JP2619566B2 - 光学式位置検出器 - Google Patents

光学式位置検出器

Info

Publication number
JP2619566B2
JP2619566B2 JP2315107A JP31510790A JP2619566B2 JP 2619566 B2 JP2619566 B2 JP 2619566B2 JP 2315107 A JP2315107 A JP 2315107A JP 31510790 A JP31510790 A JP 31510790A JP 2619566 B2 JP2619566 B2 JP 2619566B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffraction grating
light
position detector
optical position
optical
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 - Fee Related
Application number
JP2315107A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04184218A (ja
Inventor
圭司 松井
秀三 服部
Original Assignee
オ−クマ株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オ−クマ株式会社 filed Critical オ−クマ株式会社
Priority to JP2315107A priority Critical patent/JP2619566B2/ja
Priority to US07/788,296 priority patent/US5249032A/en
Publication of JPH04184218A publication Critical patent/JPH04184218A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2619566B2 publication Critical patent/JP2619566B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/32Mechanical 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
    • G01D5/34Mechanical 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
    • G01D5/36Forming the light into pulses
    • G01D5/38Forming the light into pulses by diffraction gratings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、工作機械等において位置計測に利用される
光学式位置検出器に関する。
(従来の技術) 第6図は従来の光学式位置検出器の一例を示す概略構
成図であり、この光学式位置検出器は被計測物に取付け
られたメインスケール2に対して相対的に変位する検出
部5を備えている。メインスケール2には透過部と非透
過部の繰返しから成る透過型回折格子がメインスケール
2の長手方向の測定長にわたって施されている。また、
検出部5は、平行光束をメインスケール2へ照射する光
源1と、メインスケール2の透過型回折格子と同じピッ
チを持った透過型回折格子が施されているインデックス
スケール3と、インデックススケール3を透過した光を
光電変換して変位信号を出力する受光器4とから構成さ
れている。
上述した構成においてその動作を説明すると、光源1
から発せられる平行光束がメインスケール2及びインデ
ックススケール3の各透過部を透過した後、受光器4に
入射して光電変換される。ここで、メインスケール2と
検出部5がメインスケール2の長手方向に相対的に変位
した場合は、メインスケール2及びインデックススケー
ル3の透過部・非透過部の対向関係が周期的に変化する
ので、受光器4に入射する光量が周期的に変化して周期
的な変位信号を得ることができる。
(発明が解決しようとする課題) 上述した従来の光学式位置検出器では、メインスケー
ルとインデックススケールとの間隙長が変位信号の振幅
や波形に大きく影響を与えるため、メインスケールとイ
ンデックススケールとの間隙長を常に一定に保持するた
めの機構が必要であった。
本発明は上述したような事情からなされたものであ
り、本発明の目的は、簡単な構造で常に安定した変位信
号を出力することができる光学式位置検出器を提供する
ことにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、被計測物上の回折格子を透過した透過光を
受光して前記被計測物の位置を計測する光学式位置検出
器に関するものであり、本発明の上記目的は、可干渉光
源から発せられる平行光束を回折させ、±1次回折光の
みを取出して干渉させ、前記の回折格子に対して垂直な
干渉縞を持った干渉光を生成して前記回折格子に照射す
る光学ブロックを備え、前記被計測物上の回折格子が透
過型回折格子であり、この回折格子を透過した透過光を
受光する受光手段が前記回折格子と一体に構成されてい
ることによって達成される。
(作用) 本発明にあっては、被計測物上の回折格子に対して垂
直な干渉縞を持った干渉光を前記回折格子に常に照射で
きる光学ブロックを備えているので、簡単な構造とする
ことができ、常に安定した変位信号を出力することがで
きる。
(実施例) 第1図は本発明の光学式位置検出器の一例を第6図に
対応させて示す概略構成図であり、この光学式位置検出
器は被計測物に取付けられたメインスケール2に対して
相対的に変位する検出部25及び光学ブロック26を備えて
いる。検出部25は、レーザ平行光束を光学ブロック26へ
照射する光源21と、光学ブロック26及びメインスケール
2を透過した光を光電変換して変位信号を出力する受光
器4とから構成されている。また、光学ブロック26は、
一体型プリズム23上に形成されており、光源21から発せ
られるレーザ平行光束を回折させる回折格子ビームスプ
リッタ22と、回折格子ビームスプリッタ22で回折された
回折光のうち2次以上の回折光を光学ブロック26の系外
へ射出する一体型プリズム23と、一体型プリズム23内を
透過する回折光の中で0次回折光のみを遮蔽する0次回
折光遮蔽器24とから構成されている。
上述した構成においてその動作を説明すると、光源21
から発せられるレーザ平行光束が回折格子ビームスプリ
ッタ22に照射されて回折され、それらのうち0次回折光
は直進して0次回折光遮蔽器24によってその経路を遮断
される。一方、1次以上の回折光は一体型プリズム23の
側面に進み、それらのうち2次以上の回折光は回折角度
が大きいため一体型プリズム23の側面から系外へ射出さ
れる。そして、±1次回折光は一体型プリズム23の側面
で反射され、第2図に示すように干渉する。ここで、同
図において±1次回折光を表わす実線と破線は波面を表
しており、実線同志又は破線同志の間隔は光の波長λに
相当し、実線と破線との間隔はλ/2である。±1次回折
光が重なり合うとき光路長の差が波長λの整数倍になる
地点では強め合って明線となり、波長λの整数倍±λ/2
となる地点では弱め合って暗線となる。従って、所定の
ピッチで横方向に並ぶメインスケール2の透過型回折格
子に対して垂直な明線と暗線の分布,即ち干渉縞が生成
される。このピッチは+1次回折光と−1次回折光の交
わる角度と波長λによって決定される。この干渉縞ので
きている場所にそのピッチと同じピッチの透過型回折格
子が施されたメインスケール2が配置されると、明線と
透過型回折格子の透過部が向かい合ったときに受光器4
に入射される光量は最大となり、明線と透過型回折格子
の非透過部が向かい合ったときに受光器4に入射される
光量は最小となる。よって、メインスケール2と検出部
25及び光学ブロック26がメインスケール2の長手方向に
相対的に変位した場合は、明線・暗線と透過型回折格子
の透過部・非透過部との対向関係が周期的に変化するの
で、受光器4に入射する光量が周期的に変化して周期的
な変位信号を得ることができる。
第3図は本発明の光学式位置検出器の別の一例を第1
図に対応させて示す概略構成図であり、同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略する。この光学式位置検出器
はメインスケール2と受光器27とが一体に構成されてお
り、透過型回折格子を透過した光はすぐ後方の受光器27
に入射して光電変換される。この光学式位置検出器は受
光器27の配置を行なう必要が無くなるので構造が簡単に
なり、また受光器27から出力される比較的微弱な変位信
号を運ぶ電線を機械の固定側で配線できるので移動側に
電線を配線する場合に比べて移動距離を考慮した余分な
電線を必要とせず、電気的,機械的な信頼性が向上す
る。なお、受光器27の受光面に透過型回折格子を施すこ
とによりメインスケール2の透過型回折格子の機能を受
光器27に合わせ持たせて、さらにコンパクトで製造工程
の少ない光学式位置検出器を提供することができる。
第4図は本発明の光学式位置検出器のさらに別の一例
を第1図に対応させて示す概略構成図であり、同一構成
箇所は同符号を付して説明を省略する。なお、この図は
メインスケール長手方向から見た図である。この光学式
位置検出器は第1図示の透過型回折格子が施されたメイ
ンスケール2の代わりに反射型回折格子が施されたメイ
ンスケール28が配置されており、また、受光器4がメイ
ンスケール28で反射された光を受光できる光学ブロック
26と同じ側の位置に配置されている。そして、明線と反
射型回折格子の反射部が向かい合ったときに受光器4に
入射される光量は最大となり、暗線と反射型回折格子の
反射部が向かい合ったときに受光部4に入射される光量
は最小となる。よって、メインスケール28と検出部25及
び光学ブロック26がメインスケール28の長手方向に相対
的に変位した場合は、明線・暗線と反射型回折格子の透
過部・非透過部との対向関係が周期的に変化するので、
受光器4に入射する光量が周期的に変化して周期的な変
位信号を得ることができる。
第5図は本発明の光学式位置検出器のさらに別の一例
を第1図に対応させて示す概略構成図であり、同一構成
箇所は同符号を付して説明を省略する。この光学式位置
検出器は第1図示の透過型回折格子が施されたメインス
ケール2の代わりに反射型回折格子が施されたメインス
ケール28が配置されており、この反射型回折格子28で反
射された光が再び一体型プリズム23に入射され、0次回
折光遮蔽器24の下に配置された受光器29に照射されて光
電変換される。このように受光器29を配置することによ
って光学式位置検出器を小型化できる。
(発明の効果) 以上の様に本発明の光学式位置検出器によれば、出力
される変位信号は常に安定しているので、精度及び信頼
性の高い位置検出を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図,第3図,第4図,第5図はそれぞれ本発明の光
学式位置検出器の一例を示す図、第2図は本発明の原理
を示す図、第6図は従来の光学式位置検出器の一例を示
す図である。 1,21……光源、2,28……メインスケール、3……インデ
ックススケール、4,27,29……受光器、5,25……検出
部、22……回折格子ビームスプリッタ、23……一体型プ
リズム、24……0次回折光遮蔽器、26光学ブロック。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被計測物上の回折格子を透過した透過光を
    受光して前記被計測物の位置を計測する光学式位置検出
    器において、可干渉光源から発せられる平行光束を回折
    させ、±1次回折光のみを取出して干渉させ、前記の回
    折格子に対して垂直な干渉縞を持った干渉光を生成して
    前記回折格子に照射する光学ブロックを備え、前記被計
    測物上の回折格子が透過型回折格子であり、この回折格
    子を透過した透過光を受光する受光手段が前記回折格子
    と一体に構成されていることを特徴とする光学式位置検
    出器。
  2. 【請求項2】前記可干渉光源から発せられる平行光束を
    回折させる手段が、前記光学ブロック表面に形成された
    回折格子である請求項1に記載の光学式位置検出器。
  3. 【請求項3】前記受光手段の受光面を格子状にパターン
    形成して前記被計測物上の回折格子とした請求項1に記
    載の光学式位置検出器。
JP2315107A 1990-11-20 1990-11-20 光学式位置検出器 Expired - Fee Related JP2619566B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2315107A JP2619566B2 (ja) 1990-11-20 1990-11-20 光学式位置検出器
US07/788,296 US5249032A (en) 1990-11-20 1991-11-05 Optical position-detecting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2315107A JP2619566B2 (ja) 1990-11-20 1990-11-20 光学式位置検出器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04184218A JPH04184218A (ja) 1992-07-01
JP2619566B2 true JP2619566B2 (ja) 1997-06-11

Family

ID=18061506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2315107A Expired - Fee Related JP2619566B2 (ja) 1990-11-20 1990-11-20 光学式位置検出器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5249032A (ja)
JP (1) JP2619566B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017223688A1 (de) 2016-12-27 2018-06-28 Mitutoyo Corporation Wegmesssystem
DE102018002259A1 (de) 2017-04-19 2018-10-25 Mitutoyo Corporation Optische Kodiereinrichtung und Kodierverfahren
US10274344B2 (en) 2016-12-27 2019-04-30 Mitutoyo Corporation Displacement encoder
DE102018218701A1 (de) 2017-11-01 2019-05-02 Mitutoyo Corporation Optischer Messgeber und diesen umfassende Messvorrichtung
DE102018210382A1 (de) 2018-06-19 2019-12-19 Mitutoyo Corporation Wegmessgeber

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69211086T2 (de) * 1991-10-03 1996-11-14 Canon Kk Messverfahren und Messgerät
JP3116535B2 (ja) * 1992-03-13 2000-12-11 キヤノン株式会社 ロータリーエンコーダー及びエンコーダー
JP3005131B2 (ja) * 1992-12-28 2000-01-31 キヤノン株式会社 変位検出装置
US5654798A (en) * 1995-01-19 1997-08-05 Tropel Corporation Interferometric measurement of surfaces with diffractive optics at grazing incidence
US5793488A (en) * 1995-07-31 1998-08-11 Tropel Corporation Interferometer with compound optics for measuring cylindrical objects at oblique incidence
US5719676A (en) * 1996-04-12 1998-02-17 Tropel Corporation Diffraction management for grazing incidence interferometer
US6100979A (en) * 1996-09-09 2000-08-08 Robert Bosch Gmbh Arrangement for the testing of surfaces
US5889591A (en) * 1996-10-17 1999-03-30 Tropel Corporation Interferometric measurement of toric surfaces at grazing incidence
CA2277211C (en) * 1996-12-30 2008-10-07 Thomas D. Ditto Variable pitch grating for diffraction range finding system
US5748564A (en) * 1997-04-09 1998-05-05 General Electric Company Amplified acousto-optical vibration sensor and ultrasonic transducer array
US7057741B1 (en) * 1999-06-18 2006-06-06 Kla-Tencor Corporation Reduced coherence symmetric grazing incidence differential interferometer
US20050023312A1 (en) * 2003-08-01 2005-02-03 Steinberg Judith Lynn Cargo restraint and storage device and method
US8233154B2 (en) * 2005-12-22 2012-07-31 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College High precision code plates and geophones
US7480060B2 (en) * 2006-09-08 2009-01-20 Gsi Group Corporation Interferometric optical position encoder employing spatial filtering of diffraction orders for improved accuracy
JP6322069B2 (ja) * 2014-07-02 2018-05-09 Dmg森精機株式会社 変位検出装置
JP6363520B2 (ja) * 2015-01-23 2018-07-25 太陽誘電株式会社 光学ユニットおよび変位計測装置
JP2024053373A (ja) 2022-10-03 2024-04-15 株式会社ミツトヨ 光学式エンコーダ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2240968A1 (de) * 1972-08-21 1974-03-07 Leitz Ernst Gmbh Optisches verfahren zur messung der relativen verschiebung eines beugungsgitters sowie einrichtungen zu seiner durchfuehrung
JPS63144206A (ja) * 1986-12-08 1988-06-16 Minolta Camera Co Ltd 物体位置の測定方法
JPH0666243B2 (ja) * 1987-09-25 1994-08-24 松下電器産業株式会社 位置合わせ装置
JPH0642448B2 (ja) * 1987-09-30 1994-06-01 株式会社東芝 位置合わせ方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017223688A1 (de) 2016-12-27 2018-06-28 Mitutoyo Corporation Wegmesssystem
US10094685B2 (en) 2016-12-27 2018-10-09 Mitutoyo Corporation Displacement encoder
US10274344B2 (en) 2016-12-27 2019-04-30 Mitutoyo Corporation Displacement encoder
DE102018002259A1 (de) 2017-04-19 2018-10-25 Mitutoyo Corporation Optische Kodiereinrichtung und Kodierverfahren
DE102018218701A1 (de) 2017-11-01 2019-05-02 Mitutoyo Corporation Optischer Messgeber und diesen umfassende Messvorrichtung
US10746573B2 (en) 2017-11-01 2020-08-18 Mitutoyo Corporation Optical encoder and measurement device including the same
DE102018210382A1 (de) 2018-06-19 2019-12-19 Mitutoyo Corporation Wegmessgeber

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04184218A (ja) 1992-07-01
US5249032A (en) 1993-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2619566B2 (ja) 光学式位置検出器
US4930895A (en) Encoder for forming interference fringes by re-diffracted lights from an optical type scale and photoelectrically converting the interference fringes to thereby detect the displacement of the scale
EP0146244B1 (en) Optical instrument for measuring displacement
US4970388A (en) Encoder with diffraction grating and multiply diffracted light
JPH0827171B2 (ja) 光学装置
JP3254737B2 (ja) エンコーダー
JPH0719965A (ja) 光波長計
JPH0820275B2 (ja) 位置測定装置
JPH02231525A (ja) エンコーダー
EP0682230A2 (en) Apparatus for measuring displacement for object using diffraction grating
JP4155668B2 (ja) 距離計
JPH0625675B2 (ja) 平均化回折モアレ位置検出器
JPH02206745A (ja) 屈折率測定用高安定性干渉計
US5187545A (en) Integrated optical position measuring device and method with reference and measurement signals
US4879462A (en) Opto-electronic scale-reading apparatus having spatial filter for wavelength separation
JP3030905B2 (ja) 定点検出装置
JP2718440B2 (ja) 測長または測角装置
JPH0235248B2 (ja)
JP2503561B2 (ja) レ―ザ―干渉式エンコ―ダ
JPS59163517A (ja) 光学式スケ−ル読取装置
JP2718439B2 (ja) 測長または測角装置
JP2603338B2 (ja) 変位測定装置
JP3157874B2 (ja) 光学式変位検出装置
JPS6234243Y2 (ja)
JPS6234246Y2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees