JPS63115012A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
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- JPS63115012A JPS63115012A JP25993886A JP25993886A JPS63115012A JP S63115012 A JPS63115012 A JP S63115012A JP 25993886 A JP25993886 A JP 25993886A JP 25993886 A JP25993886 A JP 25993886A JP S63115012 A JPS63115012 A JP S63115012A
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は被測定物体の回転状態や移動状態等の変位を測
定する変位測定装置に関し、特に被測定物体に連絡した
チャート板上に設けた周期的若しくは所定模様の回折格
子に可干渉性の光束を入射させ、該回折格子から生ずる
回折光を互いに干渉させて干渉縞を形成し、この干渉縞
の明暗を計数することにより被測定物体の変位を求める
変位測定装置に関するものである。
定する変位測定装置に関し、特に被測定物体に連絡した
チャート板上に設けた周期的若しくは所定模様の回折格
子に可干渉性の光束を入射させ、該回折格子から生ずる
回折光を互いに干渉させて干渉縞を形成し、この干渉縞
の明暗を計数することにより被測定物体の変位を求める
変位測定装置に関するものである。
（従来の技術）
従来より産業用工作機酸における移動物体の移動量検出
やロボットアームの回転、移動１位置等の検出や回転機
構の回転量１回転速度等の検出を行う為の変位測定装置
として光電的なロータリーエンコーダーやりニアエンコ
ーダーが多く利用されている。
やロボットアームの回転、移動１位置等の検出や回転機
構の回転量１回転速度等の検出を行う為の変位測定装置
として光電的なロータリーエンコーダーやりニアエンコ
ーダーが多く利用されている。
このうち被測定物体に回折格子を設け、該回折格子より
生ずる回折光を利用して、被測定物体の移動量や回転量
等の変位９を求める回折方式の変位測定装置が種々と提
案されている。この変位測定装置は高精度な測定が比較
的容易である為、特にＮＣＣ佳作機械半導体焼付装置等
の精密機械用に多く用いられている。
生ずる回折光を利用して、被測定物体の移動量や回転量
等の変位９を求める回折方式の変位測定装置が種々と提
案されている。この変位測定装置は高精度な測定が比較
的容易である為、特にＮＣＣ佳作機械半導体焼付装置等
の精密機械用に多く用いられている。
この回折方式の変位測定装置においては回折格子から生
ずる回折光を互いに干渉させて干渉縞を形成し、この干
渉縞の明暗を受光手段により計数して変位に関する干渉
信号を得ている。
ずる回折光を互いに干渉させて干渉縞を形成し、この干
渉縞の明暗を受光手段により計数して変位に関する干渉
信号を得ている。
従フて光源の出力が温度変化等の環境変化によって変動
したり、回折格子の透過率（反射回折格子の場合は反射
率）が−様でなかったり、振幅型の回折格子を用いた場
合に透過部若しくは反射部の線幅の太さが均一でなかっ
たりすると受光手段からの干渉縞に関する出力値Ｅが例
えば第５図（Ａ）に示すように不安定な波形となって出
力されてくる。
したり、回折格子の透過率（反射回折格子の場合は反射
率）が−様でなかったり、振幅型の回折格子を用いた場
合に透過部若しくは反射部の線幅の太さが均一でなかっ
たりすると受光手段からの干渉縞に関する出力値Ｅが例
えば第５図（Ａ）に示すように不安定な波形となって出
力されてくる。
特に回折格子は製作時のエツチングむらが生じやすく、
測定領域全域での線幅（位相型回折格子のときは段差等
の形状）の不均一を改善することが大変難しく、この傾
向が特に顕著に現われてくる。
測定領域全域での線幅（位相型回折格子のときは段差等
の形状）の不均一を改善することが大変難しく、この傾
向が特に顕著に現われてくる。
以上のような原因により受光手段からの出力値が第５図
（八）に示す如く変動し、後段の計数回路における比較
器のスライスレベル以下となりたときは出力波形を精度
良く計数することができなくなってくる。又たとえスラ
イスレベル以上の出力値があっても振幅の中心レベルが
不安定な為、同図（Ｂ）に示す如く比較器の出力の“Ｈ
”レベルと“Ｌ″レベル幅が不安定になってくる。
（八）に示す如く変動し、後段の計数回路における比較
器のスライスレベル以下となりたときは出力波形を精度
良く計数することができなくなってくる。又たとえスラ
イスレベル以上の出力値があっても振幅の中心レベルが
不安定な為、同図（Ｂ）に示す如く比較器の出力の“Ｈ
”レベルと“Ｌ″レベル幅が不安定になってくる。
この為後段の電気回路における電気分割が困難となり、
高精度で、かつ高い分解能で変位測定をするのが大変難
しくなってくる。
高精度で、かつ高い分解能で変位測定をするのが大変難
しくなってくる。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は光源の出力変動や回折格子の製作上の誤差によ
り回折効率が変動しても回折光を互いに干渉させて形成
した干渉縞の明暗を受光手段で計数する際、受光手段か
らの出力値が一定となるようにし、常に高精度な変位測
定が可能な回折方式の変位測定装置の提供を目的とする
。
り回折効率が変動しても回折光を互いに干渉させて形成
した干渉縞の明暗を受光手段で計数する際、受光手段か
らの出力値が一定となるようにし、常に高精度な変位測
定が可能な回折方式の変位測定装置の提供を目的とする
。
（問題点を解決する為の手段）
被測定物体に連結した回折格子から生ずる回折光を互い
に干渉させて、干渉縞を形成し、該干渉縞の明暗に対応
した干渉信号を前記被測定物体の変位に関する信号とし
て抽出する変位４！す定装置に右いて、前記回折格子か
ら生ずる回折光の強度に基づく参照信号を利用して前記
干渉信号に含まれる誤差信号を補正する補正手段を設け
たことである。
に干渉させて、干渉縞を形成し、該干渉縞の明暗に対応
した干渉信号を前記被測定物体の変位に関する信号とし
て抽出する変位４！す定装置に右いて、前記回折格子か
ら生ずる回折光の強度に基づく参照信号を利用して前記
干渉信号に含まれる誤差信号を補正する補正手段を設け
たことである。
（実施例）
第１図は本発明をリニアエンコーダーに適用したときの
一実施例の光学系の概略図である。同図において１は半
導体レーザー等の可干渉性の光束を放射する単色の光源
、２は矢印２１方向に移動している不図示の被測定物体
に連絡している回折格子、３１．３２はコーナーキュー
ブ、４１゜４２は昼波長板、５１．５２は非偏光のビー
ムスプリッタ−１６１，６２は偏光板、７１，７２゜７
３は受光素子である。
一実施例の光学系の概略図である。同図において１は半
導体レーザー等の可干渉性の光束を放射する単色の光源
、２は矢印２１方向に移動している不図示の被測定物体
に連絡している回折格子、３１．３２はコーナーキュー
ブ、４１゜４２は昼波長板、５１．５２は非偏光のビー
ムスプリッタ−１６１，６２は偏光板、７１，７２゜７
３は受光素子である。
光Ｒ１からの光束は回折格子２によって回折される。こ
のとき正と負の次数の回折光は各々コーナーキューブ３
１．３２で反射され、％波長板４１．４２を介して再度
、回折格子２に入射する。ここで再び回折された正と負
の回折光は重ね合わされ、ビームスプリッタ−５１に入
射し、反射光束と透過光束の２つの光束に分割される。
のとき正と負の次数の回折光は各々コーナーキューブ３
１．３２で反射され、％波長板４１．４２を介して再度
、回折格子２に入射する。ここで再び回折された正と負
の回折光は重ね合わされ、ビームスプリッタ−５１に入
射し、反射光束と透過光束の２つの光束に分割される。
このうち透過光束は互いに干渉せず単に強度として受光
素子７３で受光され、受光素子７３は参照信号を出力す
る。一方反射光束はビームスプリッタ−５２で再度反射
光束と透過光束の２つの光束に分割され、各々偏光板６
１．６２を介して干渉可能な光束となって受光素子７１
．７２に入射する。このとき受光素子７１．７２で受光
される光束は互いに干渉した干渉縞の明暗の強度に相当
するものとなり、受光素子７１．７２は干渉信号を出力
する。
素子７３で受光され、受光素子７３は参照信号を出力す
る。一方反射光束はビームスプリッタ−５２で再度反射
光束と透過光束の２つの光束に分割され、各々偏光板６
１．６２を介して干渉可能な光束となって受光素子７１
．７２に入射する。このとき受光素子７１．７２で受光
される光束は互いに干渉した干渉縞の明暗の強度に相当
するものとなり、受光素子７１．７２は干渉信号を出力
する。
即ち回折格子２のピッチをＰ、正と負の回折光の次数を
ｍとすれば受光素子７１．７２は回折格子２の移動ＭＰ
／ ４ ｍ毎に１個の正弦波形の信号を出力する。
ｍとすれば受光素子７１．７２は回折格子２の移動ＭＰ
／ ４ ｍ毎に１個の正弦波形の信号を出力する。
本実施例では光源１の直線偏光、％波長板４１．４２、
偏光板６１．６２の偏光状態の組み合わせを調整するこ
とにより、受光素子７１゜７２の出力信号間に９０度の
位相差を設は回折格子２の移動方向の判別を行うように
している。
偏光板６１．６２の偏光状態の組み合わせを調整するこ
とにより、受光素子７１゜７２の出力信号間に９０度の
位相差を設は回折格子２の移動方向の判別を行うように
している。
尚第１図に示す実施例において受光素子７３側と受光素
子７１．７２側とを入れ替えて構成しても良い。
子７１．７２側とを入れ替えて構成しても良い。
次に本実施例における各受光素子７１，７２゜７３から
の出力信号の処理方法について説明する。
の出力信号の処理方法について説明する。
今、光源ｌの直線偏光を（ａ ｓｉｎｗ ｔ 、 ０
）（ａ：振幅、Ｗ：周波数）と表わすと、回折格子２
によって回折され、％波長板４１．４２を通過して、再
度回折格子２によって回折された正と負の回折光ｍｅ
ｌ ｍｅは各々次式で表わされる。
）（ａ：振幅、Ｗ：周波数）と表わすと、回折格子２
によって回折され、％波長板４１．４２を通過して、再
度回折格子２によって回折された正と負の回折光ｍｅ
ｌ ｍｅは各々次式で表わされる。
ｍ＠−ａｇ／（’ｉ （ｓｉｎ（ｗＬ＋４５’）
、 ｃｏｓ（ｗｔ＋４５０） ）ｍ６−ａｇ／、
／Ｔ （ｓ ｉｎ （ｗｔ＋４５°＋ δ ）、ｃｏｓ
（ｗｔ＋４５°◆ δ） ）ここでδは回折格子２の
移動によってもたらされる正負の回折光間の位相差、ｇ
は回折格子２の十ｍ次回折効率である。従って正と一負
の回折光を重ね合わせた光束は、 ｔｎｔＢ＋ ｍｅ−、／Ｔａｇ ｓｉｎ（ｗｔ＋４
５’＋ δ ／２）ｘ （ｃｏｓδ／２ 、 ｓ
ｉｎδ／２）と表わされる。非偏光のビームスプリッタ
−５１を通って、受光素子７３に入る光束の強度■３は
Ｉ ３−ＩＨ＋ ｍ０１２＝２ａ２ｇ２ｓｉｎ２（ｗｔ
＋４５°＋δ／２）ｘ （ｃｏｓ２δ／２ ＋ ５ｉ
ｎ２δ／２）・２ａ２ｇ２ ｓｉｎ’（ｗｔ＋４５°＋
δ／２）受光素子７３の参照信号の出力Ｅ３は Ｅ３ ＝２ａ２ｇ２・−＝＝ （１） となる。
、 ｃｏｓ（ｗｔ＋４５０） ）ｍ６−ａｇ／、
／Ｔ （ｓ ｉｎ （ｗｔ＋４５°＋ δ ）、ｃｏｓ
（ｗｔ＋４５°◆ δ） ）ここでδは回折格子２の
移動によってもたらされる正負の回折光間の位相差、ｇ
は回折格子２の十ｍ次回折効率である。従って正と一負
の回折光を重ね合わせた光束は、 ｔｎｔＢ＋ ｍｅ−、／Ｔａｇ ｓｉｎ（ｗｔ＋４
５’＋ δ ／２）ｘ （ｃｏｓδ／２ 、 ｓ
ｉｎδ／２）と表わされる。非偏光のビームスプリッタ
−５１を通って、受光素子７３に入る光束の強度■３は
Ｉ ３−ＩＨ＋ ｍ０１２＝２ａ２ｇ２ｓｉｎ２（ｗｔ
＋４５°＋δ／２）ｘ （ｃｏｓ２δ／２ ＋ ５ｉ
ｎ２δ／２）・２ａ２ｇ２ ｓｉｎ’（ｗｔ＋４５°＋
δ／２）受光素子７３の参照信号の出力Ｅ３は Ｅ３ ＝２ａ２ｇ２・−＝＝ （１） となる。
偏光板６１の偏光方位角なφ１とすれば、受光素子７１
への入射光束は Ｊ”ｉａｇ ｓｉｎ（ｗｔ＋４５’＋δ／２）（ｃｏ
ｓφ 、−δ／２）ｘ （ｃｏｓφ、 、 ｓｉｎφ１
） その強度工１は Ｉ Ｉ＝ ２ａ２ｇ” ｃｏｓ２（φ１−δ／２） ｓ
ｉｎ２（ｗｔ、＋４５°＋δ／２）と表わされる。受光
素子７１の干渉信号の出力Ｅ１は Ｅ Ｉ＝ ２ａ”ｇ２ｃｏｓ２（φ１−δ／２）−ａ２
ｇ２（１＋ ｃｏｓ（２φ、−δ） ） ・−−−−（
２）となる。
への入射光束は Ｊ”ｉａｇ ｓｉｎ（ｗｔ＋４５’＋δ／２）（ｃｏ
ｓφ 、−δ／２）ｘ （ｃｏｓφ、 、 ｓｉｎφ１
） その強度工１は Ｉ Ｉ＝ ２ａ２ｇ” ｃｏｓ２（φ１−δ／２） ｓ
ｉｎ２（ｗｔ、＋４５°＋δ／２）と表わされる。受光
素子７１の干渉信号の出力Ｅ１は Ｅ Ｉ＝ ２ａ”ｇ２ｃｏｓ２（φ１−δ／２）−ａ２
ｇ２（１＋ ｃｏｓ（２φ、−δ） ） ・−−−−（
２）となる。
同様にして、受光素子７２の干渉信号の出力Ｅ２は
Ｅ２＝ａ２ｇ２（１＋ ｃｏｓ（２φ２− δ）
） −−−−−（３）となる。
） −−−−−（３）となる。
偏光板６１と６２の方位角を互いに４５０になるように
しておけばφビナ２・４５°だから、式（２）と式（３
）から受光素子７１と７２の出力間には９００の位相差
が得られることになる。
しておけばφビナ２・４５°だから、式（２）と式（３
）から受光素子７１と７２の出力間には９００の位相差
が得られることになる。
文武（１）から受光素子７３の出力Ｅ３は、出力Ｅｌ
、Ｅ２の振幅の項と等しい干渉しない信号であり、光源
１の出力変化ａ２１回折格子２の効率変動ｇ２等に依存
した値となる。
、Ｅ２の振幅の項と等しい干渉しない信号であり、光源
１の出力変化ａ２１回折格子２の効率変動ｇ２等に依存
した値となる。
今、光源１の出力値が変動したり、回折格子の製作誤差
等により回折格子の効率が変化し、受光素子７１からの
出力信号Ｅ１の振幅が誤差信号により第２図（Ａ）の如
く変動したとする。このとき受光素子７３からの出力信
号は同図（Ｂ）の如くになる。本実施例では出力信号Ｅ
１を演算器によりそのときに得られる出力信号Ｅ３で割
りで補正し、この値Ｅｌ−Ｅｌ ／Ｅ３を受光素子７１
からの出力信号として求めている。これにより同図（Ｃ
）に示すように振幅が一定の出力信号に１を得ている。
等により回折格子の効率が変化し、受光素子７１からの
出力信号Ｅ１の振幅が誤差信号により第２図（Ａ）の如
く変動したとする。このとき受光素子７３からの出力信
号は同図（Ｂ）の如くになる。本実施例では出力信号Ｅ
１を演算器によりそのときに得られる出力信号Ｅ３で割
りで補正し、この値Ｅｌ−Ｅｌ ／Ｅ３を受光素子７１
からの出力信号として求めている。これにより同図（Ｃ
）に示すように振幅が一定の出力信号に１を得ている。
そして所定のスライスレベルにより出力信号Ｅｌを処理
し、同図（Ｄ）に示すような“Ｈ”レベルと“Ｌ”レベ
ルの安定した矩形波信号を得ている。
し、同図（Ｄ）に示すような“Ｈ”レベルと“Ｌ”レベ
ルの安定した矩形波信号を得ている。
このように本実施例では受光素子７３からの出力信号Ｅ
３’を利用することにより、光源１の出力変動や回折格
子の製作誤差等から生ずる誤差信号が受光素子７１から
の出力信号Ｅ１に含まれても第２図（Ｃ） 、 （Ｄ）
に示すように常に安定した出力信号を得ている。
３’を利用することにより、光源１の出力変動や回折格
子の製作誤差等から生ずる誤差信号が受光素子７１から
の出力信号Ｅ１に含まれても第２図（Ｃ） 、 （Ｄ）
に示すように常に安定した出力信号を得ている。
そしてこのような安定した信号を得ることにより、後段
における電気分割を容易とし、高精度でしかも高分解能
の測定を可能としている。
における電気分割を容易とし、高精度でしかも高分解能
の測定を可能としている。
受光素子７２からの出力Ｅ２に対しても出力Ｅ１と全く
同様にして安定した出力信号を得ている。
同様にして安定した出力信号を得ている。
第３図は第２図に示す出力信号を得る為の電気回路のブ
ロック図である。同図において受光素子７１．７２から
の出力信号Ｅｌ、Ｅ２を割算器７４．７５により受光素
子７３からの出力信号Ｅ３て割り、出力信号Ｅｌ−Ｅｌ
／Ｅ：］ 、］出力百２−Ｅ２／Ｅ３を求めている。
ロック図である。同図において受光素子７１．７２から
の出力信号Ｅｌ、Ｅ２を割算器７４．７５により受光素
子７３からの出力信号Ｅ３て割り、出力信号Ｅｌ−Ｅｌ
／Ｅ：］ 、］出力百２−Ｅ２／Ｅ３を求めている。
そしてこれら出力信号Ｅｌ、Ｅ２を後段の計数回路７６
に人力して第２図（Ｄ）に示すような信号を得ている。
に人力して第２図（Ｄ）に示すような信号を得ている。
第４図は本発明をロータリーエンコーダーに適用したと
きの一実施例の説明図である。第４図において第１図と
同一の機能を果たす部材は同一の番号を付しである。同
図において１０はコリメーターレンズ、１１は平行ガラ
ス板で、光軸に対して４５°傾いて配置されている。１
２は偏光プリズム、１３は放射格子、１４は受光素子、
１５は被検回転物体と連結すべき回転釉、１６は非偏光
プリズム、１７はシリンドリカルレンズ、８１゜８２は
反射手段、９１．９２は反射プリズム、４１．４２．４
３は％波長板である。第４図においてレーザー等の光源
ｌから放射された光束はコリメーターレンズ１０により
て略平行な光束となる。この光束は平行ガラス板１１を
介して偏光プリズム１２に入射する。偏光プリズム１２
に入射した光束は内部で反射され、貼り合わせ面の偏光
ビームスプリッタ−に導かれて反射光束と透過光束とに
分割される。
きの一実施例の説明図である。第４図において第１図と
同一の機能を果たす部材は同一の番号を付しである。同
図において１０はコリメーターレンズ、１１は平行ガラ
ス板で、光軸に対して４５°傾いて配置されている。１
２は偏光プリズム、１３は放射格子、１４は受光素子、
１５は被検回転物体と連結すべき回転釉、１６は非偏光
プリズム、１７はシリンドリカルレンズ、８１゜８２は
反射手段、９１．９２は反射プリズム、４１．４２．４
３は％波長板である。第４図においてレーザー等の光源
ｌから放射された光束はコリメーターレンズ１０により
て略平行な光束となる。この光束は平行ガラス板１１を
介して偏光プリズム１２に入射する。偏光プリズム１２
に入射した光束は内部で反射され、貼り合わせ面の偏光
ビームスプリッタ−に導かれて反射光束と透過光束とに
分割される。
偏光ビームスプリッタ−で２分割された光束のうち反射
光束は、偏光プリズム１２で内面反射を繰り返し入射時
と平行な方向へ偏光プリズム１２から出射する。そして
、この反射光束は反射プリズム９２で反射され放射格子
１３上の位置Ｍ、へ所定の角度で入射する。ここで、放
射格子１３に入射し回折した透過回折光のうち特定次数
の回折光を％波長板４２を介して反射手段８２により反
射させ、同一光路を逆行させ再度属波長板４２を介して
放射格子１３上の略同−位置Ｍ、に再入射させている。
光束は、偏光プリズム１２で内面反射を繰り返し入射時
と平行な方向へ偏光プリズム１２から出射する。そして
、この反射光束は反射プリズム９２で反射され放射格子
１３上の位置Ｍ、へ所定の角度で入射する。ここで、放
射格子１３に入射し回折した透過回折光のうち特定次数
の回折光を％波長板４２を介して反射手段８２により反
射させ、同一光路を逆行させ再度属波長板４２を介して
放射格子１３上の略同−位置Ｍ、に再入射させている。
従って、放射格子１３により再回折された特定次数の回
折光を％波長板４２を往復させることにより入射したと
きと９０°偏光方位の異なる直線偏光とし反射プリズム
９２に指向する。
折光を％波長板４２を往復させることにより入射したと
きと９０°偏光方位の異なる直線偏光とし反射プリズム
９２に指向する。
反射プリズム９２で反射された回折光は元の光路を逆行
して再度偏光プリズム１２へ入射し、偏光ビームスプリ
ッタ−へ達する。
して再度偏光プリズム１２へ入射し、偏光ビームスプリ
ッタ−へ達する。
本実施例では偏光プリズム１２の偏光ビームスプリッタ
−から反射手段８２に至る特定次数の回折光の往復光路
を同一としている。
−から反射手段８２に至る特定次数の回折光の往復光路
を同一としている。
又反射手段８２．８１としては、一般の平面鏡、コーナ
ーキューブ等の錆密光学素子を用いたり、反射鏡を集光
レンズの略焦点面上に配置し、集光レンズに平行に入射
してきた特定次数の回折光のみをマスクの開口部を通過
させ反射鏡で反射させた後、元の光路を逆戻りする構成
にし、そして、その他の次数の回折光をマスクにより遮
光する構成でも良い。反射手段としては、この他例えば
キャッツアイ光学系等どのような構成のものでも良い。
ーキューブ等の錆密光学素子を用いたり、反射鏡を集光
レンズの略焦点面上に配置し、集光レンズに平行に入射
してきた特定次数の回折光のみをマスクの開口部を通過
させ反射鏡で反射させた後、元の光路を逆戻りする構成
にし、そして、その他の次数の回折光をマスクにより遮
光する構成でも良い。反射手段としては、この他例えば
キャッツアイ光学系等どのような構成のものでも良い。
このような光学系を用いれば例えばレーザーの発振波長
が変化し１回折角が４．多少変化しても略同し光路で戻
すことができる特徴がある。
が変化し１回折角が４．多少変化しても略同し光路で戻
すことができる特徴がある。
第４図に戻り偏光ビームスプリッタ−で分割された２つ
の光束のうち透過した光束は偏光プリズム１２で内面反
射を繰り返した後、偏光プリズム１２から出射して反射
プリズム９１を介して、放射格子１３上の位置Ｍ１と回
転＃１１５に対して略点対称の位置Ｍ２に入射させてい
る。そして放射格子１３に入射し回折した透過回折光の
うち特定次数の回折光な０１述の反射手段８２と同様の
反射手段８１により同一光路を逆行させて、電波長板４
１を介して放射格子１３の略同−位置Ｍ２に再回折させ
ている。従って、放射格子１３より再回折された特定次
数の回折光が入射したときとは９００偏光方位の異なる
直線偏光になる様反射プリズム９１に再入射させている
。
の光束のうち透過した光束は偏光プリズム１２で内面反
射を繰り返した後、偏光プリズム１２から出射して反射
プリズム９１を介して、放射格子１３上の位置Ｍ１と回
転＃１１５に対して略点対称の位置Ｍ２に入射させてい
る。そして放射格子１３に入射し回折した透過回折光の
うち特定次数の回折光な０１述の反射手段８２と同様の
反射手段８１により同一光路を逆行させて、電波長板４
１を介して放射格子１３の略同−位置Ｍ２に再回折させ
ている。従って、放射格子１３より再回折された特定次
数の回折光が入射したときとは９００偏光方位の異なる
直線偏光になる様反射プリズム９１に再入射させている
。
反射プリズム９１で反射した回折光は元の光路を逆行し
て再度偏光プリズム１２へ入射し、偏光ビームスプリッ
タ−へ達する。
て再度偏光プリズム１２へ入射し、偏光ビームスプリッ
タ−へ達する。
このとき透過光束も断連の反射光束と同様に偏光ビーム
スプリッタ−から反射手段８１に至る特定次数の回折光
の往復光路を同一としている。そして反射手段８２を介
し入射してきた回折光と重なり合わせた後、偏光プリズ
ム】２から出射させ、電波長板４３を介し円偏光とし、
非偏光プリズム１６へ入射させる。
スプリッタ−から反射手段８１に至る特定次数の回折光
の往復光路を同一としている。そして反射手段８２を介
し入射してきた回折光と重なり合わせた後、偏光プリズ
ム】２から出射させ、電波長板４３を介し円偏光とし、
非偏光プリズム１６へ入射させる。
非偏光プリズム１６に入射した光束のうち一部は透過し
て受光素子７３に入り、干渉しない参照信号を得る。非
偏光プリズム１６には非偏光ビームスプリッタ−が２面
設けられており、ここで反射された光束は、互いに偏光
方位を４５°ずらした偏光板６１．６２を介して、受光
素子７１．７２に入射して干渉信号を得る。前述した第
１図の実施例と同様に受光素子？１，７２．７３の後段
に第３図の如き電気回路を設けることにより、振幅の安
定した信号を得ることが出来る。
て受光素子７３に入り、干渉しない参照信号を得る。非
偏光プリズム１６には非偏光ビームスプリッタ−が２面
設けられており、ここで反射された光束は、互いに偏光
方位を４５°ずらした偏光板６１．６２を介して、受光
素子７１．７２に入射して干渉信号を得る。前述した第
１図の実施例と同様に受光素子？１，７２．７３の後段
に第３図の如き電気回路を設けることにより、振幅の安
定した信号を得ることが出来る。
（発明の効果）
本発明によれば前述のように干渉しない光束による参照
信号を利用することにより光源の出力変動や回折格子の
回折効率の変動等があっても、干渉縞の明暗を計数する
際の干渉信号が不安定にならず一定とすることができる
為、常に高精度な測定が可能の変位測定装置を達成する
ことができる。
信号を利用することにより光源の出力変動や回折格子の
回折効率の変動等があっても、干渉縞の明暗を計数する
際の干渉信号が不安定にならず一定とすることができる
為、常に高精度な測定が可能の変位測定装置を達成する
ことができる。
第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第２図は
第１図の各受光素子からの出力信号の処理方法の説明図
、第３図は第１図の各受光素子からの出力信号の処理を
示す電気回路のブロック図、第４図は本発明をロータリ
ーエンコーダーに適用したときの一実施例の説明図、第
５図は従来の変位測定装置から得られる出力信号の説明
図である。図中１は光源、２は回折格子、３１．３２は
コーナーキューブ、４１．４２は％波長板、５１．５２
はビームスプリッタ−１６１，６２は偏光板、７１，７
２．７３は受光素子である。 特許出願人 キャノン株式会社 気 １ 回 第 ２ 面 第 ３ 回
第１図の各受光素子からの出力信号の処理方法の説明図
、第３図は第１図の各受光素子からの出力信号の処理を
示す電気回路のブロック図、第４図は本発明をロータリ
ーエンコーダーに適用したときの一実施例の説明図、第
５図は従来の変位測定装置から得られる出力信号の説明
図である。図中１は光源、２は回折格子、３１．３２は
コーナーキューブ、４１．４２は％波長板、５１．５２
はビームスプリッタ−１６１，６２は偏光板、７１，７
２．７３は受光素子である。 特許出願人 キャノン株式会社 気 １ 回 第 ２ 面 第 ３ 回
Claims (2)
- （１）被測定物体に連結した回折格子から生ずる回折光
を互いに干渉させて、干渉縞を形成し、該干渉縞の明暗
に対応した干渉信号を前記被測定物体の変位に関する信
号として抽出する変位測定装置において、前記回折格子
から生ずる回折光の強度に基づく参照信号を利用して前
記干渉信号に含まれる誤差信号を補正する補正手段を設
けたことを特徴とする変位測定装置。 - （２）前記参照信号と前記干渉信号を前記回折格子の同
一位置から生ずる回折光を利用して得たことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の変位測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25993886A JPS63115012A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 変位測定装置 |
| GB8725143A GB2201509B (en) | 1986-10-31 | 1987-10-27 | Displacement measuring apparatus capable of forming an output signal of substantially constant amplitude |
| DE19873736704 DE3736704C2 (de) | 1986-10-31 | 1987-10-29 | Verstellungsmeßvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25993886A JPS63115012A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63115012A true JPS63115012A (ja) | 1988-05-19 |
Family
ID=17341009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25993886A Pending JPS63115012A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 変位測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63115012A (ja) |
| DE (1) | DE3736704C2 (ja) |
| GB (1) | GB2201509B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05119284A (ja) * | 1990-10-18 | 1993-05-18 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 偏光装置 |
| JP2011122946A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Canon Inc | 変位測定装置、露光装置、及び精密加工機器 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5035507A (en) * | 1988-12-21 | 1991-07-30 | Mitutoyo Corporation | Grating-interference type displacement meter apparatus |
| DE3911880A1 (de) * | 1989-04-11 | 1990-10-18 | Radex Heraklith | Verfahren zur herstellung von periklas-einkristallen |
| US5104225A (en) * | 1991-01-25 | 1992-04-14 | Mitutoyo Corporation | Position detector and method of measuring position |
| GB2256476B (en) * | 1991-05-30 | 1995-09-27 | Rank Taylor Hobson Ltd | Positional measurement |
| DE4318386C2 (de) * | 1993-06-01 | 2002-09-19 | Rohm Co Ltd | Optische Encodervorrichtung zum Erfassen der Bewegung eines beweglichen Elements |
| DE10056605A1 (de) | 2000-11-15 | 2002-05-23 | Kostal Leopold Gmbh & Co Kg | Verfahren zur Signalauswertung einer optoelektronischen Weg-oder Winkelmeßeinrichtung sowie Verwendung eines solchen Verfahrens |
| DE10056604A1 (de) | 2000-11-15 | 2002-05-23 | Kostal Leopold Gmbh & Co Kg | Verfahren zur Signalauswertung einer optoelektronischen Weg-oder Winkelmeßeinrichtung sowie Verwendung eines solchen Verfahrens |
| DE10107582C1 (de) * | 2001-02-17 | 2002-10-10 | Kostal Leopold Gmbh & Co Kg | Optoelektronischer Winkelsensor |
| DE102010063253A1 (de) * | 2010-12-16 | 2012-06-21 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optische Positionsmesseinrichtung |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH444964A (de) * | 1965-10-02 | 1967-10-15 | Oerlikon Buehrle Holding Ag | Anordnung zur Kompensation veränderlicher Störeinflüsse auf eine strahlungselektrische Mess- oder Steuerstrecke |
| DE2003492A1 (de) * | 1970-01-27 | 1971-08-12 | Leitz Ernst Gmbh | Messverfahren fuer Schrittgeber zum Messen von Laengen oder Winkeln sowie Anordnungen zur Durchfuehrung dieses Messverfahrens |
| JPS57139607A (en) * | 1981-02-23 | 1982-08-28 | Hitachi Ltd | Position measuring equipment |
| DE3316144A1 (de) * | 1982-05-04 | 1983-11-10 | Canon K.K., Tokyo | Verfahren und vorrichtung zum messen des ausmasses einer bewegung |
| US4629886A (en) * | 1983-03-23 | 1986-12-16 | Yokogawa Hokushin Electric Corporation | High resolution digital diffraction grating scale encoder |
| JPS59173709A (ja) * | 1983-03-23 | 1984-10-01 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 物理量測定システム |
| JPH0624405A (ja) * | 1991-12-06 | 1994-02-01 | Kurobaa Shokuhin:Kk | 包装用袋へ食品を挿入する方法及び装置 |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP25993886A patent/JPS63115012A/ja active Pending
-
1987
- 1987-10-27 GB GB8725143A patent/GB2201509B/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-29 DE DE19873736704 patent/DE3736704C2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05119284A (ja) * | 1990-10-18 | 1993-05-18 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 偏光装置 |
| JP2011122946A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Canon Inc | 変位測定装置、露光装置、及び精密加工機器 |
| US8749761B2 (en) | 2009-12-10 | 2014-06-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement measurement device, exposure apparatus, and working device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3736704A1 (de) | 1988-05-11 |
| GB8725143D0 (en) | 1987-12-02 |
| DE3736704C2 (de) | 1995-11-23 |
| GB2201509A (en) | 1988-09-01 |
| GB2201509B (en) | 1990-11-14 |
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