化されるため、装置の小型化、コスト低減
がより一層図られる。Here, it is desirable that the transmissive diffraction grating that constitutes the light beam splitting means and the transmissive diffraction grating that constitutes the light flux mixing means be composed of a single transmissive diffraction grating. With such a configuration, the device is further simplified, so that the device can be downsized and the cost can be further reduced.

【００１８】また、本発明の格子干渉型変位検出装置
は、前記光束混合手段が、前記透過型の回折格子で回折
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反射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無偏光ビ
ームスプリッタを含み構成されていることを特徴とす
る。このような構成、すなわち光源からの光束の分岐に
偏光ビームスプリッタを用いかつ二つの１次回折光の混
合に無偏光ビームスプリッタを用いた構成とすることに
より、前述した光束分岐手段および光束混合手段として
透過型の回折格子を用いた構成が容易に実現される。Further, in the grating interference type displacement detecting device of the present invention, the luminous flux mixing means is arranged at an intersection position of two luminous fluxes diffracted by the transmission type diffraction grating, and each luminous flux is branched to branch one of the luminous fluxes. It is characterized by including a non-polarizing beam splitter that generates two mixed waves by mixing the reflected light of the light flux and the transmitted light of the other light flux. With such a configuration, that is, a polarization beam splitter is used for branching the light beam from the light source and a non-polarization beam splitter is used for mixing the two first-order diffracted lights, the above-described light beam splitting means and light beam mixing means are provided. A configuration using a transmission type diffraction grating is easily realized.

【００１９】そして、本発明の格子干渉型変位検出装置
は、前記光束混合手段が、前記透過型の回折格子で回折
された二つの光束の交点位置に配置され偏光方向に応じ
て一方の光束を反射させかつ他方の光束を透過させるこ
とにより一つの混合波を生成する偏光ビームスプリッタ
と、この偏光ビームスプリッタで混合された混合波を二
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、前記光束分岐手段を構成する偏光ビームスプリッタ
と前記光束混合手段を構成する偏光ビームスプリッタと
が、兼用されていることを特徴とする。このように一つ
の偏光ビームスプリッタにより光束分岐手段および光束
混合手段を兼用させれば、装置がさらに簡略化されるた
め、装置の小型化、コスト低減がより一層図られる。Further, in the grating interference type displacement detecting device of the present invention, the light flux mixing means is arranged at an intersection position of two light fluxes diffracted by the transmission type diffraction grating, and one of the light fluxes is arranged in accordance with a polarization direction. A polarization beam splitter that generates one mixed wave by reflecting and transmitting the other light flux, and a non-polarization beam splitter that splits the mixed wave mixed by the polarization beam splitter into two waves, It is characterized in that the polarization beam splitter constituting the light beam splitting means and the polarization beam splitter constituting the light flux mixing means are used in common. In this way, if one polarization beam splitter is used as the light beam splitting means and the light beam mixing means, the device can be further simplified, and the device can be made smaller and the cost can be further reduced.

【００２０】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偏光ビームス
プリッタ上の点と各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二つの光路の途中に、互いに
直交する方位の偏光成分の位相を９０度遅らせるように
配置された一対の１／４波長板が設けられるとともに、
前記各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二つの光束が集まる前記偏光
ビームスプリッタ上の点との間の二つの光路の途中に、
互いに直交する方位の偏光成分の位相を９０度遅らせる
ように配置された一対の１／４波長板が設けられている
ことを特徴とする。Further, in the grating interference type displacement detecting device of the present invention, a point on the polarization beam splitter where the light beam from the light source is branched and a point on the diffraction grating of the scale where each branched light beam is incident. In the middle of the two optical paths between them, a pair of quarter-wave plates arranged so as to delay the phase of polarization components in directions orthogonal to each other by 90 degrees are provided,
In the middle of the two optical paths between the point on the diffraction grating of the scale where each of the branched light beams is incident and the point on the polarizing beam splitter where the two light beams diffracted at this point gather,
It is characterized in that a pair of quarter-wave plates arranged so as to delay the phases of polarization components in directions orthogonal to each other by 90 degrees are provided.

【００２１】このような一対の１／４波長板が二組設け
られた構成、つまり合計四枚の１／４波長板が設けられ
た構成とすれば、無偏光ビームスプリッタを偏光ビーム
スプリッタに対してレーザ光源とは反対側に配置するこ
とができるため、レーザ光源と検出器とを離して設置す
ることが可能となり、各機器の配置構成を容易に行うこ
とが可能となるうえ、装置の小型化が可能となり、さら
に各機器の熱的干渉（検出器に対する光源の熱の影響
等）が抑えられる。If two sets of such a pair of quarter-wave plates are provided, that is, a total of four quarter-wave plates are provided, the non-polarizing beam splitter is replaced by a polarizing beam splitter. Since it can be placed on the side opposite to the laser light source, it is possible to install the laser light source and the detector separately, which facilitates the arrangement and configuration of each device and reduces the size of the device. In addition, thermal interference between devices (such as influence of heat of the light source on the detector) can be suppressed.

【００２２】そして、前述したような１／４波長板を設
ける場合において、前記スケールの回折格子と前記透過
型の回折格子との間の各光路の途中に、兼用された一対
の１／４波長板を一組設けるようにすれば、合計二枚の
１／４波長板により前述した四枚分の１／４波長板の機
能が果たされるようになり、装置の構成が簡略化され、
コスト低減がより一層図られる。In the case of providing the quarter-wave plate as described above, a pair of quarter-wavelengths which are commonly used are provided in the middle of each optical path between the scale diffraction grating and the transmission diffraction grating. If one set of plates is provided, a total of two quarter-wave plates can fulfill the functions of the four quarter-wave plates described above, and the configuration of the device can be simplified.
The cost can be further reduced.

【００２３】また、以上のような本発明の格子干渉型変
位検出装置を構成するに際しては、前記スケールの回折
格子に入射される各分岐光束の入射角と、これらの各分
岐光束が前記スケールの回折格子上で回折されて生成さ
れた各１次回折光の回折角とは、異なる角度とする。さ
らに、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、スケールの回折格子（反射型の回折格子）と、
光束分岐手段および光束混合手段として用いられる透過
型の回折格子とは、異なるピッチとする。In constructing the grating interference type displacement detecting device of the present invention as described above, the incident angles of the respective branched light beams incident on the diffraction grating of the scale and the respective branched light beams of the scale are The angle is different from the diffraction angle of each first-order diffracted light generated by being diffracted on the diffraction grating. Further, in the above-described grating interference type displacement detection device of the present invention, a scale diffraction grating (reflection type diffraction grating),
The pitch is different from that of the transmissive diffraction grating used as the beam splitting unit and the beam mixing unit.

【００２４】[0024]

【実施例】以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説
明する。 〔第一実施例〕図１には、本発明の第一実施例である格
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、図中右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、図中略中央にスケ
ール１１に対して直角をなすように設けられた偏光ビー
ムスプリッタ１４と、この偏光ビームスプリッタ１４と
スケール１１との間にスケール１１と平行に設けられた
一枚の透過型の回折格子１５と、偏光ビームスプリッタ
１４の左上に偏光ビームスプリッタ１４と平行に設けら
れた無偏光ビームスプリッタ１６と、この無偏光ビーム
スプリッタ１６の両側に設けられた二つの検出器４１
Ａ，４１Ｂとを備えている。そして、これらのレーザ光
源１３、偏光ビームスプリッタ１４、透過型の回折格子
１５、無偏光ビームスプリッタ１６、および各検出器４
１Ａ，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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 shows a grating interference type displacement detection device 10 according to a first embodiment of the present invention. The grating interference type displacement detection device 10 includes a scale 11 that is provided so as to be displaceable in the left-right direction in the figure and has a reflective diffraction grating 12 formed along the displacement direction, and a laser beam provided in the upper right of the figure. A laser light source 13 that emits light, a polarizing beam splitter 14 that is provided substantially at the center of the drawing so as to form a right angle to the scale 11, and between the polarizing beam splitter 14 and the scale 11 are provided in parallel with the scale 11. One transmission type diffraction grating 15, a non-polarization beam splitter 16 provided in the upper left of the polarization beam splitter 14 in parallel with the polarization beam splitter 14, and two detections provided on both sides of the non-polarization beam splitter 16. Bowl 41
A and 41B. Then, the laser light source 13, the polarization beam splitter 14, the transmission type diffraction grating 15, the non-polarization beam splitter 16, and each detector 4
1A and 41B are all provided on the same side (upper side in the figure) with respect to the scale 11.

【００２５】偏光ビームスプリッタ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互いに偏光
方向が直交する二つの分岐光束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Ｐ）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を混合するようにな
っている。The polarization beam splitter 14 splits the laser beam from the laser light source 13 into two branched light beams A and B whose polarization directions are orthogonal to each other at the position of point R in FIG. The first-order diffracted lights A1 and B1 are arranged at the intersection position (the position of point K in the figure) of the two first-order diffracted lights A1 and B1 generated by being diffracted on the diffraction grating 12 (diffraction point P) of the scale 11. It is supposed to mix.

【００２６】透過型の回折格子１５は、偏光ビームスプ
リッタ１４により分岐された各分岐光束Ａ，Ｂを回折し
てスケール１１の回折格子１２上の同一回折点Ｐにそれ
ぞれ対称方向から入射させるとともに、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Ｐ）上
で回折されて生成された二つの１次回折光Ａ１，Ｂ１を
回折して偏光ビームスプリッタ１４上の一点（図中Ｋ点
の位置）に集めるように配置されている。この透過型の
回折格子１５のピッチは、スケール１１の回折格子１２
とは、異なるピッチとなっている。The transmission type diffraction grating 15 diffracts the respective branched light beams A and B branched by the polarization beam splitter 14 and makes them incident on the same diffraction point P on the diffraction grating 12 of the scale 11 from the respective symmetrical directions. These branched light fluxes A and B are diffracted on the diffraction grating 12 (diffraction point P) of the scale 11 to diffract two first-order diffracted lights A1 and B1 to generate one point on the polarization beam splitter 14 (K in the figure). It is arranged to collect at the point position). The pitch of the transmission type diffraction grating 15 is equal to that of the diffraction grating 12 of the scale 11.
And have different pitches.

【００２７】無偏光ビームスプリッタ１６は、偏光ビー
ムスプリッタ１４により混合された二つの１次回折光Ａ
１，Ｂ１の混合波を偏光方向を変えずに二波に分岐し、
各検出器４１Ａ，４１Ｂに送るように配置されている。
ここで、偏光ビームスプリッタ１４および透過型の回折
格子１５により光束分岐手段２１が構成され、透過型の
回折格子１５、偏光ビームスプリッタ１４、および無偏
光ビームスプリッタ１６により光束混合手段３１が構成
されている。つまり、偏光ビームスプリッタ１４および
透過型の回折格子１５は、それぞれ光束分岐手段２１お
よび光束混合手段３１に兼用されている。The non-polarization beam splitter 16 receives the two first-order diffracted lights A mixed by the polarization beam splitter 14.
Split the mixed wave of 1, B1 into two waves without changing the polarization direction,
It is arranged so as to be sent to each of the detectors 41A and 41B.
Here, the polarization beam splitter 14 and the transmission type diffraction grating 15 constitute a light beam splitting means 21, and the transmission type diffraction grating 15, the polarization beam splitter 14 and the non-polarization beam splitter 16 constitute a light beam mixing means 31. There is. That is, the polarization beam splitter 14 and the transmission type diffraction grating 15 are also used as the beam splitting means 21 and the beam mixing means 31, respectively.

【００２８】検出器４１Ａは、偏光ビームスプリッタ１
４で混合された後に無偏光ビームスプリッタ１６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、偏光ビームスプリッタ１
４で混合された後に無偏光ビームスプリッタ１６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４３Ｂ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。The detector 41A is the polarization beam splitter 1
1/4 wavelength plate 42 that delays the phase of only one polarization component of one of the mixed waves branched by the non-polarizing beam splitter 16 after being mixed by 4, and the mixed wave that has passed through the 1/4 wavelength plate 42 And a light receiving element 44A for converting the light flux interfered by the polarizing plate 43A into an electric signal. Then, the detector 41B is the polarization beam splitter 1
Polarizing plate 43B that causes the other mixed wave split by the non-polarizing beam splitter 16 after being mixed in 4 to coincide with each other in polarization direction, and receives light that converts the light flux interfered by this polarizing plate 43B into an electric signal. And the element 44B.

【００２９】レーザ光源１３からの光束が分岐される偏
光ビームスプリッタ１４上の点Ｒとこの点Ｒで分岐され
た各分岐光束Ａ，Ｂが透過型の回折格子１５に至る点Ｑ
１，Ｑ２との間の二つの光路の途中には、一対の１／４
波長板５１Ａ，５１Ｂが設けられている。これらの１／
４波長板５１Ａ，５１Ｂは、各分岐光束Ａ，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
配置されるとともに、互いに直交する方位の偏光成分の
位相を９０度遅らせるように９０度方位をずらして配置
されている。A point R on the polarization beam splitter 14 where the light beam from the laser light source 13 is branched, and a point Q where the branched light beams A and B branched at this point R reach the transmission type diffraction grating 15.
In the middle of the two optical paths between 1 and Q2, a pair of 1/4
Wave plates 51A and 51B are provided. 1 / of these
The four-wavelength plates 51A and 51B are arranged such that the azimuths of the phase lags of 45 degrees are inclined with respect to the polarization directions of the respective branched light fluxes A and B (linearly polarized light), and the phases of polarization components of azimuths orthogonal to each other are 90 degrees. It is arranged so that the azimuth is shifted by 90 degrees so as to be delayed.

【００３０】また、二つの１次回折光Ａ１，Ｂ１が回折
される透過型の回折格子１５上の点Ｔ１，Ｔ２とここで
回折された各１次回折光Ａ１，Ｂ１が集まる偏光ビーム
スプリッタ１４上の点Ｋとの間の二つの光路の途中に
は、一対の１／４波長板５２Ａ，５２Ｂが設けられてい
る。これらの１／４波長板５２Ａ，５２Ｂも、前述した
１／４波長板５１Ａ，５１Ｂと同様な配置となってお
り、各分岐光束Ａ，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るとともに、互
いに直交する方位の偏光成分の位相を９０度遅らせるよ
うに９０度方位をずらして配置されている。つまり、図
中左側の１／４波長板５１Ａと１／４波長板５２Ａと
が、同じ配置とされ、一方、図中右側の１／４波長板５
１Ｂと１／４波長板５２Ｂとが、同じ配置とされてい
る。Further, the points T1 and T2 on the transmission type diffraction grating 15 where the two first order diffracted lights A1 and B1 are diffracted and the polarization beam splitter 14 where the respective first order diffracted lights A1 and B1 diffracted here are gathered. A pair of quarter-wave plates 52A and 52B are provided in the middle of the two optical paths between the point K and the point K. These quarter-wave plates 52A and 52B are also arranged similarly to the above-mentioned quarter-wave plates 51A and 51B, and have a 45-degree phase with respect to the polarization directions of the branched light beams A and B (linearly polarized light). The azimuths of the delays are inclined, and the azimuths of 90 degrees are shifted so that the phases of the polarization components of the azimuths orthogonal to each other are delayed by 90 degrees. That is, the quarter wave plate 51A and the quarter wave plate 52A on the left side in the figure are arranged in the same manner, while the quarter wave plate 5 on the right side in the figure is arranged.
1B and the quarter-wave plate 52B are arranged in the same manner.

【００３１】従って、分岐光束Ａとその１次回折光Ａ１
とは、同じ配置とされた二つの各１／４波長板５１Ａ，
５２Ａを通過するので、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５１Ａを通過
する前の分岐光束Ａ（直線偏光）と１／４波長板５２Ａ
を通過した後の１次回折光Ａ１（直線偏光）とは、偏光
方向が９０度回転した状態となる。そして、分岐光束Ｂ
とその１次回折光Ｂ１との関係も同様であり、１／４波
長板５１Ｂを通過する前の分岐光束Ｂ（直線偏光）と１
／４波長板５２Ｂ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。こ
れにより、偏光ビームスプリッタ１４上の点Ｋでは、１
次回折光Ａ１は反射され、１次回折光Ｂ１は透過され、
レーザ光源１３とは反対側に向かう一つの混合波が生成
されるようになっている。Therefore, the branched light flux A and its first-order diffracted light A1
Means that each of the two quarter-wave plates 51A, which have the same arrangement,
Since it passes through 52A, the phase of only one polarization component is 180
And the branched light flux A (linearly polarized light) before passing through the quarter-wave plate 51A and the quarter-wave plate 52A.
The first-order diffracted light A1 (linearly polarized light) that has passed through is the state in which the polarization direction is rotated by 90 degrees. Then, the branched light flux B
And the first-order diffracted light B1 have the same relationship, and the branched light beam B (linearly polarized light) before passing through the quarter-wave plate 51B and 1
The 1st-order diffracted light B1 (linearly polarized light) after passing through the / 4 wavelength plate 52B is in a state in which the polarization direction is rotated by 90 degrees. As a result, at the point K on the polarization beam splitter 14,
The first-order diffracted light A1 is reflected and the first-order diffracted light B1 is transmitted,
One mixed wave traveling toward the side opposite to the laser light source 13 is generated.

【００３２】また、分岐光束Ａとその反射光（０次光）
Ａ０とは、９０度方位をずらして配置された二つの各１
／４波長板５１Ａ，５１Ｂを通過するので、互いに直交
する方位の偏光成分の位相がそれぞれ９０度ずつ同じよ
うに遅れるようになり、結局、１／４波長板５１Ａを通
過する前の分岐光束Ａ（直線偏光）と１／４波長板５１
Ｂを通過した後の０次光Ａ０（直線偏光）とは、偏光方
向は変化しない。そして、分岐光束Ｂとその反射光（０
次光）Ｂ０との関係も同様であり、１／４波長板５１Ｂ
を通過する前の分岐光束Ｂ（直線偏光）と１／４波長板
５１Ａを通過した後の０次光Ｂ０（直線偏光）とは、偏
光方向は変化しない。これにより、偏光ビームスプリッ
タ１４上の点Ｒでは、０次光Ａ０は透過され、０次光Ｂ
０は反射され、いずれもレーザ光源１３とは反対側に除
去される。Further, the branched light flux A and its reflected light (0th order light)
A0 is each of the two 1s that are arranged 90 degrees apart.
Since they pass through the quarter-wave plates 51A and 51B, the phases of the polarization components in directions orthogonal to each other are delayed by the same amount of 90 degrees, and eventually the branched light flux A before passing through the quarter-wave plate 51A. (Linearly polarized light) and quarter wave plate 51
The polarization direction of the 0th-order light A0 (linearly polarized light) after passing through B does not change. Then, the branched light beam B and its reflected light (0
Next light) B0 has the same relationship, and the quarter wave plate 51B
The polarization directions of the branched light beam B (linearly polarized light) before passing through and the zero-order light B0 (linearly polarized light) after passing through the quarter-wave plate 51A do not change. As a result, at the point R on the polarization beam splitter 14, the 0th-order light A0 is transmitted and the 0th-order light B
0 is reflected and both are removed on the side opposite to the laser light source 13.

【００３３】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。FIG. 2 shows an enlarged cross section of the scale 11. The scale 11 is formed by laminating a glass 11A arranged on the upper side in the figure, a mirror surface 11B arranged on the lower side, and a volume phase type diffraction grating (hologram diffraction grating) 12 sandwiched between them. It has a structure.

【００３４】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。Further, as shown in FIG. 3, when a gap D is formed between the diffraction grating 12 and the mirror surface 11B, the gap D is adjusted to an appropriate size as follows. . That is, in FIG. 3, there are the following four types of light fluxes generated by the diffraction grating 12 with respect to the incident light C, (1)
A light beam C1 which is diffracted by the diffraction grating 12 and then reflected by the mirror surface 11B and transmitted through the diffraction grating 12, and (2) a light beam which is transmitted through the diffraction grating 12 and then reflected by the mirror surface 11B and diffracted by the diffraction grating 12 C2 and (3) diffraction grating 12
A light beam C3 which is reflected by the mirror surface 11B and then passed through the diffraction grating 12 again, and a light beam C4 which is (4) diffracted by the diffraction grating 12 and then reflected by the mirror surface 11B and diffracted by the diffraction grating 12 again. There is.

【００３５】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。Of these, the light beams C1 and C2 are first-order diffracted light diffracted once by the diffraction grating 12, and therefore are light beams that cause a phase change due to the movement of the scale 11. Therefore, when the above-mentioned gap D is made sufficiently smaller than the width of the light flux, the gap D is adjusted so that the light intensities are mutually strengthened by the interference of these light fluxes C1 and C2, and the scale is adjusted. The gap D is kept constant during the stroke of 11. When the gap D is made relatively large (for example, when the width of the light flux is about 1 mm and the gap D is about 3 mm), only one of the two light fluxes C1 and C2 is used. However, the other light flux may not be used by being cut off after being emitted from the scale 11.

【００３６】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。The remaining two luminous fluxes C3 and C4 are either not diffracted once by the diffraction grating 12 or are diffracted twice, so that the phase change does not occur due to the movement of the scale 11, and both are reflected. It can be treated as light (zero-order light). Further, as such a diffraction grating 12, for example, one having a grating pitch of about 500 nm and a wavelength of the laser light source 13 of about 780 nm can be adopted.

【００３７】このような第一実施例においては、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、偏光ビーム
スプリッタ１４の偏光方向に従って図１中Ｒ点上で二波
に分岐される。各分岐光束Ａ，Ｂは、それぞれ１／４波
長板５１Ａ，５１Ｂを通過して透過型の回折格子１５に
よって図中Ｑ１，Ｑ２点で回折された後、スケール１１
の回折格子１２上の同一回折点Ｐにそれぞれ対称方向か
ら入射される。この際、回折点Ｐで各分岐光束Ａ，Ｂの
１次回折光Ａ１，Ｂ１および反射光（０次光）Ａ０，Ｂ
０が生成される。なお、回折点Ｐにおいて、各分岐光束
Ａ，Ｂの回折点Ｐへの入射角θ１と、各１次回折光Ａ
１，Ｂ１の回折角θ２とは、異なる角度となっている。In the first embodiment as described above, the movement amount of the scale 11 is detected as follows. First, the laser beam emitted from the laser light source 13 is split into two waves on the point R in FIG. 1 according to the polarization direction of the polarization beam splitter 14. The respective branched light beams A and B pass through the quarter-wave plates 51A and 51B, respectively, and are diffracted at points Q1 and Q2 in the figure by the transmission type diffraction grating 15, and then the scale 11
The light beams are incident on the same diffraction point P on the diffraction grating 12 in the respective directions from symmetrical directions. At this time, at the diffraction point P, the first-order diffracted lights A1 and B1 and the reflected lights (0th-order lights) A0 and B of the respective branched light beams A and B.
0 is generated. At the diffraction point P, the incident angle θ1 of each of the branched light fluxes A and B on the diffraction point P and the respective first-order diffracted light A
The angle is different from the diffraction angle θ2 of 1 and B1.

【００３８】次に、各１次回折光Ａ１，Ｂ１は、それぞ
れ透過型の回折格子１５によって図中Ｔ１，Ｔ２点で回
折されて１／４波長板５２Ａ，５２Ｂを通過する。そし
て、偏光ビームスプリッタ１４の図１中Ｋ点上で１次回
折光Ａ１の反射光と１次回折光Ｂ１の透過光とが混合さ
れる。その後、この混合波は無偏光ビームスプリッタ１
６により二波に分岐された後、検出器４１Ａ，４１Ｂに
よって電気信号に変換される。Next, the first-order diffracted lights A1 and B1 are diffracted by the transmission type diffraction grating 15 at points T1 and T2 in the figure, and pass through the quarter-wave plates 52A and 52B. Then, the reflected light of the first-order diffracted light A1 and the transmitted light of the first-order diffracted light B1 are mixed on the point K in FIG. 1 of the polarization beam splitter 14. After that, this mixed wave is transmitted to the unpolarized beam splitter 1
After being branched into two waves by 6, the detectors 41A and 41B convert the signals into electric signals.

【００３９】一方、各０次光Ａ０，Ｂ０は、それぞれ透
過型の回折格子１５によって図中Ｑ２，Ｑ１点で回折さ
れて１／４波長板５１Ｂ，５１Ａを通過する。そして、
偏光ビームスプリッタ１４の図１中Ｒ点上で０次光Ａ０
は透過され、０次光Ｂ０は反射され、これらの０次光Ａ
０，Ｂ０はレーザ光源１３とは反対側に除去される。On the other hand, the 0th-order lights A0 and B0 are diffracted by the transmission type diffraction grating 15 at points Q2 and Q1 in the figure, and pass through the quarter-wave plates 51B and 51A. And
The zero-order light A0 on the R point in FIG. 1 of the polarization beam splitter 14
Are transmitted, the 0th order light B0 is reflected, and these 0th order light A
0 and B0 are removed on the side opposite to the laser light source 13.

【００４０】このような第一実施例によれば、次のよう
な効果がある。すなわち、光束分岐手段２１および光束
混合手段３１として透過型の回折格子１５が用いられて
いるので、前述した格子干渉型変位検出装置２００（図
８参照）のような光束分岐手段および光束混合手段とし
て一対のミラーを用いる場合に比べ、装置を簡略化でき
るため、装置の小型化、コスト低減を図ることができ
る。また、一枚の透過型の回折格子１５により、図１中
の四つの点Ｑ１，Ｑ２，Ｔ１，Ｔ２で各光束を回折させ
ることができるため、これらの四つの点に別体の透過型
の回折格子を設置する場合に比べ、装置をさらに簡略化
でき、装置の小型化、コスト低減を図ることができる。According to such a first embodiment, there are the following effects. That is, since the transmission type diffraction grating 15 is used as the light flux branching means 21 and the light flux mixing means 31, the light flux branching means and the light flux mixing means such as the above-mentioned grating interference type displacement detecting device 200 (see FIG. 8) are used. Since the device can be simplified as compared with the case of using a pair of mirrors, the device can be downsized and the cost can be reduced. Further, since one transmission type diffraction grating 15 can diffract each light beam at four points Q1, Q2, T1 and T2 in FIG. As compared with the case where a diffraction grating is installed, the device can be further simplified, and the device can be downsized and the cost can be reduced.

【００４１】そして、偏光ビームスプリッタ１４が、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、このことによっても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。さらに、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、発光側の光学系と受光側の光学系と
を全てスケール１１の同一側に配置でき、前述した透過
型の回折格子１０２をスケール１０１として用いた格子
干渉型変位検出装置１００（図７参照）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。Since the polarization beam splitter 14 is also used as the light beam splitting means 21 and the light flux mixing means 31, this also simplifies the apparatus.
It is possible to further reduce the size of the device and reduce the cost. Further, a reflection type diffraction grating 12 is used as the scale 11.
Since the optical system on the light emitting side and the optical system on the light receiving side can all be arranged on the same side of the scale 11, the grating interference type displacement detecting device 100 using the transmission type diffraction grating 102 as the scale 101 is used. (See Figure 7)
It is possible to reduce the size of the device and improve the degree of freedom in attaching the scale.

【００４２】また、四つの１／４波長板５１Ａ，５１
Ｂ，５２Ａ，５２Ｂが設けられているので、無偏光ビー
ムスプリッタ１６を偏光ビームスプリッタ１４に対して
レーザ光源１３とは反対側に配置することができるた
め、レーザ光源１３と各検出器４１Ａ，４１Ｂとを離し
て設置することができ、各機器の配置構成を容易に行う
ことができるうえ、装置の小型化を図ることができ、さ
らに各機器の熱的干渉（各検出器４１Ａ，４１Ｂに対す
るレーザ光源１３の熱の影響）を抑えることができる。
そして、このような四つの１／４波長板５１Ａ，５１
Ｂ，５２Ａ，５２Ｂの配置により、変位の検出に不要な
０次光Ａ０，Ｂ０をレーザ光源１３と反対側に確実に除
去することができる。Also, four quarter-wave plates 51A, 51
Since B, 52A, and 52B are provided, the non-polarization beam splitter 16 can be arranged on the opposite side of the polarization beam splitter 14 from the laser light source 13, so that the laser light source 13 and the detectors 41A and 41B are provided. Can be installed apart from each other, the arrangement and configuration of each device can be easily performed, the size of the device can be reduced, and thermal interference of each device (laser for each detector 41A, 41B) can be achieved. The influence of the heat of the light source 13) can be suppressed.
And, such four quarter-wave plates 51A, 51
By arranging B, 52A, and 52B, the 0th-order lights A0 and B0 unnecessary for detecting the displacement can be reliably removed to the side opposite to the laser light source 13.

【００４３】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。Further, when the amount of movement of the scale 11 is detected as the brightness of the interference light, the scale 11 uses the interference between the first-order diffracted lights A1 and B1 which are phase-shifted in the opposite directions, so that the scale 11 is used as the diffraction grating 12. Assuming that the detectors 41A and 41B are displaced by one pitch, two complete sinusoidal wave signals φA and φB can be obtained from the detectors 41A and 41B (twice bright and dark can be obtained). Therefore, since one pitch of the diffraction grating 12 is optically divided into two, the resolution can be improved.

【００４４】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。Since the one-quarter wave plate 42 is provided on the one detector 41A, the sine wave signals φA and φB obtained from the two detectors 41A and 41B are different in phase from each other by 90 degrees. Thus, the displacement direction of the scale 11 can be grasped.

【００４５】〔第二実施例〕図４には、本発明の第二実
施例である格子干渉型変位検出装置６０が示されてい
る。格子干渉型変位検出装置６０は、前記第一実施例の
格子干渉型変位検出装置１０と略同様な構成を有し、１
／４波長板の配置が異なるのみであるので、同一部分に
は同一符号を付して詳しい説明は省略し、以下には異な
る部分のみを説明する。[Second Embodiment] FIG. 4 shows a grating interference type displacement detector 60 according to a second embodiment of the present invention. The grating interference type displacement detection device 60 has substantially the same configuration as the grating interference type displacement detection device 10 of the first embodiment, and
Since only the arrangement of the / 4 wavelength plate is different, the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted, and only different parts will be described below.

【００４６】前記第一実施例の格子干渉型変位検出装置
１０では、四つの１／４波長板５１Ａ，５１Ｂ，５２
Ａ，５２Ｂが設けられていたが、本第二実施例では、こ
れらの代わりに二つの１／４波長板５３Ａ，５３Ｂが設
けられている。図中左側の１／４波長板５３Ａは、透過
型の回折格子１５上の点Ｑ１とこの点Ｑ１で回折された
分岐光束Ａが入射するスケール１１の回折格子１２上の
回折点Ｐとの間の光路、および回折点Ｐとこの回折点Ｐ
で回折された１次回折光Ａ１が透過型の回折格子１５に
至る点Ｔ１との間の光路の近接する二つの光路に跨がる
ように設けられている。In the grating interference type displacement detector 10 of the first embodiment, four quarter-wave plates 51A, 51B and 52 are used.
Although A and 52B are provided, in the second embodiment, two quarter wave plates 53A and 53B are provided instead of these. The quarter wave plate 53A on the left side of the drawing is between the point Q1 on the transmission type diffraction grating 15 and the diffraction point P on the diffraction grating 12 of the scale 11 on which the branched light flux A diffracted at this point Q1 enters. Optical path, and the diffraction point P and this diffraction point P
The first-order diffracted light A1 diffracted by is provided so as to straddle two adjacent optical paths of the optical path between the first-order diffracted light A1 and the point T1 reaching the transmission type diffraction grating 15.

【００４７】同様に図中右側の１／４波長板５３Ｂは、
透過型の回折格子１５上の点Ｑ２とこの点Ｑ２で回折さ
れた分岐光束Ｂが入射するスケール１１の回折格子１２
上の回折点Ｐとの間の光路、および回折点Ｐとこの回折
点Ｐで回折された１次回折光Ｂ１が透過型の回折格子１
５に至る点Ｔ２との間の光路の近接する二つの光路に跨
がるように設けられている。そして、これらの１／４波
長板５３Ａ，５３Ｂは、各分岐光束Ａ，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
されるとともに、互いに直交する方位の偏光成分の位相
を９０度遅らせるように９０度方位をずらして配置され
ている。Similarly, the quarter wave plate 53B on the right side of the drawing is
The point Q2 on the transmission type diffraction grating 15 and the diffraction grating 12 of the scale 11 on which the branched light flux B diffracted at this point Q2 enters
The optical path between the upper diffraction point P and the diffraction point P and the first-order diffracted light B1 diffracted at this diffraction point P are the transmission type diffraction grating 1
It is provided so as to straddle two adjacent optical paths of the optical path between the point T2 and the point T2. Then, these quarter wave plates 53A and 53B are used for branching the luminous fluxes A and B (linearly polarized light).
The azimuth having a phase delay of 45 degrees with respect to the polarization direction is inclined, and the azimuths are shifted by 90 degrees so as to delay the phases of polarization components having orthogonal azimuths by 90 degrees.

【００４８】このような第二実施例においては、１／４
波長板５３Ａが前記第一実施例の二つの１／４波長板５
１Ａ，５２Ａの機能を果たし、一方、１／４波長板５３
Ｂが前記第一実施例の二つの１／４波長板５１Ｂ，５２
Ｂの機能を果たし、その他の部分は前記第一実施例と同
様に作用する。In such a second embodiment, 1/4
The wave plate 53A is the two quarter wave plate 5 of the first embodiment.
Performs the functions of 1A and 52A, while the quarter wave plate 53
B is the two quarter-wave plates 51B and 52 of the first embodiment.
It performs the function of B, and the other parts operate in the same manner as in the first embodiment.

【００４９】このような第二実施例によれば、前記第一
実施例と同様に、透過型の回折格子１５が光束分岐手段
２１および光束混合手段３１として用いられているの
で、装置を簡略化できるため、装置の小型化、コスト低
減を図ることができるという効果がある。そして、前記
第一実施例と同様に、偏光ビームスプリッタ１４が光束
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、このことによっても装置を簡略化できるため、装
置の小型化、コスト低減を図ることができるという効果
がある。According to the second embodiment as described above, the transmission type diffraction grating 15 is used as the light beam splitting means 21 and the light beam mixing means 31, as in the first embodiment, so that the apparatus is simplified. Therefore, there is an effect that the device can be downsized and the cost can be reduced. As in the first embodiment, the polarization beam splitter 14 is also used as the light beam splitting means 21 and the light flux mixing means 31, which also simplifies the device, thus reducing the size and cost of the device. There is an effect that can be achieved.

【００５０】また、前記第一実施例の四つの１／４波長
板５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂと同様な機能を果た
す二つの１／４波長板５３Ａ，５３Ｂが設けられている
ので、前記第一実施例と同様に、レーザ光源１３と各検
出器４１Ａ，４１Ｂとを離して設置することができ、各
機器の配置構成の容易化、装置の小型化、各機器の熱的
干渉の抑制を図ることができるうえ、０次光Ａ０，Ｂ０
を確実に除去することができる。そして、二つの１／４
波長板５３Ａ，５３Ｂにより前記第一実施例の四枚分の
１／４波長板の機能を果たすことができるので、装置の
構成を簡略化することができ、コスト低減を図ることが
できる。Further, since two quarter-wave plates 53A and 53B having the same function as the four quarter-wave plates 51A, 51B, 52A and 52B of the first embodiment are provided, the first quarter-wave plates 53A and 53B are provided. Similar to the embodiment, the laser light source 13 and the detectors 41A and 41B can be installed separately from each other, which facilitates the arrangement and configuration of each device, downsizes the device, and suppresses thermal interference of each device. In addition to being able to aim, 0th order light A0, B0
Can be reliably removed. And two quarters
Since the wavelength plates 53A and 53B can fulfill the function of the quarter wavelength plate for the four sheets of the first embodiment, the structure of the device can be simplified and the cost can be reduced.

【００５１】さらに、前記第一実施例と同様に、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、分解能の向上効果を得ること
ができるうえ、一方の検出器４１Ａに１／４波長板４２
を設けたので、スケール１１の変位方向を把握すること
ができる。Further, as in the first embodiment, since the interference between the first-order diffracted lights A1 and B1 which are phase-shifted in opposite directions is utilized, the effect of improving the resolution can be obtained and 1/4 wavelength plate 42 for detector 41A of
Since it is provided, the displacement direction of the scale 11 can be grasped.

【００５２】〔第三実施例〕図５には、本発明の第三実
施例である格子干渉型変位検出装置７０が示されてい
る。格子干渉型変位検出装置７０は、前記第一実施例の
格子干渉型変位検出装置１０と類似の構成を有し、四つ
の１／４波長板の設置の有無と各検出器４１Ａ，４１Ｂ
および無偏光ビームスプリッタ１６の配置位置とが異な
るのみであるので、同一部分には同一符号を付して詳し
い説明は省略し、以下には異なる部分のみを説明する。[Third Embodiment] FIG. 5 shows a grating interference type displacement detector 70 according to a third embodiment of the present invention. The grating interference type displacement detection device 70 has a configuration similar to that of the grating interference type displacement detection device 10 of the first embodiment, and whether or not four quarter wave plates are installed and each of the detectors 41A and 41B.
Since only the arrangement position of the non-polarization beam splitter 16 is different, the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted, and only different portions will be described below.

【００５３】前記第一実施例の格子干渉型変位検出装置
１０では、四つの１／４波長板５１Ａ，５１Ｂ，５２
Ａ，５２Ｂが設けられていたが、本第三実施例では、こ
れらに相当する１／４波長板は設けられていない。従っ
て、偏光ビームスプリッタ１４上のＫ点では、１次回折
光Ａ１が透過され、１次回折光Ｂ１が反射され、レーザ
光源１３と同じ側に向かう一つの混合波が生成されるよ
うになっている。このため、この混合波を分岐する無偏
光ビームスプリッタ１６および各検出器４１Ａ，４１Ｂ
は、前記第一実施例とは逆側、つまり偏光ビームスプリ
ッタ１４に対してレーザ光源１３と同じ側に設けられて
いる。In the grating interference type displacement detector 10 of the first embodiment, four quarter-wave plates 51A, 51B and 52 are used.
Although A and 52B are provided, in the third embodiment, the 1/4 wavelength plate corresponding to these is not provided. Therefore, at the point K on the polarization beam splitter 14, the first-order diffracted light A1 is transmitted, the first-order diffracted light B1 is reflected, and one mixed wave traveling toward the same side as the laser light source 13 is generated. Therefore, the non-polarization beam splitter 16 and the detectors 41A and 41B for branching this mixed wave are provided.
Is provided on the opposite side to the first embodiment, that is, on the same side as the laser light source 13 with respect to the polarization beam splitter 14.

【００５４】このような第三実施例によれば、前記第
一、第二実施例と同様に、透過型の回折格子１５が光束
分岐手段２１および光束混合手段３１として用いられて
いるので、装置を簡略化できるため、装置の小型化、コ
スト低減を図ることができるという効果がある。そし
て、前記第一、第二実施例と同様に、偏光ビームスプリ
ッタ１４が光束分岐手段２１および光束混合手段３１に
兼用されているので、このことによっても装置を簡略化
できるため、装置の小型化、コスト低減を図ることがで
きるという効果がある。また、前記第一、第二実施例と
同様に、０次光Ａ０，Ｂ０をレーザ光源１３とは反対側
に確実に除去することができる。According to the third embodiment, as in the first and second embodiments, the transmission type diffraction grating 15 is used as the light beam splitting means 21 and the light beam mixing means 31. Therefore, there is an effect that the device can be downsized and the cost can be reduced. As in the first and second embodiments, the polarization beam splitter 14 is also used as the light beam splitting means 21 and the light flux mixing means 31, which also simplifies the device, thus reducing the size of the device. There is an effect that the cost can be reduced. Further, as in the first and second embodiments, the 0th order lights A0 and B0 can be reliably removed to the side opposite to the laser light source 13.

【００５５】さらに、前記第一、第二実施例と同様に、
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、分解能の向上効果を得
ることができるうえ、一方の検出器４１Ａに１／４波長
板４２を設けたので、スケール１１の変位方向を把握す
ることができる。Further, as in the first and second embodiments,
First-order diffracted lights A1 and B1 that are phase-shifted in opposite directions
Since mutual interference is used, the effect of improving the resolution can be obtained, and since the one-quarter wave plate 42 is provided in the one detector 41A, the displacement direction of the scale 11 can be grasped.

【００５６】〔第四実施例〕図６には、本発明の第四実
施例である格子干渉型変位検出装置８０が示されてい
る。格子干渉型変位検出装置８０は、前記第三実施例の
格子干渉型変位検出装置７０と光束混合手段３１の一部
の構成が異なるのみであるので、同一部分には同一符号
を付して詳しい説明は省略し、以下には異なる部分のみ
を説明する。[Fourth Embodiment] FIG. 6 shows a grating interference type displacement detector 80 according to a fourth embodiment of the present invention. The grating interference type displacement detection device 80 is different from the grating interference type displacement detection device 70 of the third embodiment only in the structure of a part of the light flux mixing means 31, and therefore the same parts are designated by the same reference numerals. Description is omitted, and only different parts will be described below.

【００５７】前記第三実施例の格子干渉型変位検出装置
７０では、偏光ビームスプリッタ１４が光束分岐手段２
１および光束混合手段３１に兼用されていたが、本第四
実施例では、光束分岐手段２１に前記第三実施例の偏光
ビームスプリッタ１４よりも小さな偏光ビームスプリッ
タ８１が用いられ、光束混合手段３１には、前記第三実
施例の偏光ビームスプリッタ１４の位置に配置された無
偏光ビームスプリッタ８２が用いられている。In the grating interference type displacement detecting device 70 of the third embodiment, the polarization beam splitter 14 is used as the beam splitting means 2.
In the fourth embodiment, the light beam splitting means 21 uses the polarization beam splitter 81 smaller than the polarization beam splitter 14 of the third embodiment. The non-polarization beam splitter 82 arranged at the position of the polarization beam splitter 14 of the third embodiment is used for the above.

【００５８】このような第四実施例においては、透過型
の回折格子１５上の点Ｔ１，Ｔ２で回折されて集められ
た各１次回折光Ａ１，Ｂ１を、無偏光ビームスプリッタ
８２上のＫ点の位置でそれぞれ分岐させて一方の光束の
反射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し、これらの混合波を各検出器４１
Ａ，４１Ｂに送る。In the fourth embodiment, the first-order diffracted lights A1 and B1 diffracted and collected at the points T1 and T2 on the transmission type diffraction grating 15 are reflected at the K point on the non-polarizing beam splitter 82. At each position, the reflected light of one light beam and the transmitted light of the other light beam are mixed to generate two mixed waves, and these mixed waves are detected by each detector 41.
Send to A, 41B.

【００５９】このような第四実施例によれば、前記第
一、第二、第三実施例と同様に、透過型の回折格子１５
が光束分岐手段２１および光束混合手段３１として用い
られているので、装置を簡略化できるため、装置の小型
化、コスト低減を図ることができるという効果がある。
また、前記第一、第二、第三実施例と同様に、０次光Ａ
０，Ｂ０をレーザ光源１３とは反対側に確実に除去する
ことができる。According to the fourth embodiment, as in the first, second and third embodiments, the transmission type diffraction grating 15 is used.
Are used as the light beam branching unit 21 and the light beam mixing unit 31, the device can be simplified, and the size and cost of the device can be reduced.
Further, as in the first, second and third embodiments, the 0th order light A
0 and B0 can be reliably removed on the side opposite to the laser light source 13.

【００６０】さらに、前記第一、第二、第三実施例と同
様に、互いに逆方向に位相シフトされた１次回折光Ａ
１，Ｂ１同士の干渉を利用しているので、分解能の向上
効果を得ることができるうえ、一方の検出器４１Ａに１
／４波長板４２を設けたので、スケール１１の変位方向
を把握することができる。Further, similar to the first, second, and third embodiments, the first-order diffracted light A whose phases are shifted in opposite directions to each other.
Since the interference between B1 and B1 is used, it is possible to obtain the effect of improving the resolution, and one detector 41A has one
Since the quarter wave plate 42 is provided, the displacement direction of the scale 11 can be grasped.

【００６１】なお、本発明は前記各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、前記各実施例では、一枚の透過
型の回折格子１５により、図中の四つの点Ｑ１，Ｑ２，
Ｔ１，Ｔ２を通る各光束を回折させていたが、一枚の透
過型の回折格子１５に限定されるものではなく、例え
ば、これらの四つの点にそれぞれ別々に四枚の透過型の
回折格子を設置するようにしてもよく、あるいは点Ｑ１
およびＴ１、点Ｑ２およびＴ２という組み合わせで二枚
の透過型の回折格子を設置するようにしてもよく、点Ｔ
１およびＴ２、点Ｑ１およびＱ２という組み合わせで二
枚の透過型の回折格子を設置するようにしてもよい。The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes other configurations that can achieve the object of the present invention, and the following modifications and the like are also included in the present invention. . That is, in each of the above-mentioned embodiments, one transmission type diffraction grating 15 allows four points Q1, Q2 and
Although each light flux passing through T1 and T2 is diffracted, it is not limited to one transmission type diffraction grating 15, and, for example, four transmission type diffraction gratings are respectively provided at these four points. May be installed, or point Q1
And T1 and points Q2 and T2 may be combined to install two transmission type diffraction gratings.
Two transmissive diffraction gratings may be installed with a combination of 1 and T2 and points Q1 and Q2.

【００６２】そして、前記第一、第二、第三実施例で
は、偏光ビームスプリッタ１４が光束分岐手段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を構成する偏光ビームスプリッタ（図中Ｒ点の位
置）と、光束混合手段３１を構成する偏光ビームスプリ
ッタ（図中Ｋ点の位置）とを、別々の偏光ビームスプリ
ッタとしてもよい。In the first, second, and third embodiments, the polarization beam splitter 14 is also used as the light beam splitting means 21 and the light flux mixing means 31, but the polarization beam splitter (composing the light beam splitting means 21 ( The position of the point R in the figure) and the polarization beam splitter (the position of the point K in the figure) forming the light flux mixing means 31 may be separate polarization beam splitters.

【００６３】また、前記各実施例では、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
１１Ｂ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。In each of the above embodiments, the scale 11
Has a laminated structure of glass 11A, volume phase type diffraction grating (hologram diffraction grating) 12 and mirror surface 11B as shown in FIG. 2 or FIG.
Is not limited to such a structure, for example,
It may be a scale in which a diffraction grating is formed on the surface of a mirror, or any scale as long as it has a reflection type diffraction grating.

【００６４】そして、回折格子１２のピッチ、レーザ光
源１３の波長は、それぞれ前記各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。The pitch of the diffraction grating 12 and the wavelength of the laser light source 13 are preferably about 500 nm and about 780 nm, which have been mentioned in the above-mentioned respective embodiments, but are not limited to such numerical values. Instead, an appropriate numerical value may be selected as long as the configuration of the present invention can be implemented.

【００６５】さらに、前記第一、第二、第三実施例で
は、無偏光ビームスプリッタ１６は、偏光ビームスプリ
ッタ１４と平行に設けられていたが、無偏光ビームスプ
リッタ１６の設置方向は任意であり、要するに、偏光ビ
ームスプリッタ１４により混合された混合波を二波に分
岐できればよい。Further, in the first, second and third embodiments, the non-polarization beam splitter 16 is provided in parallel with the polarization beam splitter 14, but the installation direction of the non-polarization beam splitter 16 is arbitrary. In short, it suffices if the mixed wave mixed by the polarization beam splitter 14 can be split into two waves.

【００６６】また、前記第一実施例では、偏光ビームス
プリッタ１４と透過型の回折格子１５との間の各光路の
途中に、四枚の１／４波長板５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，
５２Ｂが設けられ、前記第二実施例では、透過型の回折
格子１５とスケール１１の回折格子１２上の回折点Ｐと
の間の各光路の途中に、兼用された二枚の１／４波長板
５３Ａ，５３Ｂが設けられていたが、１／４波長板はこ
れらの配置に限定されるものではなく、例えば、透過型
の回折格子１５上の四つの点Ｑ１，Ｑ２，Ｔ１，Ｔ２と
スケール１１の回折格子１２上の回折点Ｐとの間の各光
路の途中に、四枚の１／４波長板を設けるようにしても
よく、要するに、偏光ビームスプリッタ１４上の点Ｒと
回折格子１２上の回折点Ｐとの間の二つの光路の途中の
いずれかの場所に一対の１／４波長板が設けられ、かつ
回折格子１２上の回折点Ｐと偏光ビームスプリッタ１４
上の点Ｋとの間の二つの光路の途中のいずれかの場所に
一対の１／４波長板が設けられていればよい。In the first embodiment, four quarter wave plates 51A, 51B, 52A, 52A, 51A, 52A, 52A, 52A, 51A, 52A, 52A, 52A, 52A, 52A, 52A, 52A, 52A, 52A, 52A, 52A, 52A, 52A are provided in the optical paths between the polarization beam splitter 14 and the transmission diffraction grating 15.
52B is provided, and in the second embodiment, two shared 1/4 wavelengths are provided in the middle of each optical path between the transmission type diffraction grating 15 and the diffraction point P on the diffraction grating 12 of the scale 11. Although the plates 53A and 53B are provided, the quarter wave plate is not limited to these arrangements. For example, four points Q1, Q2, T1 and T2 on the transmission type diffraction grating 15 and a scale are provided. Four quarter-wave plates may be provided in the middle of each optical path between the diffraction point P on the diffraction grating 12 of No. 11 and the point R on the polarization beam splitter 14 and the diffraction grating 12. A pair of quarter-wave plates is provided at any position on the way between the two optical paths between the diffraction point P and the polarization beam splitter 14 on the diffraction grating 12.
It suffices if a pair of quarter-wave plates is provided somewhere in the middle of the two optical paths from the point K above.

【００６７】さらに、前記各実施例では、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。Further, in each of the above embodiments, the laser light source 1
3, the scale 11 is displaceable with respect to the optical system such as the light beam splitting unit 21, the light beam mixing unit 31, and the detectors 41A and 41B, but these optical systems are displaced with respect to the scale 11. Or both of them may be displaced, and in short, the scale 11 and the optical system may be displaced relative to each other.

【００６８】[0068]

【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、光
束分岐手段および光束混合手段として透過型の回折格子
が用いられているので、装置を簡略化できるため、装置
の小型化、コスト低減を図ることができるという効果が
ある。As described above, according to the present invention, since the transmission type diffraction grating is used as the light beam splitting means and the light beam mixing means, the device can be simplified, so that the device can be downsized and the cost can be reduced. There is an effect that reduction can be achieved.

【００６９】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
が、一枚の透過型の回折格子により構成されている場合
には、装置をさらに簡略化できるため、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。Further, when the transmission type diffraction grating which constitutes the light beam splitting means and the transmission type diffraction grating which constitutes the light beam mixing means are constituted by one transmission type diffraction grating, the apparatus is further provided. Since it can be simplified, downsizing of the device,
There is an effect that the cost can be further reduced.

【００７０】さらに、一つの偏光ビームスプリッタによ
り光束分岐手段および光束混合手段を兼用させた場合に
は、このことによっても装置をさらに簡略化できるた
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。Further, when the light beam splitting means and the light beam mixing means are also used by one polarization beam splitter, the device can be further simplified also by this, so that the device can be further downsized and the cost can be further reduced. There is an effect that can be.

【００７１】また、本発明の格子干渉型変位検出装置
に、一対の１／４波長板を二組設けた場合、つまり合計
四枚の１／４波長板を設けた場合には、無偏光ビームス
プリッタを偏光ビームスプリッタに対してレーザ光源と
は反対側に配置することができるため、レーザ光源と検
出器とを離して設置することができ、各機器の配置構成
の容易化、装置の小型化をより一層図ることができるう
え、各機器の熱的干渉（検出器に対するレーザ光源の熱
の影響等）を抑えることができるという効果がある。Further, when two sets of a pair of quarter-wave plates are provided in the grating interference type displacement detection device of the present invention, that is, when a total of four quarter-wave plates are provided, an unpolarized beam is generated. Since the splitter can be placed on the side opposite to the laser light source with respect to the polarization beam splitter, the laser light source and the detector can be placed separately, facilitating the arrangement configuration of each device and downsizing the device. In addition to the above, there is an effect that thermal interference between devices (such as the influence of heat of the laser light source on the detector) can be suppressed.

【００７２】そして、前述したような１／４波長板を設
ける場合において、スケールの回折格子と透過型の回折
格子との間の各光路の途中に、兼用された一対の１／４
波長板を一組設けるようにすれば、合計二枚の１／４波
長板により前述した四枚分の１／４波長板の機能を果た
すことができるので、装置の構成を簡略化でき、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。When the quarter-wave plate as described above is provided, a pair of commonly-used quarter-waves is provided in the middle of each optical path between the scale diffraction grating and the transmission diffraction grating.
If one set of wave plates is provided, a total of two quarter-wave plates can fulfill the functions of the four quarter-wave plates described above, so the configuration of the device can be simplified and the cost can be reduced. There is an effect that further reduction can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第一実施例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図２】前記第一実施例のスケールの断面図。FIG. 2 is a sectional view of the scale of the first embodiment.

【図３】前記第一実施例のスケールの別の断面図。FIG. 3 is another cross-sectional view of the scale of the first embodiment.

【図４】本発明の第二実施例を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第三実施例を示す構成図。FIG. 5 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図６】本発明の第四実施例を示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図７】従来例を示す構成図。FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional example.

【図８】前記従来例を単純にスケールの位置で折り返し
た検出系の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of a detection system in which the conventional example is simply folded back at a scale position.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０，６０，７０，８０ 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 １４，８１ 偏光ビームスプリッタ １５ 透過型の回折格子 １６，８２ 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 ５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ １
／４波長板 Ａ，Ｂ 分岐光束 Ａ１，Ｂ１ １次回折光 Ｐ 回折点10, 60, 70, 80 Grating interference type displacement detection device 11 Scale 12 Reflection type diffraction grating 13 Laser light source 14, 81 Polarization beam splitter 15 Transmission type diffraction grating 16, 82 Non-polarization beam splitter 21 Luminous flux splitting means 31 Luminous flux mixing means 31 Means 41A, 41B Detector 51A, 51B, 52A, 52B, 53A, 53B 1
/ 4 wavelength plate A, B branched light flux A1, B1 first-order diffracted light P diffracted point

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Front page continued (72) Inventor Tetsuro Baba 1-20-1, Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Mitsutoyo Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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
同一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互いに偏光
方向が直交する二波に分岐する偏光ビームスプリッタ
と、この偏光ビームスプリッタで分岐した各分岐光束を
回折して前記スケールの回折格子上の同一点に入射させ
る透過型の回折格子と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
された二つの光束を回折して同一点に集める透過型の回
折格子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。1. A scale having a reflection type diffraction grating,
A light source that emits a light beam, a light beam splitting unit that splits the light beam from this light source into two waves, and makes each of the split light beams enter the same point on the diffraction grating of the scale, and is generated by the diffraction grating of the scale. A grating interference type displacement detection device comprising: a light flux mixing means for mixing a plurality of light fluxes; and a detector for converting a mixed wave mixed by the light flux mixing means into an electric signal, wherein the light flux branching means comprises: A polarization beam splitter that splits a light beam from a light source into two waves whose polarization directions are orthogonal to each other, and a transmissive type that diffracts each branched light beam split by this polarization beam splitter and makes it enter the same point on the diffraction grating of the scale. And a diffraction grating, wherein the luminous flux mixing means diffracts two luminous fluxes diffracted on the diffraction grating of the scale and collects them at the same point. Grating interferometric displacement detection apparatus characterized by being constituted by containing a grid. 【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。2. The grating interference type displacement detection device according to claim 1, wherein the transmissive diffraction grating which constitutes the light beam splitting means and the transmissive diffraction grating which constitutes the light flux mixing means are a single transmission. Displacement detecting device of grating interference type, characterized in that it is constituted by a diffraction grating of 【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、前記光束混合手段は、前
記透過型の回折格子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反射光
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
混合波を生成する無偏光ビームスプリッタを含み構成さ
れていることを特徴とする格子干渉型変位検出装置。3. The displacement detector according to claim 1 or 2, wherein the light flux mixing means is arranged at an intersection of two light fluxes diffracted by the transmissive diffraction grating. Displacement of grating interference type characterized by including a non-polarizing beam splitter that splits a light beam and mixes the reflected light of one light beam and the transmitted light of the other light beam to generate two mixed waves Detection device. 【請求項４】 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、前記光束混合手段は、前
記透過型の回折格子で回折された二つの光束の交点位置
に配置され偏光方向に応じて一方の光束を反射させかつ
他方の光束を透過させることにより一つの混合波を生成
する偏光ビームスプリッタと、この偏光ビームスプリッ
タで混合された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、 前記光束分岐手段を構成する偏光ビームスプリッタと前
記光束混合手段を構成する偏光ビームスプリッタとは、
兼用されていることを特徴とする格子干渉型変位検出装
置。4. The displacement detector of grating interference type according to claim 1 or 2, wherein the light flux mixing means is arranged at an intersection point position of two light fluxes diffracted by the transmission type diffraction grating. A polarizing beam splitter that reflects one light beam and transmits the other light beam to generate one mixed wave, and a non-polarizing beam splitter that splits the mixed wave mixed by this polarizing beam splitter into two waves. And a polarization beam splitter constituting the light flux splitting means and a polarization beam splitter constituting the light flux mixing means,
A grating interference type displacement detection device, which is also used. 【請求項５】 請求項４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偏
光ビームスプリッタ上の点と各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二つの光路の途中
には、互いに直交する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一対の１／４波長板が設けられ
るとともに、 前記各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二つの光束が集まる前記偏光
ビームスプリッタ上の点との間の二つの光路の途中に
は、互いに直交する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一対の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。5. The grating interference type displacement detection device according to claim 4, wherein a point on the polarization beam splitter at which a light beam from the light source is branched and a diffraction grating on the scale at which each branched light beam is incident. In the middle of the two optical paths between the point and the point, there are provided a pair of quarter-wave plates arranged so as to delay the phase of the polarization components in directions orthogonal to each other by 90 degrees, and the respective branched light beams are incident. In the middle of the two optical paths between the point on the diffraction grating of the scale and the point on the polarization beam splitter where the two light beams diffracted at this point are gathered, the phases of the polarization components in mutually orthogonal directions are A grating interference type displacement detection device comprising a pair of quarter-wave plates arranged so as to be delayed by 90 degrees. 【請求項６】 請求項５に記載した格子干渉型変位検出
装置において、前記スケールの回折格子と前記透過型の
回折格子との間の各光路の途中には、兼用された一対の
１／４波長板が一組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。6. The grating interference type displacement detecting device according to claim 5, wherein a pair of shared 1/4 is provided in the middle of each optical path between the scale diffraction grating and the transmission diffraction grating. A grating interference type displacement detection device characterized in that a pair of wave plates is provided.