JP3173208B2 - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
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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)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は変位測定装置に関し、例
えば変位物体に照射された光束が回折や散乱されると
き、その回折や散乱光束が物体の変位や移動速度に応じ
た位相変調作用を受けることを利用して物体の変位や速
度を測定するエンコーダ、速度センサ、加速度センサ等
の光学式変位センサとして好適なものである。
えば変位物体に照射された光束が回折や散乱されると
き、その回折や散乱光束が物体の変位や移動速度に応じ
た位相変調作用を受けることを利用して物体の変位や速
度を測定するエンコーダ、速度センサ、加速度センサ等
の光学式変位センサとして好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より光を物体に照射して、該物体か
らの光束を検出することにより高精度に該物体の移動や
変位等の物理量を求める変位測定装置、例えば光学式エ
ンコーダ、レーザドップラ速度計、レーザ干渉計等が主
にＮＣ工作機械やＯＡ機器、ロボット等の分野で広く利
用されている。
らの光束を検出することにより高精度に該物体の移動や
変位等の物理量を求める変位測定装置、例えば光学式エ
ンコーダ、レーザドップラ速度計、レーザ干渉計等が主
にＮＣ工作機械やＯＡ機器、ロボット等の分野で広く利
用されている。
【０００３】こうした変位測定装置が例えば実開平１−
１８０６１５号公報や特開昭６２−１２１３１４号公報
には光学式エンコーダが開示されている。
１８０６１５号公報や特開昭６２−１２１３１４号公報
には光学式エンコーダが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】変位センサをより広い
分野への応用展開することを考えると、より一層の小型
化（ミリオーダーのサイズ）かつ高精度化・高分解能化
（０．１μｍオーダー）が望まれる。ミリサイズになれ
ば、例えば測定される対象に接着剤等で直接貼り付けて
使用する等の使い方ができるので、より小型な装置にも
使用可能となり利用分野が飛躍的に広がることになる。
分野への応用展開することを考えると、より一層の小型
化（ミリオーダーのサイズ）かつ高精度化・高分解能化
（０．１μｍオーダー）が望まれる。ミリサイズになれ
ば、例えば測定される対象に接着剤等で直接貼り付けて
使用する等の使い方ができるので、より小型な装置にも
使用可能となり利用分野が飛躍的に広がることになる。
【０００５】しかしながら従来の変位センサでは小型化
と高精度高分解能化の両立の追求には限度があった。
と高精度高分解能化の両立の追求には限度があった。
【０００６】又移動物体に照射された光束が回折・散乱
されるとき、その回折・散乱光束が物体の変位や移動速
度に応じた位相変調作用を受けることを利用して移動物
体の変位情報を測定する際、物体からの光束を受光する
ための受光素子に不要光が入射するとノイズとなり、測
定精度が低下してくるという問題点がある。
されるとき、その回折・散乱光束が物体の変位や移動速
度に応じた位相変調作用を受けることを利用して移動物
体の変位情報を測定する際、物体からの光束を受光する
ための受光素子に不要光が入射するとノイズとなり、測
定精度が低下してくるという問題点がある。
【０００７】本発明の第１の目的は、適切に設定した光
学要素を利用することにより回折格子から回折される複
数の所定次数の回折光のうちから信号光となる所定次数
の回折光のみが受光素子に入射するようにしてＳ／Ｎ比
の高い信号を得て、移動物体の相対的変位量を装置全体
の小型化を図りつつ高精度に測定することができる変位
測定装置の提供にある。
学要素を利用することにより回折格子から回折される複
数の所定次数の回折光のうちから信号光となる所定次数
の回折光のみが受光素子に入射するようにしてＳ／Ｎ比
の高い信号を得て、移動物体の相対的変位量を装置全体
の小型化を図りつつ高精度に測定することができる変位
測定装置の提供にある。
【０００８】又移動物体の相対的変位情報を高精度に測
定するには変位測定装置の一要素を構成する発光素子、
集光レンズ、回折格子、そして受光素子等の各要素の光
学的な相対的位置関係を精度良く、設定することが必要
となってくる。
定するには変位測定装置の一要素を構成する発光素子、
集光レンズ、回折格子、そして受光素子等の各要素の光
学的な相対的位置関係を精度良く、設定することが必要
となってくる。
【０００９】本発明の第２の目的は透明基板面上に適切
なる指標を設けることにより発光素子、集光レンズ、回
折格子、そして受光素子等の各要素を所定位置に高精度
に設定し、移動物体の相対的変位量を装置全体の小型化
を図りつつ高精度に測定することができる変位測定装置
の提供にある。
なる指標を設けることにより発光素子、集光レンズ、回
折格子、そして受光素子等の各要素を所定位置に高精度
に設定し、移動物体の相対的変位量を装置全体の小型化
を図りつつ高精度に測定することができる変位測定装置
の提供にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の変位測定装置
は、 （１−１）発光素子からの光束を透明基板に設けた第１
の回折格子を介して複数の光束に分割し、該複数の光束
を該透明基板との相対的変位を測定するための物体に関
して設けた回折格子スケールに導光し、該回折格子スケ
ールからの２つの光束を該透明基板の第２の回折格子を
介して合波し、該第２の回折格子からの所定次数の複数
の回折光のうち特定の回折光のみを選択通過させる光学
要素を介して受光素子に導光し、該受光素子からの信号
を用いて該透明基板と該物体との相対的変位を測定した
ことを特徴としている。
は、 （１−１）発光素子からの光束を透明基板に設けた第１
の回折格子を介して複数の光束に分割し、該複数の光束
を該透明基板との相対的変位を測定するための物体に関
して設けた回折格子スケールに導光し、該回折格子スケ
ールからの２つの光束を該透明基板の第２の回折格子を
介して合波し、該第２の回折格子からの所定次数の複数
の回折光のうち特定の回折光のみを選択通過させる光学
要素を介して受光素子に導光し、該受光素子からの信号
を用いて該透明基板と該物体との相対的変位を測定した
ことを特徴としている。
【００１１】特に、前記第２の回折格子は２つの領域に
分離して配置され、各領域の回折格子は各々互いに位相
がずれていることや、前記発光素子、透明基板そして受
光素子は１つの筐体内に設けられていることや、前記光
学要素は光学薄膜より成り、所定の分光特性を有し、か
つ所定の角度で入射してくる光束のみを通過させる光学
特性を有していることや、前記光学要素は誘電体の多層
膜又は干渉フィルター又は液晶等の配光特性を有した物
質より成っていること等を特徴としている。
分離して配置され、各領域の回折格子は各々互いに位相
がずれていることや、前記発光素子、透明基板そして受
光素子は１つの筐体内に設けられていることや、前記光
学要素は光学薄膜より成り、所定の分光特性を有し、か
つ所定の角度で入射してくる光束のみを通過させる光学
特性を有していることや、前記光学要素は誘電体の多層
膜又は干渉フィルター又は液晶等の配光特性を有した物
質より成っていること等を特徴としている。
【００１２】（１−２）筐体内に設けた発光素子からの
光束を該筐体の窓部に設けた透明基板に導光し、該透明
基板の一方の面に固設した集光レンズで集光した後、他
方の面に固設した第１の回折格子で複数の光束に分割
し、該複数の光束を該筐体に対して相対的変位を測定す
るための物体に関して設けた回折格子スケールに導光
し、該回折格子スケールからの複数の光束を該透明基板
の同一領域に互いに位相をずらして設けた第２，第３の
回折格子に導光し、該第２，第３の回折格子からの複数
の回折光のうち所定次数の回折光のみを光学要素を介し
て選択して受光素子に導光し、該受光素子からの信号を
用いて該筐体と物体との相対的変位を測定したことを特
徴としている。
光束を該筐体の窓部に設けた透明基板に導光し、該透明
基板の一方の面に固設した集光レンズで集光した後、他
方の面に固設した第１の回折格子で複数の光束に分割
し、該複数の光束を該筐体に対して相対的変位を測定す
るための物体に関して設けた回折格子スケールに導光
し、該回折格子スケールからの複数の光束を該透明基板
の同一領域に互いに位相をずらして設けた第２，第３の
回折格子に導光し、該第２，第３の回折格子からの複数
の回折光のうち所定次数の回折光のみを光学要素を介し
て選択して受光素子に導光し、該受光素子からの信号を
用いて該筐体と物体との相対的変位を測定したことを特
徴としている。
【００１３】（１−３）筐体内に設けた発光素子からの
光束を該筐体の窓部に設けた透明基板に導光し、該透明
基板の一方の面に固設した集光レンズで集光した後、他
方の面に固設した第１の回折格子で複数の光束に分割
し、該複数の光束を該筐体に対して相対的変位を測定す
るための物体に関して設けた回折格子スケールに導光
し、該回折格子スケールからの複数の光束を該透明基板
の同一領域に互いに位相をずらして設けた第２，第３の
回折格子に導光し、該第２，第３の回折格子からの複数
の回折光のうち所定次数の回折光を受光素子に導光し、
該受光素子からの信号を用いて該筐体と物体との相対的
変位を測定する際、該透明基板には該集光レンズ及び／
又は第１，第２，第３の回折格子との位置情報を表示す
るための指標が設けられていることを特徴としている。
光束を該筐体の窓部に設けた透明基板に導光し、該透明
基板の一方の面に固設した集光レンズで集光した後、他
方の面に固設した第１の回折格子で複数の光束に分割
し、該複数の光束を該筐体に対して相対的変位を測定す
るための物体に関して設けた回折格子スケールに導光
し、該回折格子スケールからの複数の光束を該透明基板
の同一領域に互いに位相をずらして設けた第２，第３の
回折格子に導光し、該第２，第３の回折格子からの複数
の回折光のうち所定次数の回折光を受光素子に導光し、
該受光素子からの信号を用いて該筐体と物体との相対的
変位を測定する際、該透明基板には該集光レンズ及び／
又は第１，第２，第３の回折格子との位置情報を表示す
るための指標が設けられていることを特徴としている。
【００１４】本発明の光学装置は （２−１）発光素子からの光束を透明基板に設けた第１
の回折格子を介して複数の光束に分割し、該複数の光束
を相対的変位を測定するための物体に関して設けた回折
格子スケールに導光し、該回折格子スケールからの２つ
の光束を該透明基板の第２の回折格子を介して合波し、
該第２の回折格子から合波された光束を受光素子に導光
し、該受光素子からの信号を用いて該透明基板と該物体
との相対的変位を測定する装置に用いられる前記透明基
板を含む光学装置で、該透明基板には第１，第２の回折
格子の位置情報を表示するための指標が設けられている
ことを特徴としている。
の回折格子を介して複数の光束に分割し、該複数の光束
を相対的変位を測定するための物体に関して設けた回折
格子スケールに導光し、該回折格子スケールからの２つ
の光束を該透明基板の第２の回折格子を介して合波し、
該第２の回折格子から合波された光束を受光素子に導光
し、該受光素子からの信号を用いて該透明基板と該物体
との相対的変位を測定する装置に用いられる前記透明基
板を含む光学装置で、該透明基板には第１，第２の回折
格子の位置情報を表示するための指標が設けられている
ことを特徴としている。
【００１５】特に、前記第２の回折格子は２つの領域に
分離して配置され、各領域の回折光は各々互いに位相が
ずれていることや、前記発光素子、透明基板そして受光
素子は１つの筐体内に設けられていること等を特徴とし
ている。
分離して配置され、各領域の回折光は各々互いに位相が
ずれていることや、前記発光素子、透明基板そして受光
素子は１つの筐体内に設けられていること等を特徴とし
ている。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の第１の目的を達成するための
実施例１の要部概略図である。
実施例１の要部概略図である。
【００１７】図中１はレーザーダイオード等の発光素子
である。発光素子１は数百μｍオーダーのサイズを有
し、主波長７８０ｎｍの光束を放射している。３はガラ
ス板等の透明基板である。２は集光レンズであり、透明
基板３の発光素子１側の面（裏面）３ｂに固設しており
発光素子１からの光束Ｒを集光している。
である。発光素子１は数百μｍオーダーのサイズを有
し、主波長７８０ｎｍの光束を放射している。３はガラ
ス板等の透明基板である。２は集光レンズであり、透明
基板３の発光素子１側の面（裏面）３ｂに固設しており
発光素子１からの光束Ｒを集光している。
【００１８】Ｇ１，Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂは各々一定周期の回
折格子であり、透明基板３の発光素子１側と反対側の面
（表面）３ａに設けている。
折格子であり、透明基板３の発光素子１側と反対側の面
（表面）３ａに設けている。
【００１９】５はスケール基板であり、透明部材より成
り回折格子Ｇ１との相対的変位量を検出するための移動
体（不図示）に関して設けられている。Ｇ２はピッチＰ
の回折格子スケールであり、スケール基板５の一面に設
けている。スケール基板５の回折格子スケールＧ２と透
明基板３の回折格子Ｇ１，Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂは対向配置し
ている。
り回折格子Ｇ１との相対的変位量を検出するための移動
体（不図示）に関して設けられている。Ｇ２はピッチＰ
の回折格子スケールであり、スケール基板５の一面に設
けている。スケール基板５の回折格子スケールＧ２と透
明基板３の回折格子Ｇ１，Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂは対向配置し
ている。
【００２０】７は光学要素としての一例の光学薄膜であ
り、透明基板３の裏面３ｂに設けられており、主に所定
の分光特性の光束のうち垂直入射光束のみを透過させ斜
入射光束を反射させる光学作用を有している。
り、透明基板３の裏面３ｂに設けられており、主に所定
の分光特性の光束のうち垂直入射光束のみを透過させ斜
入射光束を反射させる光学作用を有している。
【００２１】図２に光学薄膜７の膜構成を、図３に光学
薄膜７の入射角度による分光透過率を示す。６（６Ａ，
６Ｂ）は各々受光素子であり、例えばフォトダイオー
ド、ＣＣＤ等から成っている。
薄膜７の入射角度による分光透過率を示す。６（６Ａ，
６Ｂ）は各々受光素子であり、例えばフォトダイオー
ド、ＣＣＤ等から成っている。
【００２２】本実施例においては発光素子１、透明基板
３そして受光素子６等は１つの筐体内（容器内）に収納
されている。
３そして受光素子６等は１つの筐体内（容器内）に収納
されている。
【００２３】本実施例では容器内に取り付けられた発光
素子１から射出した発散光束は、窓部に取り付けられた
透明基板３の片面３ｂに形成された集光レンズ２によっ
て集光光束Ｒにされ、透明基板３の反対側の面３ａに形
成された回折格子Ｇ１にて透過回折され、複数の光束に
分割される。
素子１から射出した発散光束は、窓部に取り付けられた
透明基板３の片面３ｂに形成された集光レンズ２によっ
て集光光束Ｒにされ、透明基板３の反対側の面３ａに形
成された回折格子Ｇ１にて透過回折され、複数の光束に
分割される。
【００２４】同図ではこのうちの０次回折光Ｒ0 と＋１
次回折光Ｒ+1の２つの光束を示している。
次回折光Ｒ+1の２つの光束を示している。
【００２５】まず回折格子Ｇ１を直進した光束Ｒ0 につ
いて説明する。回折格子Ｇ１を直進した光束Ｒ0 は、ス
ケール基板５上に形成された回折格子（回折格子スケー
ル）Ｇ２にて複数の回折光に反射回折される。このうち
の１つの＋１次回折光Ｒ0 +1は、回折格子Ｇ２と回折格
子Ｇ１との相対的変位に伴い、次の量だけ位相変調され
る。
いて説明する。回折格子Ｇ１を直進した光束Ｒ0 は、ス
ケール基板５上に形成された回折格子（回折格子スケー
ル）Ｇ２にて複数の回折光に反射回折される。このうち
の１つの＋１次回折光Ｒ0 +1は、回折格子Ｇ２と回折格
子Ｇ１との相対的変位に伴い、次の量だけ位相変調され
る。
【００２６】今、スケール基板５（回折格子Ｇ２）が移
動体（不図示）に伴って透明基板３に対して矢印５Ｃの
如く相対的にＸだけ移動したとする。このとき＋１次回
折光Ｒ0 +1 の位相は＋２πＸ／Ｐだけずれる。
動体（不図示）に伴って透明基板３に対して矢印５Ｃの
如く相対的にＸだけ移動したとする。このとき＋１次回
折光Ｒ0 +1 の位相は＋２πＸ／Ｐだけずれる。
【００２７】その後＋１次回折光Ｒ0 +1 は透明基板３の
表面３ａの同一領域に形成された回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３
Ｂにて複数の回折光に透過回折される。透過回折光とし
ては不要光束の０次回折光Ｒ0 +1 0 ，信号光束としての
−１次回折光Ｒ0 +1 -1 ，不要光束としての−２次回折光
Ｒ0 +1 -2 等がある。
表面３ａの同一領域に形成された回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３
Ｂにて複数の回折光に透過回折される。透過回折光とし
ては不要光束の０次回折光Ｒ0 +1 0 ，信号光束としての
−１次回折光Ｒ0 +1 -1 ，不要光束としての−２次回折光
Ｒ0 +1 -2 等がある。
【００２８】このうち信号光束としての−１次回折光Ｒ
0 +1 -1 は回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂ面から垂直方向に射出
するので光学薄膜７を透過して受光素子６Ａ，６Ｂに向
けて射出する。このときの波面の位相変調は回折格子Ｇ
３Ａと回折格子Ｇ３Ｂが互いに１／４Ｐずらして配置さ
れていれば、 回折格子Ｇ３Ａで−１次回折された光束‥‥‥＋２πｘ
／Ｐ 回折格子Ｇ３Ｂで−１次回折された光束‥‥‥＋２πｘ
／Ｐ＋π／４ である。
0 +1 -1 は回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂ面から垂直方向に射出
するので光学薄膜７を透過して受光素子６Ａ，６Ｂに向
けて射出する。このときの波面の位相変調は回折格子Ｇ
３Ａと回折格子Ｇ３Ｂが互いに１／４Ｐずらして配置さ
れていれば、 回折格子Ｇ３Ａで−１次回折された光束‥‥‥＋２πｘ
／Ｐ 回折格子Ｇ３Ｂで−１次回折された光束‥‥‥＋２πｘ
／Ｐ＋π／４ である。
【００２９】ここで不要光束０次回折光Ｒ0 +1 0と−２次
回折光Ｒ0 +1 -2 は図１に示すように光学薄膜７に対して
斜入射するので図３に示す分光特性を有する光学薄膜７
で大部分を反射させて受光素子６Ａ，６Ｂへは不要光束
がほとんど届かないようにしている。これにより受光素
子６Ａ，６ＢでＳ／Ｎ比のよい信号を得ている。
回折光Ｒ0 +1 -2 は図１に示すように光学薄膜７に対して
斜入射するので図３に示す分光特性を有する光学薄膜７
で大部分を反射させて受光素子６Ａ，６Ｂへは不要光束
がほとんど届かないようにしている。これにより受光素
子６Ａ，６ＢでＳ／Ｎ比のよい信号を得ている。
【００３０】次に透明基板３の回折格子Ｇ１で回折した
＋１次回折光Ｒ+1について説明する。
＋１次回折光Ｒ+1について説明する。
【００３１】回折格子Ｇ１で＋１次回折した光束Ｒ
+1は、スケール基板５上に形成された回折格子Ｇ２にて
複数の回折光に反射回折される。このうちの１つの−１
次回折光Ｒ+1 -1の位相は回折格子Ｇ２と回折格子Ｇ１と
の相対的変位量Ｘに対して−２πＸ／Ｐだけ位相変調さ
れる。その後−１次回折光Ｒ+1 -1は透明基板３の表面３
ａに形成された回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂにて複数の回折
光に透過回折される。
+1は、スケール基板５上に形成された回折格子Ｇ２にて
複数の回折光に反射回折される。このうちの１つの−１
次回折光Ｒ+1 -1の位相は回折格子Ｇ２と回折格子Ｇ１と
の相対的変位量Ｘに対して−２πＸ／Ｐだけ位相変調さ
れる。その後−１次回折光Ｒ+1 -1は透明基板３の表面３
ａに形成された回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂにて複数の回折
光に透過回折される。
【００３２】透過回折光としては信号光束としての０次
回折光Ｒ+1 -1 0 ，不要光束としての−１次回折光Ｒ+1 -1
-1 ，不要光束としての＋１次回折光Ｒ+1 -1 +1等があ
る。このうち０次回折光Ｒ+1 -1 0 は回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ
３Ｂ面から垂直方向に射出するので光学薄膜７を透過し
て、受光素子６Ａ，６Ｂに向けて射出する。
回折光Ｒ+1 -1 0 ，不要光束としての−１次回折光Ｒ+1 -1
-1 ，不要光束としての＋１次回折光Ｒ+1 -1 +1等があ
る。このうち０次回折光Ｒ+1 -1 0 は回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ
３Ｂ面から垂直方向に射出するので光学薄膜７を透過し
て、受光素子６Ａ，６Ｂに向けて射出する。
【００３３】このときの波面の位相変調は、 回折格子Ｇ３Ａで０次回折された光束‥‥‥−２πｘ／
Ｐ 回折格子Ｇ３Ｂで０次回折された光束‥‥‥−２πｘ／
Ｐ である。
Ｐ 回折格子Ｇ３Ｂで０次回折された光束‥‥‥−２πｘ／
Ｐ である。
【００３４】ここで不要光束−１次回折光Ｒ+1 -1 -1と＋
１次回折光Ｒ+1 -1 +1は図に示すように光学薄膜７に対し
て斜入射するので図３に示す分光特性を有する光学薄膜
７で大部分を反射させて受光素子６Ａ，６Ｂへは不要光
束が殆ど届かないようにしている。これにより受光素子
６Ａ，６ＢでＳ／Ｎ比のよい信号を得ている。
１次回折光Ｒ+1 -1 +1は図に示すように光学薄膜７に対し
て斜入射するので図３に示す分光特性を有する光学薄膜
７で大部分を反射させて受光素子６Ａ，６Ｂへは不要光
束が殆ど届かないようにしている。これにより受光素子
６Ａ，６ＢでＳ／Ｎ比のよい信号を得ている。
【００３５】回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂで回折した光束の
うち−１次回折光Ｒ0 +1 -1 と０次回折光Ｒ+1 -1 0 は光路
を重ね合わせて干渉光となって光学薄膜７を通過し、光
電素子６Ａ，６Ｂに入射する。
うち−１次回折光Ｒ0 +1 -1 と０次回折光Ｒ+1 -1 0 は光路
を重ね合わせて干渉光となって光学薄膜７を通過し、光
電素子６Ａ，６Ｂに入射する。
【００３６】このときの干渉位相は ｛＋２πｘ／Ｐ｝−｛−２πｘ／Ｐ｝＝４πｘ／Ｐ となり、スケール基板５上の回折格子Ｇ２が１／２ピッ
チ移動するごとに１周期の明暗信号が発生する。また受
光素子６Ａ，６Ｂから出力される各々の明暗信号のタイ
ミングは１／４周期ずれる。
チ移動するごとに１周期の明暗信号が発生する。また受
光素子６Ａ，６Ｂから出力される各々の明暗信号のタイ
ミングは１／４周期ずれる。
【００３７】本実施例では、このときの受光素子６Ａ，
６Ｂから得られる変位信号を用いてスケール基板５と透
明基板３との相対的な変位情報（変位量）を検出してい
る。
６Ｂから得られる変位信号を用いてスケール基板５と透
明基板３との相対的な変位情報（変位量）を検出してい
る。
【００３８】本実施例では信号光束が光学薄膜７に対し
て垂直入射し、不要光束が斜入射するように各要素を設
定し、光学薄膜７で不要光束をカットして受光素子６
Ａ，６Ｂに不要光束が入射しないようにしている。
て垂直入射し、不要光束が斜入射するように各要素を設
定し、光学薄膜７で不要光束をカットして受光素子６
Ａ，６Ｂに不要光束が入射しないようにしている。
【００３９】これにより受光素子６Ａ，６ＢでＳ／Ｎ比
のよい信号を得て、スケール基板５と透明基板３（本
体）との相対的変位情報を高精度に検出している。
のよい信号を得て、スケール基板５と透明基板３（本
体）との相対的変位情報を高精度に検出している。
【００４０】特に本実施例では透明基板３の一部に光学
薄膜を追加するだけで、外形が変わることなく又構成部
品が増えることがない。又光学薄膜として誘電体多層膜
を用いた干渉フィルターの構成のものを使用すれば僅か
な角度差でも効果的に透過、反射を制御できるので、不
要光束の遮断の効果が高い等の効果を有している。
薄膜を追加するだけで、外形が変わることなく又構成部
品が増えることがない。又光学薄膜として誘電体多層膜
を用いた干渉フィルターの構成のものを使用すれば僅か
な角度差でも効果的に透過、反射を制御できるので、不
要光束の遮断の効果が高い等の効果を有している。
【００４１】尚本実施例で使用した光学薄膜は、入射角
に応じて選択的に透過、反射させる性質を与えるための
ものであるので、光学配置において逆に垂直光束のみを
反射させ、特定の入射角光束のみを透過させることで選
択的に受光素子に入射させる構成を取ることも可能であ
る。
に応じて選択的に透過、反射させる性質を与えるための
ものであるので、光学配置において逆に垂直光束のみを
反射させ、特定の入射角光束のみを透過させることで選
択的に受光素子に入射させる構成を取ることも可能であ
る。
【００４２】又本実施例で使用した光学薄膜は、入射角
に応じて選択的に受光素子に入射させる性質を与えるた
めのものであるので、入射角に応じて選択的に透過、不
透過（吸収）の特性を有する光学薄膜であってもよい。
に応じて選択的に受光素子に入射させる性質を与えるた
めのものであるので、入射角に応じて選択的に透過、不
透過（吸収）の特性を有する光学薄膜であってもよい。
【００４３】又光学薄膜でなく、液晶等の配向特性を有
する物質から成るフィルター等を付加したり、透明基板
３内にそれらを分散させたりしてもよく、これによって
も前述と同様な効果が得られる。
する物質から成るフィルター等を付加したり、透明基板
３内にそれらを分散させたりしてもよく、これによって
も前述と同様な効果が得られる。
【００４４】図４は本発明の第２の目的を達成するため
の実施例２の要部概略図である。図５は図４の一部分の
要部斜視図である。
の実施例２の要部概略図である。図５は図４の一部分の
要部斜視図である。
【００４５】本実施例は図１の実施例１に比べて透明基
板３に設けた光学要素７がないこと、透明基板３の表面
３ａと裏面３ｂに各光学部材の位置決めを行なうための
指標Ｌ１，Ｌ２を設けている点が異なっており、その他
の構成は略同じである。以下図１の説明と一部重複する
が順次説明する。
板３に設けた光学要素７がないこと、透明基板３の表面
３ａと裏面３ｂに各光学部材の位置決めを行なうための
指標Ｌ１，Ｌ２を設けている点が異なっており、その他
の構成は略同じである。以下図１の説明と一部重複する
が順次説明する。
【００４６】図中１はレーザーダイオード等の発光素子
である。発光素子１は数百μｍオーダーのサイズを有
し、主波長７８０ｎｍの光束を放射している。３はガラ
ス板等の透明基板である。２は集光レンズであり、透明
基板３の発光素子側の面（裏面）３ｂに固設しており発
光素子１からの光束Ｒを集光している。Ｇ１，Ｇ３Ａ，
Ｇ３Ｂは各々一定周期の回折格子であり、透明基板３の
発光素子１側と反対側の面（表面）３ａに設けている。
である。発光素子１は数百μｍオーダーのサイズを有
し、主波長７８０ｎｍの光束を放射している。３はガラ
ス板等の透明基板である。２は集光レンズであり、透明
基板３の発光素子側の面（裏面）３ｂに固設しており発
光素子１からの光束Ｒを集光している。Ｇ１，Ｇ３Ａ，
Ｇ３Ｂは各々一定周期の回折格子であり、透明基板３の
発光素子１側と反対側の面（表面）３ａに設けている。
【００４７】Ｌ１（Ｌ１ｘ，Ｌ１ｙ）は十字指標であ
り、表面３ａに設けており集光レンズ２側の中心位置表
示用として用いている。Ｌ２（Ｌ２ｘ，Ｌ２ｙ）は十字
指標であり、裏面３ｂに設けており回折格子Ｇ１側の中
心位置及び方位表示用として用いている。
り、表面３ａに設けており集光レンズ２側の中心位置表
示用として用いている。Ｌ２（Ｌ２ｘ，Ｌ２ｙ）は十字
指標であり、裏面３ｂに設けており回折格子Ｇ１側の中
心位置及び方位表示用として用いている。
【００４８】５はスケール基板であり、透明部材より成
り回折格子Ｇ１との相対的変位量を検出するための移動
体（不図示）に関して設けられている。Ｇ２はピッチＰ
の回折格子スケールであり、スケール基板５の一面に設
けている。スケール基板５の回折格子スケールＧ２と透
明基板３の回折格子Ｇ１，Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂは対向配置し
ている。６（６Ａ，６Ｂ）は各々受光素子であり、例え
ばフォトダイオード、ＣＣＤ等から成っている。
り回折格子Ｇ１との相対的変位量を検出するための移動
体（不図示）に関して設けられている。Ｇ２はピッチＰ
の回折格子スケールであり、スケール基板５の一面に設
けている。スケール基板５の回折格子スケールＧ２と透
明基板３の回折格子Ｇ１，Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂは対向配置し
ている。６（６Ａ，６Ｂ）は各々受光素子であり、例え
ばフォトダイオード、ＣＣＤ等から成っている。
【００４９】本実施例においては発光素子１、透明基板
３そして受光素子６等は１つの筐体内（容器内）に収納
されている。
３そして受光素子６等は１つの筐体内（容器内）に収納
されている。
【００５０】本実施例では容器内に取り付けられた発光
素子１から射出した発散光束は、窓部に取り付けられた
透明基板３の片面３ｂに形成された集光レンズ２によっ
て集光光束Ｒにされ、透明基板３の反対側の面３ａに形
成された回折格子Ｇ１にて透過回折され、複数の光束に
分割される。
素子１から射出した発散光束は、窓部に取り付けられた
透明基板３の片面３ｂに形成された集光レンズ２によっ
て集光光束Ｒにされ、透明基板３の反対側の面３ａに形
成された回折格子Ｇ１にて透過回折され、複数の光束に
分割される。
【００５１】同図ではこのうちの０次回折光Ｒ0 と＋１
次回折光Ｒ+1の２つの光束を示している。
次回折光Ｒ+1の２つの光束を示している。
【００５２】まず回折格子Ｇ１を直進した光束Ｒ0 につ
いて説明する。回折格子Ｇ１を直進した光束Ｒ0 は、ス
ケール基板５上に形成された回折格子（回折格子スケー
ル）Ｇ２にて複数の回折光に反射回折される。このうち
の１つの＋１次回折光Ｒ0 +1は、回折格子Ｇ２と回折格
子Ｇ１との相対的変位に伴い、次の量だけ位相変調され
る。
いて説明する。回折格子Ｇ１を直進した光束Ｒ0 は、ス
ケール基板５上に形成された回折格子（回折格子スケー
ル）Ｇ２にて複数の回折光に反射回折される。このうち
の１つの＋１次回折光Ｒ0 +1は、回折格子Ｇ２と回折格
子Ｇ１との相対的変位に伴い、次の量だけ位相変調され
る。
【００５３】今、スケール基板５（回折格子Ｇ２）が移
動体（不図示）に伴って透明基板３に対して矢印５Ｃの
如く相対的にＸだけ移動したとする。このとき＋１次回
折光Ｒ0 +1 の位相は＋２πＸ／Ｐだけずれる。
動体（不図示）に伴って透明基板３に対して矢印５Ｃの
如く相対的にＸだけ移動したとする。このとき＋１次回
折光Ｒ0 +1 の位相は＋２πＸ／Ｐだけずれる。
【００５４】その後＋１次回折光Ｒ0 +1 は透明基板３の
表面３ａの同一領域に形成された回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３
Ｂにて複数の回折光に透過回折される。透過回折光とし
ては不要光束の０次回折光Ｒ0 +1 0 ，信号光束としての
−１次回折光Ｒ0 +1 -1 ，不要光束としての−２次回折光
Ｒ0 +1 -2 等がある。
表面３ａの同一領域に形成された回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３
Ｂにて複数の回折光に透過回折される。透過回折光とし
ては不要光束の０次回折光Ｒ0 +1 0 ，信号光束としての
−１次回折光Ｒ0 +1 -1 ，不要光束としての−２次回折光
Ｒ0 +1 -2 等がある。
【００５５】このうち信号光束としての−１次回折光Ｒ
0 +1 -1 は回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂ面と垂直に取り出され
受光素子６Ａ，６Ｂに向けて射出する。このときの波面
の位相変調は、回折格子Ｇ３Ａと回折格子Ｇ３Ｂが互い
に１／４Ｐずらして配置されていれば、 回折格子Ｇ３Ａで−１次回折された光束‥‥‥＋２πｘ
／Ｐ 回折格子Ｇ３Ｂで−１次回折された光束‥‥‥＋２πｘ
／Ｐ＋π／４ である。
0 +1 -1 は回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂ面と垂直に取り出され
受光素子６Ａ，６Ｂに向けて射出する。このときの波面
の位相変調は、回折格子Ｇ３Ａと回折格子Ｇ３Ｂが互い
に１／４Ｐずらして配置されていれば、 回折格子Ｇ３Ａで−１次回折された光束‥‥‥＋２πｘ
／Ｐ 回折格子Ｇ３Ｂで−１次回折された光束‥‥‥＋２πｘ
／Ｐ＋π／４ である。
【００５６】次に透明基板３の回折格子Ｇ１で回折した
＋１次回折光Ｒ+1について説明する。
＋１次回折光Ｒ+1について説明する。
【００５７】回折格子Ｇ１で＋１次回折した光束Ｒ
+1は、スケール基板５上に形成された回折格子Ｇ２にて
複数の回折光に反射回折される。このうちの１つの−１
次回折光Ｒ+1 -1の位相は回折格子Ｇ２と回折格子Ｇ１と
の相対的変位量Ｘに対して−２πＸ／Ｐだけ位相変調さ
れる。その後−１次回折光Ｒ+1 -1は透明基板３の表面３
ａに形成された回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂにて複数の回折
光に透過回折される。
+1は、スケール基板５上に形成された回折格子Ｇ２にて
複数の回折光に反射回折される。このうちの１つの−１
次回折光Ｒ+1 -1の位相は回折格子Ｇ２と回折格子Ｇ１と
の相対的変位量Ｘに対して−２πＸ／Ｐだけ位相変調さ
れる。その後−１次回折光Ｒ+1 -1は透明基板３の表面３
ａに形成された回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂにて複数の回折
光に透過回折される。
【００５８】透過回折光としては信号光束としての０次
回折光Ｒ+1 -1 0 ，不要光束としての−１次回折光Ｒ+1 -1
-1 ，不要光束としての＋１次回折光Ｒ+1 -1 +1等があ
る。このうち０次回折光Ｒ+1 -1 0 は回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ
３Ｂ面と垂直に取り出され、受光素子６Ａ，６Ｂに向け
て射出する。
回折光Ｒ+1 -1 0 ，不要光束としての−１次回折光Ｒ+1 -1
-1 ，不要光束としての＋１次回折光Ｒ+1 -1 +1等があ
る。このうち０次回折光Ｒ+1 -1 0 は回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ
３Ｂ面と垂直に取り出され、受光素子６Ａ，６Ｂに向け
て射出する。
【００５９】このときの波面の位相変調は、 回折格子Ｇ３Ａで０次回折された光束‥‥‥−２πｘ／
Ｐ 回折格子Ｇ３Ｂで０次回折された光束‥‥‥−２πｘ／
Ｐ である。
Ｐ 回折格子Ｇ３Ｂで０次回折された光束‥‥‥−２πｘ／
Ｐ である。
【００６０】回折格子Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂで回折した光束の
うち−１次回折光Ｒ0 +1 -1 と０次回折光Ｒ+1 -1 0 は光路
を重ね合わせて干渉光となって光電素子６Ａ，６Ｂに入
射する。
うち−１次回折光Ｒ0 +1 -1 と０次回折光Ｒ+1 -1 0 は光路
を重ね合わせて干渉光となって光電素子６Ａ，６Ｂに入
射する。
【００６１】このときの干渉位相は ｛＋２πｘ／Ｐ｝−｛−２πｘ／Ｐ｝＝４πｘ／Ｐ となり、スケール基板５上の回折格子Ｇ２が１／２ピッ
チ移動するごとに１周期の明暗信号が発生する。また光
電素子６Ａ，６Ｂから出力される各々の明暗信号のタイ
ミングは１／４周期ずれる。
チ移動するごとに１周期の明暗信号が発生する。また光
電素子６Ａ，６Ｂから出力される各々の明暗信号のタイ
ミングは１／４周期ずれる。
【００６２】本実施例では、このときの光電素子６Ａ，
６Ｂから得られる変位信号を用いてスケール基板５と透
明基板３との相対的な変位情報（変位量）を検出してい
る。
６Ｂから得られる変位信号を用いてスケール基板５と透
明基板３との相対的な変位情報（変位量）を検出してい
る。
【００６３】本実施例では透明基板３に集光レンズや回
折格子と同時にその両面に位置合わせ用の十字状の指標
を形成することにより両面成形透明基板としての各要素
の製作上の精度を向上させている。
折格子と同時にその両面に位置合わせ用の十字状の指標
を形成することにより両面成形透明基板としての各要素
の製作上の精度を向上させている。
【００６４】即ち、例えば先に製作した要素の位置に合
わせて後の要素を製作する際の位置合わせにこの指標を
用いることで製作上の精度が向上する。
わせて後の要素を製作する際の位置合わせにこの指標を
用いることで製作上の精度が向上する。
【００６５】これにより光電素子６Ａ，６Ｂで良好なる
干渉信号が得られるようにしている。即ち受光素子６
Ａ，６ＢでＳ／Ｎ比のよい信号を得て、スケール基板５
と透明基板３（本体）との相対的変位情報を高精度に検
出している。
干渉信号が得られるようにしている。即ち受光素子６
Ａ，６ＢでＳ／Ｎ比のよい信号を得て、スケール基板５
と透明基板３（本体）との相対的変位情報を高精度に検
出している。
【００６６】この他本実施例によれば成形型上に位置合
わせ用の指標を追加するだけで、外形が変わることなく
又構成部品が増えることがない。又光学顕微鏡等を利用
した（自動）位置合わせをするだけでミクロオーダーの
光軸位置合わせ、分オーダーの回折格子間の角度合わせ
が容易にできるので、発光素子、両面成形ガラス板上の
複合光学部品（透明基板）、受光素子及びそれらの機構
メカ部品との組立性が非常に向上し、安定した信号を出
力できる変位検出装置が製作できる。
わせ用の指標を追加するだけで、外形が変わることなく
又構成部品が増えることがない。又光学顕微鏡等を利用
した（自動）位置合わせをするだけでミクロオーダーの
光軸位置合わせ、分オーダーの回折格子間の角度合わせ
が容易にできるので、発光素子、両面成形ガラス板上の
複合光学部品（透明基板）、受光素子及びそれらの機構
メカ部品との組立性が非常に向上し、安定した信号を出
力できる変位検出装置が製作できる。
【００６７】尚本実施例において使用した透明基板の両
面に形成された位置合わせ用の指標はどちらか一方が成
形された後引き続いて反対面の光学素子を成形する際に
最初に成形される光学素子の外形によって指標の代用と
することも可能である。
面に形成された位置合わせ用の指標はどちらか一方が成
形された後引き続いて反対面の光学素子を成形する際に
最初に成形される光学素子の外形によって指標の代用と
することも可能である。
【００６８】又本実施例で使用した位置合わせ用の指標
は各光学素子の形成後の中心位置方位表示の効果を有し
ており、この指標を有するガラス板上の複合光学部品を
発光素子、受光素子に対して位置合わせする際に、図６
に示すように発光素子、受光素子を固定する基板１１上
に対応する指標Ｌ３を設け、発光素子、ガラス板上の複
合光学部品、受光素子の三者を視覚的に位置合わせでき
るように構成することも可能である。図６においてＬ３
は受光素子６Ａ，６Ｂ用の基板に形成した指標である。
は各光学素子の形成後の中心位置方位表示の効果を有し
ており、この指標を有するガラス板上の複合光学部品を
発光素子、受光素子に対して位置合わせする際に、図６
に示すように発光素子、受光素子を固定する基板１１上
に対応する指標Ｌ３を設け、発光素子、ガラス板上の複
合光学部品、受光素子の三者を視覚的に位置合わせでき
るように構成することも可能である。図６においてＬ３
は受光素子６Ａ，６Ｂ用の基板に形成した指標である。
【００６９】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、適切に設
定した光学要素を利用することにより回折格子から回折
される複数の所定次数の回折光のうちから信号光となる
所定次数の回折光のみが受光素子に入射するようにして
Ｓ／Ｎ比の高い信号を得て、移動物体の相対的変位量を
装置全体の小型化を図りつつ高精度に測定することがで
きる変位測定装置を達成することができる。
定した光学要素を利用することにより回折格子から回折
される複数の所定次数の回折光のうちから信号光となる
所定次数の回折光のみが受光素子に入射するようにして
Ｓ／Ｎ比の高い信号を得て、移動物体の相対的変位量を
装置全体の小型化を図りつつ高精度に測定することがで
きる変位測定装置を達成することができる。
【００７０】透明基板面上に適切なる指標を設けること
により発光素子、集光レンズ、回折格子、そして受光素
子等の各要素を所定位置に高精度に設定し、移動物体の
相対的変位量を装置全体の小型化を図りつつ高精度に測
定することができる変位測定装置を達成することができ
る。
により発光素子、集光レンズ、回折格子、そして受光素
子等の各要素を所定位置に高精度に設定し、移動物体の
相対的変位量を装置全体の小型化を図りつつ高精度に測
定することができる変位測定装置を達成することができ
る。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 図１の光学薄膜の構成図
【図３】 図１の光学薄膜の分光特性の説明図
【図４】 本発明の実施例２の要部概略図
【図５】 図４の一部分の説明図
【図６】 図４の一部分の説明図
１ 発光素子 ２ 集光レンズ ３ 透明基板 ５ スケール基板 ６Ａ，６Ｂ 受光素子 ７ 光学要素 Ｇ１ 第１の回折格子 Ｇ２ 回折格子スケール Ｇ３Ａ 第２の回折格子 Ｇ３Ｂ 第３の回折格子 Ｌ１，Ｌ２ 指標
フロントページの続き (72)発明者 近藤 浩史 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−279812（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 11/00 - 11/30
Claims (10)
- 【請求項１】 発光素子からの光束を透明基板に設けた
第１の回折格子を介して複数の光束に分割し、該複数の
光束を該透明基板との相対的変位を測定するための物体
に関して設けた回折格子スケールに導光し、該回折格子
スケールからの２つの光束を該透明基板の第２の回折格
子を介して合波し、該第２の回折格子からの所定次数の
複数の回折光のうち特定の回折光のみを選択通過させる
光学要素を介して受光素子に導光し、該受光素子からの
信号を用いて該透明基板と該物体との相対的変位を測定
したことを特徴とする変位測定装置。 - 【請求項２】 前記第２の回折格子は２つの領域に分離
して配置され、各領域の回折格子は各々互いに位相がず
れていることを特徴とする請求項１の変位測定装置。 - 【請求項３】 前記発光素子、透明基板そして受光素子
は１つの筐体内に設けられていることを特徴とする請求
項１の変位測定装置。 - 【請求項４】 前記光学要素は光学薄膜より成り、所定
の分光特性を有し、かつ所定の角度で入射してくる光束
のみを通過させる光学特性を有していることを特徴とす
る請求項１の変位測定装置。 - 【請求項５】 前記光学要素は誘電体の多層膜又は干渉
フィルター又は液晶等の配光特性を有した物質より成っ
ていることを特徴とする請求項１の変位測定装置。 - 【請求項６】 筐体内に設けた発光素子からの光束を該
筐体の窓部に設けた透明基板に導光し、該透明基板の一
方の面に固設した集光レンズで集光した後、他方の面に
固設した第１の回折格子で複数の光束に分割し、該複数
の光束を該筐体に対して相対的変位を測定するための物
体に関して設けた回折格子スケールに導光し、該回折格
子スケールからの複数の光束を該透明基板の同一領域に
互いに位相をずらして設けた第２，第３の回折格子に導
光し、該第２，第３の回折格子からの複数の回折光のう
ち所定次数の回折光のみを光学要素を介して選択して受
光素子に導光し、該受光素子からの信号を用いて該筐体
と物体との相対的変位を測定したことを特徴とする変位
測定装置。 - 【請求項７】 発光素子からの光束を透明基板に設けた
第１の回折格子を介して複数の光束に分割し、該複数の
光束を相対的変位を測定するための物体に関して設けた
回折格子スケールに導光し、該回折格子スケールからの
２つの光束を該透明基板の第２の回折格子を介して合波
し、該第２の回折格子から合波された光束を受光素子に
導光し、該受光素子からの信号を用いて該透明基板と該
物体との相対的変位を測定する装置に用いられる前記透
明基板を含む光学装置で、該透明基板には第１，第２の
回折格子の位置情報を表示するための指標が設けられて
いることを特徴とする光学装置。 - 【請求項８】 前記第２の回折格子は２つの領域に分離
して配置され、各領域の回折光は各々互いに位相がずれ
ていることを特徴とする請求項７の光学装置。 - 【請求項９】 前記発光素子、透明基板そして受光素子
は１つの筐体内に設けられていることを特徴とする請求
項７の光学装置。 - 【請求項１０】 筐体内に設けた発光素子からの光束を
該筐体の窓部に設けた透明基板に導光し、該透明基板の
一方の面に固設した集光レンズで集光した後、他方の面
に固設した第１の回折格子で複数の光束に分割し、該複
数の光束を該筐体に対して相対的変位を測定するための
物体に関して設けた回折格子スケールに導光し、該回折
格子スケールからの複数の光束を該透明基板の同一領域
に互いに位相をずらして設けた第２，第３の回折格子に
導光し、該第２，第３の回折格子からの複数の回折光の
うち所定次数の回折光を受光素子に導光し、該受光素子
からの信号を用いて該筐体と物体との相対的変位を測定
する際、該透明基板には該集光レンズ及び／又は第１，
第２，第３の回折格子との位置情報を表示するための指
標が設けられていることを特徴とする変位測定装置。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2660720B2 (ja) * | 1988-05-20 | 1997-10-08 | 兵神装備株式会社 | 粉体移送用の縦型一軸偏心ねじポンプ |
| JP3028716B2 (ja) * | 1993-09-29 | 2000-04-04 | キヤノン株式会社 | 光学式変位センサ |
| JPH08210814A (ja) * | 1994-10-12 | 1996-08-20 | Canon Inc | 光学式変位測定装置 |
| JPH08210824A (ja) * | 1995-02-07 | 1996-08-20 | Canon Inc | 回転検出装置及び回転制御装置 |
| JPH08219812A (ja) * | 1995-02-15 | 1996-08-30 | Canon Inc | 変位情報検出装置、変位情報検出用スケール及びこれを用いたドライブ制御装置 |
| EP0729013B1 (en) * | 1995-02-21 | 2002-07-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement detection apparatus and drive control apparatus using the same |
| WO1997008509A1 (en) * | 1995-08-30 | 1997-03-06 | Mirage Development, Ltd. | Target for laser leveling systems |
| US6229140B1 (en) | 1995-10-27 | 2001-05-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement information detection apparatus |
| DE19621188B4 (de) * | 1996-05-25 | 2005-07-14 | Leica Geosystems Ag | Optischer Sensor zur Bestimmung des Drehwinkels einer Drehachse |
| US6151185A (en) * | 1996-09-05 | 2000-11-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Position detecting apparatus, positioning apparatus, and information recording apparatus using the same |
| US6631047B2 (en) | 1997-09-22 | 2003-10-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Interference device, position detecting device, positioning device and information recording apparatus using the same |
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| US7495583B2 (en) * | 2006-04-14 | 2009-02-24 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Flat-top reflection-based optical encoders |
| US8760622B2 (en) * | 2007-12-11 | 2014-06-24 | Nikon Corporation | Movable body apparatus, exposure apparatus and pattern formation apparatus, and device manufacturing method |
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|---|---|---|---|---|
| US4385838A (en) * | 1980-01-19 | 1983-05-31 | Nippon Kogaku K. K. | Alignment device |
| DE3541199C1 (de) * | 1985-11-21 | 1987-06-25 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Positionsmesseinrichtung |
| US4755653A (en) * | 1987-01-05 | 1988-07-05 | Arvin Industries, Inc. | Heater with alert indicator |
| JPH01180615A (ja) * | 1988-01-12 | 1989-07-18 | Nec Corp | クロック供給方式 |
| AT395914B (de) * | 1991-04-18 | 1993-04-26 | Rsf Elektronik Gmbh | Photoelektrische positionsmesseinrichtung |
| US5283434A (en) * | 1991-12-20 | 1994-02-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement detecting device with integral optics |
-
1993
- 1993-01-29 JP JP03415893A patent/JP3173208B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-01-28 US US08/187,869 patent/US5448358A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106839997A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-06-13 | 黑龙江省计量检定测试院 | 直线光栅尺的检测方法 |
| CN106839997B (zh) * | 2017-03-16 | 2019-04-16 | 黑龙江省计量检定测试院 | 直线光栅尺的检测方法 |
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| JPH06229781A (ja) | 1994-08-19 |
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