JPH0416177Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0416177Y2 JPH0416177Y2 JP1982148014U JP14801482U JPH0416177Y2 JP H0416177 Y2 JPH0416177 Y2 JP H0416177Y2 JP 1982148014 U JP1982148014 U JP 1982148014U JP 14801482 U JP14801482 U JP 14801482U JP H0416177 Y2 JPH0416177 Y2 JP H0416177Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- diffraction grating
- order
- reflected
- reflected light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
産業上の利用分野
本考案は、特に100mm程度の変位をサブμｍの
精度で測定する光学式測長スケールに関する。 背景技術とその問題点 ２本のコヒーレントなビーム（可干渉性光束、
光源としてはレザーを用い、２本のビームにする
には１本のビームをビーム・スプリツタによつて
２本に分ける方法が通常用いられる）を回折格子
に入射させた時、回折格子から出射するビームが
相互に干渉し、その位相差は回折格子の長さ方向
の移動に対し、格子常数１ピツチ毎に同じ位相差
が繰り返される。この位相差、実際には出射ビー
ムの光量の変化を検出すれば回折格子の位相情
報、すなわち移動量を検出することができる。な
お、回折格子としてはホログラムを使用してもよ
い。ホログラムは回折格子の一形態と考えられる
からである。この原理を具体的に実施した例が既
に米国特許第3738735号公報と実開昭57−81510号
公報に開示されている。前者はホログラムをスケ
ールとして使用した例であり、後者は反射型回折
格子を使用した例である。 以上を総合すると第１表の通りである。 これらの装置の光学系の構成は可成り複雑で、
製造に当つて組立て、調整が難しいという欠点が
あつた。 考案の目的 本考案の目的は、動作原理は前述の装置と同じ
であるが、光学系の構成を簡単にし、組立て、調
整が容易な光学式測長スケールを提供することで
ある。
精度で測定する光学式測長スケールに関する。 背景技術とその問題点 ２本のコヒーレントなビーム（可干渉性光束、
光源としてはレザーを用い、２本のビームにする
には１本のビームをビーム・スプリツタによつて
２本に分ける方法が通常用いられる）を回折格子
に入射させた時、回折格子から出射するビームが
相互に干渉し、その位相差は回折格子の長さ方向
の移動に対し、格子常数１ピツチ毎に同じ位相差
が繰り返される。この位相差、実際には出射ビー
ムの光量の変化を検出すれば回折格子の位相情
報、すなわち移動量を検出することができる。な
お、回折格子としてはホログラムを使用してもよ
い。ホログラムは回折格子の一形態と考えられる
からである。この原理を具体的に実施した例が既
に米国特許第3738735号公報と実開昭57−81510号
公報に開示されている。前者はホログラムをスケ
ールとして使用した例であり、後者は反射型回折
格子を使用した例である。 以上を総合すると第１表の通りである。 これらの装置の光学系の構成は可成り複雑で、
製造に当つて組立て、調整が難しいという欠点が
あつた。 考案の目的 本考案の目的は、動作原理は前述の装置と同じ
であるが、光学系の構成を簡単にし、組立て、調
整が容易な光学式測長スケールを提供することで
ある。
【表】
考案の概要
上記目的を達成するために、本考案による光学
式測長スケールは、レーザ発生装置と、該レーザ
発生装置から出る光ビームを二つに分割する手段
と、回折格子と、上記二つの光ビームの上記回折
格子によるそれぞれ＋１次および−１次の回折光
の透過光または反射光を上記回折格子に向つて送
り返す反射面と、上記＋１次および−１次の回折
光の透過光または反射光がつぎに回折格子に当る
前に１回通過するように設けられた偏光子と、上
記＋１次および−１次の回折光の透過光または反
射光が２度目に回折格子に当つた時のそれぞれ−
１次および＋１次の透過光または反射光から成る
光ビームが入射するように設けられた受光系とを
含むことを要旨とする。 以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて
本考案を一層詳細に説明するが、それらは例示に
過ぎず、本考案の枠を越えることなしにいろいろ
な変形や改良があり得ることは勿論である。 本考案による装置は、光源からのコヒーレント
なビームがビーム・スプリツタまたはプリズムに
より２本のビームに分けられ、回折格子（スケー
ル）に入射し、それぞれの＋１次および−１次回
折光が反射鏡あるいはプリズムにより反射され、
再び回折格子に入射して回折され、それぞれの−
１次および＋１次回折光が半透鏡により一緒にな
つて干渉を起すように作用する。また、回折格子
が透過型であるか反射型であるかに注目すれば、
第１図は前者に属し、第２図は後者に属する。 実施例 第１図は透過型回折格子を使つた本考案による
光学式測長スケールの代表的な構成を示す図であ
る。 He−Neレーザ、半導体レーザ等の光源１から
出たコヒーレントな光はレンズ２を通してある広
がりをもつ光束となつて半透鏡３に入射（光軸は
半透鏡とＡで交わる）し、２本の光束ABおよび
ACに分けられる。２本の光束は回折格子４に入
射し、回折される。この時それぞれの＋１次およ
び−１次回折光BD，CEは先ず１回目の回折光が
反射鏡５，６で反射され、次に再び反射鏡５，６
で反射された２回目の回折光が往きと正反対
（180°）の方向に復り偏光子７，８を通つて再び
回折格子４に入射し、それが回折されて出射され
る。この２回目の回折光は第１回目の入射光の方
向と正反対になるから、再度半透鏡３を通して二
つの光束が干渉できるように各光学系要素を配置
する。 かくして２回目の２本の回折光は相互に干渉し
合うが、その位相は回折格子の位置により変化
し、格子常数1/4ピツチ毎に同じ位相差が繰り返
される。 この出射ビームの光量の変化を受光系９により
検出することによつて格子常数の移動量を検出す
ることができる。 特に第１図は第１回目の回折光が回折格子面に
垂直に入射する場合を示し、それぞれの＋１次お
よび−１次回折光BD，CEが、何れも格子面に垂
直になるように各光学要素を配置する。そのため
の条件は光束AB，ACの回折格子に対する入射
角をα1，β1、空気中におかれたこの回折格子の格
子常数をｌ、光の波長をλとすれば、 α1＝β1 sinα1＝λ／ｌ であればよい。 つぎに光束BD、CEは格子に平行におかれた反
射鏡５，６に垂直に入射し、反射されて往きと全
く同じ光路を復ることになる。復路の２光束は再
度半透鏡３に入射し、一緒になつて干渉し合うが
その位相は回折格子の位置により変化し、格子常
数の1/4ピツチ毎に同じ位相差が繰り返される。
この出射ビームの光量の変化を受光系９により検
出する。 このような構成とすることにより反射鏡５と６
を一枚の反射鏡とし、しかも偏光子７と８も一枚
の偏光子とすることができるので、部品点数を非
常に少なくすることが可能で、調整も容易な安価
な測長装置が得られる。 以上は透過型回折格子を用いる実施例である
が、反射型回折格子を用いることもできる。第１
図に対応するものを第２図に示す。これらの実施
の態様による装置の動作は透過が反射に変つてい
る点を除き、前述の実施の態様におけるものと全
く同じであるから詳細な説明は省略するが、穴開
き反射鏡及び穴開き偏光子を使用すれば第１図及
び第２図の場合でも５，６，７，８の部品を一枚
の反射鏡及び偏光子で構成できるので光学系が非
常に簡単になる。 考案の効果 以上説明した通り、本考案によれば、光学系の
構成を簡単にすることができ、したがつて製造の
際に組立て、調整が容易となる。
式測長スケールは、レーザ発生装置と、該レーザ
発生装置から出る光ビームを二つに分割する手段
と、回折格子と、上記二つの光ビームの上記回折
格子によるそれぞれ＋１次および−１次の回折光
の透過光または反射光を上記回折格子に向つて送
り返す反射面と、上記＋１次および−１次の回折
光の透過光または反射光がつぎに回折格子に当る
前に１回通過するように設けられた偏光子と、上
記＋１次および−１次の回折光の透過光または反
射光が２度目に回折格子に当つた時のそれぞれ−
１次および＋１次の透過光または反射光から成る
光ビームが入射するように設けられた受光系とを
含むことを要旨とする。 以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて
本考案を一層詳細に説明するが、それらは例示に
過ぎず、本考案の枠を越えることなしにいろいろ
な変形や改良があり得ることは勿論である。 本考案による装置は、光源からのコヒーレント
なビームがビーム・スプリツタまたはプリズムに
より２本のビームに分けられ、回折格子（スケー
ル）に入射し、それぞれの＋１次および−１次回
折光が反射鏡あるいはプリズムにより反射され、
再び回折格子に入射して回折され、それぞれの−
１次および＋１次回折光が半透鏡により一緒にな
つて干渉を起すように作用する。また、回折格子
が透過型であるか反射型であるかに注目すれば、
第１図は前者に属し、第２図は後者に属する。 実施例 第１図は透過型回折格子を使つた本考案による
光学式測長スケールの代表的な構成を示す図であ
る。 He−Neレーザ、半導体レーザ等の光源１から
出たコヒーレントな光はレンズ２を通してある広
がりをもつ光束となつて半透鏡３に入射（光軸は
半透鏡とＡで交わる）し、２本の光束ABおよび
ACに分けられる。２本の光束は回折格子４に入
射し、回折される。この時それぞれの＋１次およ
び−１次回折光BD，CEは先ず１回目の回折光が
反射鏡５，６で反射され、次に再び反射鏡５，６
で反射された２回目の回折光が往きと正反対
（180°）の方向に復り偏光子７，８を通つて再び
回折格子４に入射し、それが回折されて出射され
る。この２回目の回折光は第１回目の入射光の方
向と正反対になるから、再度半透鏡３を通して二
つの光束が干渉できるように各光学系要素を配置
する。 かくして２回目の２本の回折光は相互に干渉し
合うが、その位相は回折格子の位置により変化
し、格子常数1/4ピツチ毎に同じ位相差が繰り返
される。 この出射ビームの光量の変化を受光系９により
検出することによつて格子常数の移動量を検出す
ることができる。 特に第１図は第１回目の回折光が回折格子面に
垂直に入射する場合を示し、それぞれの＋１次お
よび−１次回折光BD，CEが、何れも格子面に垂
直になるように各光学要素を配置する。そのため
の条件は光束AB，ACの回折格子に対する入射
角をα1，β1、空気中におかれたこの回折格子の格
子常数をｌ、光の波長をλとすれば、 α1＝β1 sinα1＝λ／ｌ であればよい。 つぎに光束BD、CEは格子に平行におかれた反
射鏡５，６に垂直に入射し、反射されて往きと全
く同じ光路を復ることになる。復路の２光束は再
度半透鏡３に入射し、一緒になつて干渉し合うが
その位相は回折格子の位置により変化し、格子常
数の1/4ピツチ毎に同じ位相差が繰り返される。
この出射ビームの光量の変化を受光系９により検
出する。 このような構成とすることにより反射鏡５と６
を一枚の反射鏡とし、しかも偏光子７と８も一枚
の偏光子とすることができるので、部品点数を非
常に少なくすることが可能で、調整も容易な安価
な測長装置が得られる。 以上は透過型回折格子を用いる実施例である
が、反射型回折格子を用いることもできる。第１
図に対応するものを第２図に示す。これらの実施
の態様による装置の動作は透過が反射に変つてい
る点を除き、前述の実施の態様におけるものと全
く同じであるから詳細な説明は省略するが、穴開
き反射鏡及び穴開き偏光子を使用すれば第１図及
び第２図の場合でも５，６，７，８の部品を一枚
の反射鏡及び偏光子で構成できるので光学系が非
常に簡単になる。 考案の効果 以上説明した通り、本考案によれば、光学系の
構成を簡単にすることができ、したがつて製造の
際に組立て、調整が容易となる。
第１図は透過型回折格子を用いた場合の本考案
実施例による光学式測長スケールを示す構成図、
第２図は反射型回折格子を用いた場合の本考案実
施例による光学式測長スケールを示す構成図であ
る。 １……光源、２……レンズ、３……半透鏡、４
……回折格子、５，６……平面鏡、７，８……偏
光子、９……受光系。
実施例による光学式測長スケールを示す構成図、
第２図は反射型回折格子を用いた場合の本考案実
施例による光学式測長スケールを示す構成図であ
る。 １……光源、２……レンズ、３……半透鏡、４
……回折格子、５，６……平面鏡、７，８……偏
光子、９……受光系。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) レーザ発生装置と、該レーザ発生装置から出
る光ビームを二つに分割する手段と、回折格子
と、上記二つの光ビームの上記回折格子による
それぞれ＋１次および−１次の回折光の透過光
または反射光を上記回折格子に向かつて送り返
す反射面と、上記＋１次および−１次の回折光
の透過光または反射光がつぎに回折格子に当る
前に１回通過するように設けられた偏光子と、
上記＋１次および−１次の回折光の透過光また
は反射光が２度目に回折格子に当つた時のそれ
ぞれ−１次および＋１次の透過光または反射光
から成る光ビームが入射するように設けられた
受光系とを含み上記＋１次または−１次の回折
光の透過光または反射光が上記回折格子に対し
て垂直となるように傾斜して入射するように構
成した光学式測長スケール。 (2) 上記反射面が平面鏡であることを特徴とする
実用新案登録請求の範囲第１項記載の光学式測
長スケール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14801482U JPS5953209U (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 光学式測長スケ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14801482U JPS5953209U (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 光学式測長スケ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5953209U JPS5953209U (ja) | 1984-04-07 |
| JPH0416177Y2 true JPH0416177Y2 (ja) | 1992-04-10 |
Family
ID=30328988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14801482U Granted JPS5953209U (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 光学式測長スケ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5953209U (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07117425B2 (ja) * | 1985-08-08 | 1995-12-18 | 工業技術院長 | 相対変位測定方法 |
| JPH07119623B2 (ja) * | 1986-01-14 | 1995-12-20 | キヤノン株式会社 | 変位測定装置 |
| JPH07119626B2 (ja) * | 1986-02-27 | 1995-12-20 | キヤノン株式会社 | ロータリーエンコーダー |
| JPH073344B2 (ja) * | 1987-06-15 | 1995-01-18 | キヤノン株式会社 | エンコ−ダ− |
| JP2517027B2 (ja) * | 1987-12-18 | 1996-07-24 | 日本電信電話株式会社 | 移動量測定方法及び移動量測定装置 |
| DE102015203188A1 (de) * | 2015-02-23 | 2016-08-25 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optische Positionsmesseinrichtung |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5781510U (ja) * | 1980-11-05 | 1982-05-20 |
-
1982
- 1982-10-01 JP JP14801482U patent/JPS5953209U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5953209U (ja) | 1984-04-07 |
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