JP2002350191A - Optical displacement measuring instrument - Google Patents

Optical displacement measuring instrument

Info

Publication number
JP2002350191A
JP2002350191A JP2001140254A JP2001140254A JP2002350191A JP 2002350191 A JP2002350191 A JP 2002350191A JP 2001140254 A JP2001140254 A JP 2001140254A JP 2001140254 A JP2001140254 A JP 2001140254A JP 2002350191 A JP2002350191 A JP 2002350191A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
diffraction grating
displacement measuring
optical
coherent
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.)
Pending
Application number
JP2001140254A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kobayashi
毅 小林
Hideyuki Tanaka
秀幸 田中
Tetsuya Saito
哲哉 斎藤
Yuji Matsuzoe
雄二 松添
Nobuhiko Tsuji
伸彦 辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2001140254A priority Critical patent/JP2002350191A/en
Publication of JP2002350191A publication Critical patent/JP2002350191A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical displacement measuring instrument that uses coherent parallel light with fewer optical components and achieves resolution being equal to or higher than the period of a diffraction lattice for optical displacement measurement. SOLUTION: The optical displacement measuring instrument comprises a light source optical system 1A that has a light source 11 for irradiating coherent light L11a, and a lens 12 for forming parallel coherent light L11b from the radiation light L11a of the light source 11, a transmission type diffraction grating 21 for displacement measurement that moves in parallel with grating vector to the parallel coherent light L11b being radiated from the light source optical system 1A and diffracts the coherent light L11b, a light reception means 3 for receiving interference light DL201 being formed by the interference of diffraction light DL100 where the coherent light L11b is diffracted by the diffraction grating 21 for position measurement, and a position detection means 4 for detecting the relative movement position of the diffraction grating 21 for displacement measurement from the output signal of the light reception means 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や半導体
製造装置などの可動部分の相対移動位置を検出する光学
式変位測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical displacement measuring device for detecting a relative moving position of a movable part such as a machine tool or a semiconductor manufacturing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、工作機械や半導体製造装置な
どの可動部分の相対位置を検出する装置として、光を部
分的に透過する格子を用いた光学式の変位測定装置が知
られている。例えば、図19に示す構成である。図19にお
いて、従来技術による光学式変位測定装置は、変位測定
用の可動格子23を透過した可干渉光L11 は、可動格子23
と同じ周期を有する固定格子33を透過したのちに、受光
素子32で受光され、電気信号に変換される。即ち、0次
透過光を用いて可動格子23の相対変位測定を行ってい
る。従って可動格子23を透過する光の強弱の周期は、可
動格子23のパターンと同じである。即ち、光学的な分解
能は、可動格子23の分解能と同一である。
2. Description of the Related Art Hitherto, as a device for detecting a relative position of a movable portion such as a machine tool or a semiconductor manufacturing device, an optical displacement measuring device using a grating partially transmitting light has been known. For example, the configuration shown in FIG. In FIG. 19, the optical displacement measuring device according to the prior art is configured such that the coherent light L11 transmitted through the displacement measuring movable grating 23 is
After passing through the fixed grating 33 having the same period as that of the light, the light is received by the light receiving element 32 and converted into an electric signal. That is, the relative displacement of the movable grating 23 is measured using the zero-order transmitted light. Therefore, the period of the intensity of the light transmitted through the movable grating 23 is the same as the pattern of the movable grating 23. That is, the optical resolution is the same as the resolution of the movable grating 23.

【0003】また、図20、図21に従来技術による他の光
学式変位測定装置が報告されている。図20において、光
学式変位測定装置に光学系は、光源を形成する発光手段
72と、第1結像手段74と、変位測定用の回折格子71と、
第2結像手段75と、受光手段73と、を備えて構成されて
いる。かかる構成において、発光手段72から放射された
可干渉光Laは、第1結像手段74で集光され、回折格子71
上に結像(集光)される。この回折格子71を透過した回
折光の内、予め定められた次数の回折光は、第2結像手
段75を介して受光手段73上に回折光Lbとして集光されて
受光される。
FIGS. 20 and 21 show another conventional optical displacement measuring apparatus. In FIG. 20, the optical system of the optical displacement measuring device includes a light emitting unit that forms a light source.
72, first imaging means 74, a diffraction grating 71 for measuring displacement,
The second imaging unit 75 and the light receiving unit 73 are provided. In such a configuration, the coherent light La emitted from the light emitting means 72 is condensed by the first imaging means 74, and
An image is formed (condensed) on the top. Of the diffracted light transmitted through the diffraction grating 71, the diffracted light of a predetermined order is condensed and received as diffracted light Lb on the light receiving means 73 via the second imaging means 75.

【0004】また、図21において、この光学系を用いた
光学式変位測定装置は、図20で説明した光学系の第1結
像手段74と回折格子71との間および第2結像手段75と回
折格子71との間に配備される、ハーフミラー76a,76b お
よび反射器(77a〜77d)と、受光手段73が受光した検出信
号を処理して可動格子23の相対変位を測定する位置検出
部78と、を備えて構成される。
In FIG. 21, an optical displacement measuring device using this optical system is provided between the first image forming means 74 and the diffraction grating 71 and the second image forming means 75 of the optical system described in FIG. And half-mirrors 76a, 76b and reflectors (77a to 77d) disposed between the diffraction grating 71 and a position detection unit that processes a detection signal received by the light receiving unit 73 to measure a relative displacement of the movable grating 23. And a unit 78.

【0005】かかる構成において、発光手段72からの可
干渉光Laは、第1結像手段74で集光され、ハーフミラー
76a で可干渉光La1,La2 に分岐され、一方の可干渉光La
1 は反射器77a で反射され、他方の可干渉光La2 は反射
器77b で反射されて回折格子71上の所定の位置qに集光
される。この位置qでの可干渉光La1 の回折光Lb1 は反
射器77d で反射され、また、位置qでの可干渉光La2 の
回折光Lb2 は反射器77c で反射されてハーフミラー76b
で合成され、第2結像手段75で受光手段73上に回折光Lb
として結像される。
In such a configuration, the coherent light La from the light emitting means 72 is condensed by the first imaging means 74, and
At 76a, the light is branched into coherent lights La1 and La2, and one of the coherent lights La
1 is reflected by the reflector 77a, and the other coherent light La2 is reflected by the reflector 77b and is collected at a predetermined position q on the diffraction grating 71. The diffracted light Lb1 of the coherent light La1 at the position q is reflected by the reflector 77d, and the diffracted light Lb2 of the coherent light La2 at the position q is reflected by the reflector 77c to form a half mirror 76b.
And diffracted light Lb on the light receiving means 73 by the second imaging means 75.
The image is formed as

【0006】この様な光学式変位測定装置では、2つの
回折光Lb1,Lb2 を干渉させて干渉信号を検出し、この干
渉信号から2つの回折光Lb1,Lb2 の位相差を求め、回折
格子71の移動位置を求める。また、上述する光学式変位
測定装置では、周囲の温度変化に伴い回折格子自体が伸
縮するため、変位量の測定値に温度特性を持つことにな
る。
In such an optical displacement measuring apparatus, an interference signal is detected by causing two diffracted lights Lb1 and Lb2 to interfere with each other, and a phase difference between the two diffracted lights Lb1 and Lb2 is obtained from the interference signal. The moving position of. In the optical displacement measuring device described above, the diffraction grating itself expands and contracts with a change in ambient temperature, so that the measured value of the displacement has a temperature characteristic.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】近年、工作機械や産業
用ロボットの高精度化に伴い、高い分解能で位置検出が
でき、かつ、安価な光学式変位測定装置が求められるよ
うになってきている。この様な従来技術による光学式変
位測定装置では、光学的に分解能を高くするためには、
可動格子の周期を小さくする必要があった。一方、格子
パターンを転写などの方法により一括製作するために
は、一定値以上の大きさの最小寸法構造を持つ必要があ
る。寸法構造が一定値以下である場合には、電子ビーム
描画装置などを用いて描画するなどの方法で製作する必
要があり、転写などの一括製作の方法に比べて高価にな
る、という問題がある。
In recent years, with the increase in precision of machine tools and industrial robots, an inexpensive optical displacement measuring device capable of detecting a position with high resolution has been required. . In such a conventional optical displacement measuring device, in order to optically increase the resolution,
It was necessary to reduce the period of the movable grating. On the other hand, in order to collectively manufacture a lattice pattern by a method such as transfer, it is necessary to have a minimum dimensional structure having a size equal to or larger than a certain value. When the dimensional structure is less than a certain value, it is necessary to manufacture by a method such as drawing using an electron beam drawing apparatus or the like, and there is a problem that it is more expensive than a batch manufacturing method such as transfer. .

【0008】また、回折光を用いる方法では、変位測定
用の回折格子上に可干渉光を集光し、回折格子を透過し
た回折光を受光手段に集光している。このため、ハーフ
ミラーや反射器などの光学部品を必要とする、という課
題がある。また、周囲の温度変化に伴い回折格子自体が
伸縮するため、変位量の測定値に温度特性を有し、これ
を防止するための方法として、例えば、回折格子を線膨
張率の小さい材質(たとえば、石英)を用いる方法や、
温度センサを設置して温度をモニタし、その結果を測定
値にフィードバックする方法、などがある。前者の方法
では、本質的に温度補正はできず、また、後者の方法で
は、温度センサを設置する必要から、高価になる、とい
う問題がある。
In the method using diffracted light, coherent light is focused on a diffraction grating for measuring displacement, and the diffracted light transmitted through the diffraction grating is focused on a light receiving means. Therefore, there is a problem that optical components such as a half mirror and a reflector are required. In addition, since the diffraction grating itself expands and contracts with a change in ambient temperature, the measured value of the displacement has a temperature characteristic. As a method for preventing this, for example, a material having a small linear expansion coefficient (for example, , Quartz),
There is a method of installing a temperature sensor, monitoring the temperature, and feeding back the result to a measured value. In the former method, temperature correction cannot be performed essentially, and in the latter method, there is a problem that it is expensive because a temperature sensor needs to be installed.

【0009】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、少ない
光学部品で可干渉平行光を用い、予め定められた格子周
期をもつ第1変位測定用回折格子を用いて、光学的に第
1変位測定用回折格子の周期以上に高い分解能を実現
し、また、温度変化による回折格子自体が伸縮する影響
を安価に温度補正する光学式変位測定装置を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to solve the above-mentioned problems and to provide a first optical system which uses coherent parallel light with a small number of optical components and has a predetermined grating period. Optical displacement that uses a displacement measurement diffraction grating to optically realize a resolution higher than the period of the first displacement measurement diffraction grating, and compensates for the effect of the expansion and contraction of the diffraction grating itself due to temperature changes at low cost. It is to provide a measuring device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、可干渉光を放射する光源と,この光源の放射光から
平行な可干渉光を形成する光学素子と,を備えてなる光
源光学系と、この光源光学系から放射される平行な可干
渉光に対して格子ベクトルに平行な方向に移動し、可干
渉光を回折する透過型の第1変位測定用回折格子と、可
干渉光がこの第1変位測定用回折格子により回折された
回折光が互いに干渉することによって形成される干渉光
を受光する受光手段と、この受光手段の出力信号から、
第1変位測定用回折格子の相対移動位置を検出する第1
位置検出手段と、を備えるものとする。
According to the present invention, there is provided a light source comprising: a light source that emits coherent light; and an optical element that forms parallel coherent light from the light emitted from the light source. An optical system, a transmission-type first displacement measuring diffraction grating that moves in a direction parallel to the grating vector with respect to the parallel coherent light emitted from the light source optical system, and diffracts the coherent light; A light receiving unit for receiving interference light formed by the light diffracted by the first displacement measuring diffraction grating interfering with each other, and an output signal of the light receiving unit,
A first method for detecting a relative movement position of the first displacement measuring diffraction grating
And position detecting means.

【0011】かかる構成により、第1変位測定用回折格
子により回折される回折光同士が干渉することによって
発生する干渉縞の強度の周期が、第1変位測定用回折格
子そのものの周期より小さくなる原理を利用し、相対移
動位置を検出する変位測定の分解能を向上させて測定す
ることができる。また、可干渉光を放射する光源と,こ
の光源の放射光から平行な可干渉光を形成する光学素子
と,を備えてなる光源光学系と、この光源光学系から放
射される平行な可干渉光に対して格子ベクトルに平行な
方向に移動し、可干渉光を回折する透過型の変位測定用
の回折格子(以下、基準回折格子と略称する)と、この
基準回折格子が形成される基板と線膨張係数が異なる材
質からなる基板上に形成され温度補正用の回折格子(以
下、参照回折格子と略称する)とを備えてなる第2変位
測定用回折格子と、可干渉光がこの基準回折格子および
参照回折格子によりそれぞれが回折されて形成される回
折光がそれぞれ互いに干渉することによって形成される
基準干渉光および参照干渉光を受光する基準受光手段
と、参照受光手段と、これらの受光手段で検出する出力
信号から、第2変位測定用回折格子による温度補正され
た相対移動位置を検出する第2位置検出手段と、を備え
るものとする。
With this configuration, the principle that the period of the intensity of the interference fringes generated by the interference of the diffracted lights diffracted by the first displacement measuring diffraction grating is smaller than the period of the first displacement measuring diffraction grating itself. , The resolution of the displacement measurement for detecting the relative movement position can be improved and measured. A light source optical system including a light source that emits coherent light and an optical element that forms parallel coherent light from the light emitted from the light source; and a parallel coherent light emitted from the light source optical system. A transmission-type displacement-measuring diffraction grating (hereinafter abbreviated as a reference diffraction grating) that moves in a direction parallel to a grating vector with respect to light and diffracts coherent light, and a substrate on which the reference diffraction grating is formed. And a second displacement measuring diffraction grating formed on a substrate made of a material having a different linear expansion coefficient from the substrate and having a temperature correcting diffraction grating (hereinafter abbreviated as a reference diffraction grating); A reference light receiving means for receiving a reference interference light and a reference interference light formed by diffracted lights formed by being diffracted by the diffraction grating and the reference diffraction grating, respectively; a reference light receiving means; hand In the output signal to be detected is intended to comprise the second position detecting means for detecting the temperature corrected relative movement position of the second displacement-measuring diffraction grating, a.

【0012】かかる構成により、線膨張係数が異なる材
質からなる基板上に形成される基準回折格子および参照
回折格子を回折して形成される基準干渉光および参照干
渉光を基準受光手段および参照受光手段で受光し、第2
位置検出手段でこれらの受光手段の出力信号を演算処理
し、周囲温度による回折格子自体の伸縮する影響を補正
して、相対移動位置を検出する変位測定の分解能を向上
させて測定するとともに温度依存性の少ない相対移動位
置を測定することができる。
With this configuration, the reference light receiving means and the reference light receiving means receive the reference interference light and the reference interference light formed by diffracting the reference diffraction grating and the reference diffraction grating formed on the substrates made of materials having different linear expansion coefficients. At the second
The position detection means calculates the output signals of these light-receiving means, corrects the effect of the expansion and contraction of the diffraction grating itself due to the ambient temperature, improves the resolution of displacement measurement for detecting the relative movement position, and measures the temperature as well as temperature dependence. It is possible to measure a relative movement position with less possibility.

【0013】また、受光手段の受光面は、干渉光が形成
する干渉縞の間隔と一致する間隔を有するスリット状に
配置することができる。かかる構成により、第1、第2
変位測定用回折格子の相対移動位置によって、受光手段
の受光面上のスリットと干渉光が形成する干渉縞との相
対位置がズレ、このズレを受光手段の検出量の変化とし
て検出することができる。
Further, the light receiving surface of the light receiving means can be arranged in a slit shape having an interval corresponding to an interval of interference fringes formed by interference light. With this configuration, the first and second
The relative position between the slit on the light receiving surface of the light receiving means and the interference fringe formed by the interference light is displaced by the relative movement position of the displacement measuring diffraction grating, and this displacement can be detected as a change in the detection amount of the light receiving means. .

【0014】また、光源光学系は、光源からの可干渉平
行光を2つの平行光に分割し、この分割した平行光を第
1、第2変位測定用回折格子面の異なる位置・方向から
照射する光学系を備えることができる。かかる構成によ
り、可干渉平行光が第1、第2変位測定用回折格子面に
斜めから入射するため、この可干渉平行光の±1次回折
光は、垂直入射の場合と較べて、大きな回折角を有す
る。従って、この大きな回折角を有する±1次回折光の
干渉によって生じる干渉縞の周期をより小さくすること
ができ、この結果、より高い分解能を得ることができ
る。
The light source optical system divides the coherent parallel light from the light source into two parallel lights, and irradiates the split parallel lights from different positions and directions on the first and second displacement measuring diffraction grating surfaces. The optical system can be provided. With this configuration, the coherent parallel light is obliquely incident on the first and second displacement measuring diffraction grating surfaces. Therefore, the ± 1st-order diffracted light of the coherent parallel light has a larger diffraction angle as compared with the case of normal incidence. Having. Therefore, the period of the interference fringes generated by the interference of the ± 1st-order diffracted light having the large diffraction angle can be made smaller, and as a result, a higher resolution can be obtained.

【0015】また、平行光を第1、第2変位測定用回折
格子面の異なる位置・方向から照射する光学系は、光源
からの可干渉平行光を回折し2つの回折光を発生する二
分岐回折格子と、この分岐された回折光を反射偏向する
反射面と、二分岐回折格子のに0次透過光を遮光する遮
光板と、を備えることができる。かかる構成により、遮
光板により可干渉平行光の0次光を遮光することができ
るので、0次光が±m次回折光の干渉縞の干渉強度を弱
め、コントラストを小さくするなどの影響を低減するこ
とができるので、より高い分解能を安定して得ることが
できる。
An optical system for irradiating parallel light from different positions and directions on the first and second displacement measuring diffraction grating surfaces is a two-branch for diffracting coherent parallel light from a light source to generate two diffracted lights. A diffraction grating, a reflecting surface that reflects and deflects the branched diffracted light, and a light-shielding plate that shields the zero-order transmitted light in the two-branch diffraction grating can be provided. With this configuration, the 0th-order light of the coherent parallel light can be shielded by the light-shielding plate, so that the 0th-order light weakens the interference intensity of the interference fringes of the ± mth-order diffracted light and reduces the influence of reducing the contrast. Therefore, a higher resolution can be stably obtained.

【0016】また、第1変位測定用回折格子は、透過型
回折格子の代わりに反射型回折格子を備えることができ
る。かかる構成により、受光手段は、光源側と同じ側に
配備し、反射型回折格子に照射される可干渉平行光が反
射・回折し、この回折光が互いに干渉して形成される干
渉光を受光することができる。
The first displacement measuring diffraction grating may include a reflection type diffraction grating instead of the transmission type diffraction grating. With such a configuration, the light receiving means is provided on the same side as the light source side, and reflects and diffracts the coherent parallel light applied to the reflection type diffraction grating, and receives the interference light formed by the interference of the diffracted lights with each other. can do.

【0017】また、基準回折格子および参照回折格子の
基板は、平行に配置し、これら基準回折格子および参照
回折格子の一端部を第3の共通部材に固定して構成する
ことができる。また、基準回折格子および参照回折格子
の格子周期は、予め定められた基準温度で一致させて構
成することができる。
The substrates of the reference diffraction grating and the reference diffraction grating may be arranged in parallel, and one end of the reference diffraction grating and the reference diffraction grating may be fixed to a third common member. In addition, the grating periods of the reference diffraction grating and the reference diffraction grating can be configured to match at a predetermined reference temperature.

【0018】また、この予め定められた基準温度は、光
学式変位測定装置の許容使用温度範囲の外側に設定する
ことができる。かかる構成により、基準回折格子および
参照回折格子の2つの回折格子の目盛りを基準温度で一
致させておき、温度変化に起因する基板の伸縮により生
じる2つの回折格子の目盛りのずれによる信号光の位相
差によって、回折格子基板の温度を検知し、その結果を
変位測定値にフィードバックすることにより補正するこ
とができる。
Further, the predetermined reference temperature can be set outside the allowable operating temperature range of the optical displacement measuring device. With this configuration, the scales of the two diffraction gratings, the reference diffraction grating and the reference diffraction grating, are matched at the reference temperature, and the position of the signal light due to the shift of the scales of the two diffraction gratings caused by expansion and contraction of the substrate due to a temperature change. The phase difference can be corrected by detecting the temperature of the diffraction grating substrate and feeding the result back to the displacement measurement value.

【0019】また、特に、基準回折格子および参照回折
格子に変位量を測定する測定用回折格子部と,温度補正
をする補正用回折格子部,とを設け、両回折格子部内に
予め定められた間隔で, 変位量を測定する測定用位置と
温度補正をする補正用位置とに干渉光が形成する干渉縞
を受光スリット状の格子と、受光素子と、を配置するこ
とにより、干渉縞の微細な間隔で周期的に繰り返される
光検出信号をカウントアップして変位量を計測する際の
基準値をこの両回折格子部内に予め定められた間隔で補
正を行うことができる。
In particular, the reference diffraction grating and the reference diffraction grating are provided with a measuring diffraction grating portion for measuring the amount of displacement and a correction diffraction grating portion for temperature correction, and are provided in both diffraction grating portions in advance. At intervals, the interference fringes formed by the interference light are arranged at the measurement position for measuring the amount of displacement and the correction position for performing the temperature correction, and a light-receiving slit-like grating and a light-receiving element are arranged, so that the interference fringes can be finely divided. A reference value for measuring the amount of displacement by counting up a photodetection signal periodically repeated at a predetermined interval can be corrected at a predetermined interval in both diffraction grating portions.

【0020】また、基準回折格子は、基準回折格子列に
並んで予め定められた位置に補正位置格子を配備するこ
とができる。かかる構成により、補正位置格子からの光
信号を読み取るタイミング位置で基準回折格子および参
照回折格子の受光信号を読み取る。この結果、基準回折
格子および参照回折格子の一端部を第3の共通部材に固
定した位置から一定距離離れた固定位置で変位量を測定
およびその温度補正を行うことができる。
In the reference diffraction grating, a correction position grating can be provided at a predetermined position alongside the reference diffraction grating row. With this configuration, the light reception signals of the reference diffraction grating and the reference diffraction grating are read at the timing position at which the optical signal from the correction position grating is read. As a result, the amount of displacement can be measured and its temperature can be corrected at a fixed position that is a fixed distance away from the position where one end of the reference diffraction grating and the reference diffraction grating are fixed to the third common member.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1実施例による
光学式変位測定装置の要部構成図、図2は第2実施例に
よる光学式変位測定装置の要部構成図、図3は第3実施
例による光学式変位測定装置の要部構成図、図4は第4
実施例による光学式変位測定装置の要部構成図、図5は
スリットの正面図、図6は回折格子による回折光の発生
と干渉縞の形成を説明する説明図、図7は回折格子によ
る回折光の発生を説明する説明図、図8は±1次回折光
の干渉縞が形成される領域の説明図、図9は斜めからの
入射光による干渉縞が形成される領域の説明図、図10は
温度補正手段を有する第5実施例による光学式変位測定
装置の要部構成図、以下図11から図17は5実施例に関わ
るものであり、図11は基準回折格子および参照回折格子
を有する第2変位測定用回折格子の要部構成図、図12は
スリットの正面図および受信信号の検出特性図、図13は
第2変位測定用回折格子の移動による受信信号の増減特
性図、図14は位置信号生成を説明するブロック図、図15
は温度T=T0での第2変位測定用回折格子の部分拡大図お
よび受信信号の検出特性図、図16は温度T=T0+ΔT での
第2変位測定用回折格子の部分拡大図および受信信号の
検出特性図、図17は位置信号の温度補正を説明するブロ
ック図、図18は他の温度補正方法を説明する第2変位測
定用回折格子の部分拡大図である。 (実施形態1)図1において、本発明の光学式変位測定
装置は、可干渉光L11aを放射する光源11と,この光源11
の放射光L11aから平行な可干渉光L11bを形成する光学素
子,例えばレンズ12と,を備えてなる光源光学系1Aと、
この光源光学系1Aから放射される平行な可干渉光L11bに
対して格子ベクトルに平行な方向に移動し, 可干渉光L1
1bを回折する透過型の第1変位測定用回折格子21と、可
干渉光L11bがこの第1変位測定用回折格子21により回折
された回折光DL100 が互いに干渉することによって形成
される領域DL200 の干渉光を受光する受光手段3と、こ
の受光手段3の出力信号から、第1変位測定用回折格子
21の相対移動位置を検出する第1位置検出手段4と、を
備えて構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing a main part of an optical displacement measuring device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a main part of an optical displacement measuring device according to a second embodiment, and FIG. FIG. 4 is a main part configuration diagram of an optical displacement measuring device according to a third embodiment, and FIG.
FIG. 5 is a front view of a slit, FIG. 6 is an explanatory view for explaining generation of diffracted light by a diffraction grating and formation of interference fringes, and FIG. 7 is diffraction by a diffraction grating. FIG. 8 is an explanatory view for explaining generation of light, FIG. 8 is an explanatory view of an area where interference fringes of ± 1st-order diffracted light are formed, FIG. 9 is an explanatory view of an area where interference fringes due to oblique incident light are formed, and FIG. Is a main part configuration diagram of an optical displacement measuring apparatus according to a fifth embodiment having a temperature correcting means. FIGS. 11 to 17 relate to the fifth embodiment, and FIG. 11 has a reference diffraction grating and a reference diffraction grating. FIG. 12 is a front view of a slit and a diagram of detection characteristics of a received signal, FIG. 13 is a diagram of an increase / decrease characteristic of a received signal due to movement of the second displacement measurement diffraction grating, FIG. FIG. 15 is a block diagram illustrating position signal generation, and FIG.
FIG. 16 is a partially enlarged view of the second displacement measuring diffraction grating at the temperature T = T0 and a detection characteristic diagram of the received signal. FIG. 16 is a partially enlarged view of the second displacement measuring diffraction grating and the received signal at the temperature T = T0 + ΔT. FIG. 17 is a block diagram for explaining temperature correction of a position signal, and FIG. 18 is a partially enlarged view of a second displacement measuring diffraction grating for explaining another temperature correction method. (Embodiment 1) In FIG. 1, an optical displacement measuring apparatus of the present invention comprises a light source 11 for emitting coherent light L11a,
A light source optical system 1A including an optical element for forming a coherent coherent light L11b from the emitted light L11a, for example, a lens 12,
The parallel coherent light L11b emitted from the light source optical system 1A moves in the direction parallel to the lattice vector, and the coherent light L1
The transmission type first displacement measuring diffraction grating 21 diffracting 1b and the coherent light L11b are formed by the interference between the diffracted light DL100 diffracted by the first displacement measuring diffraction grating 21 and the region DL200. A light receiving means 3 for receiving the interference light, and a first displacement measuring diffraction grating from the output signal of the light receiving means 3
And a first position detecting means 4 for detecting the relative movement position of the reference position 21.

【0022】かかる構成により、第1変位測定用回折格
子21により回折される回折光DL100同士が干渉すること
によって発生する干渉縞DL201 の強度の周期(W) が、第
1変位測定用回折格子21そのものの周期(P) より小さく
なる原理を利用して、相対移動位置を検出し, 変位測定
の分解能を向上させて測定することができる。また、受
光手段3の受光面は、干渉光が形成する干渉縞DL201 の
間隔wと一致する間隔を有する格子をスリット状に配置
することができる。
With such a configuration, the period (W) of the intensity of the interference fringe DL201 generated by the interference between the diffracted lights DL100 diffracted by the first displacement measuring diffraction grating 21 is changed by the first displacement measuring diffraction grating 21. By utilizing the principle of becoming smaller than the period (P) of the object itself, the relative movement position can be detected, and the displacement measurement can be performed with improved resolution. Further, on the light receiving surface of the light receiving means 3, a grating having an interval corresponding to the interval w of the interference fringes DL201 formed by the interference light can be arranged in a slit shape.

【0023】かかる構成により、第1、第2変位測定用
回折格子21の相対移動位置によって、受光手段3の受光
面上のスリット31と干渉光が形成する干渉縞DL201 との
相対位置がズレ、このズレを受光手段3の検出量の変化
として検出することができる。 (実施形態2)図10において、本発明の光学式変位測定
装置は、可干渉光L11aを放射する光源11と,この光源11
の放射光L11aから平行な可干渉光L11bを形成する光学素
子,例えばレンズ12と,を備えてなる光源光学系1Aと、
この光源光学系1Aから放射される平行な可干渉光L11bに
対して格子ベクトルに平行な方向に移動し, 可干渉光L1
1bを回折する透過型の変位測定用の回折格子(以下、基
準回折格子と略称する)25と、この基準回折格子25が形
成される基板25a と線膨張係数が異なる材質からなる基
板26a 上に形成される温度補正用の回折格子(以下、参
照回折格子と略称する)26とを備えてなる第2変位測定
用回折格子2Bと、可干渉光L11bがこの第2変位測定用回
折格子2Bの基準回折格子25および参照回折格子26により
それぞれが回折されて形成される回折光DL100S,DL100R
がそれぞれ互いに干渉することによって形成される領域
DL200S,Rの基準干渉光DL201Sおよび参照干渉光DL201Rを
それぞれに受光する基準受光手段3Sと、参照受光手段3R
と、これらの受光手段3S,3Rの出力信号から、第2変位
測定用回折格子2Bによる温度補正された相対移動位置を
検出する第2位置検出手段4Bと、を備えて構成される。
With such a configuration, the relative position between the slit 31 on the light receiving surface of the light receiving means 3 and the interference fringe DL201 formed by the interference light varies depending on the relative movement position of the first and second displacement measuring diffraction gratings 21, This deviation can be detected as a change in the detection amount of the light receiving unit 3. (Embodiment 2) In FIG. 10, an optical displacement measuring apparatus according to the present invention comprises a light source 11 for emitting coherent light L11a,
A light source optical system 1A including an optical element for forming a coherent coherent light L11b from the emitted light L11a, for example, a lens 12,
The parallel coherent light L11b emitted from the light source optical system 1A moves in the direction parallel to the lattice vector, and the coherent light L1
A transmission type diffraction grating (hereinafter, abbreviated as a reference diffraction grating) 25 for diffracting 1b and a substrate 26a made of a material having a different linear expansion coefficient from the substrate 25a on which the reference diffraction grating 25 is formed. A second displacement measuring diffraction grating 2B including a formed temperature correcting diffraction grating (hereinafter, abbreviated as a reference diffraction grating) 26, and coherent light L11b are formed by the second displacement measuring diffraction grating 2B. Diffracted light DL100S, DL100R formed by being diffracted by the reference diffraction grating 25 and the reference diffraction grating 26, respectively.
Formed by the interference of each other
Reference light receiving means 3S for respectively receiving the reference interference light DL201S and reference interference light DL201R of DL200S, R, and reference light receiving means 3R
And a second position detecting means 4B for detecting, from the output signals of the light receiving means 3S and 3R, the relative movement position corrected by the second displacement measuring diffraction grating 2B.

【0024】かかる構成により、線膨張係数が異なる材
質からなる基板25a,26a 上に形成される基準回折格子25
および参照回折格子26を回折して形成される基準干渉光
DL201Sおよび参照干渉光DL201Rを基準受光手段3Sおよび
参照受光手段3Rで受光し、位置信号生成58S,58R からな
る第2位置検出手段4Bでこれらの受光手段3S,3R の出力
信号を演算処理し、周囲温度(T0+ΔT)による回折格子2
5,26 自体の伸縮する影響を補正して、相対移動位置を
検出する変位測定の分解能を向上させて測定するととも
に温度依存性の少ない相対移動位置を測定することがで
きる。
With this configuration, the reference diffraction grating 25 formed on the substrates 25a and 26a made of materials having different linear expansion coefficients.
And reference interference light formed by diffracting the reference diffraction grating 26
DL201S and the reference interference light DL201R are received by the reference light-receiving means 3S and the reference light-receiving means 3R, and the output signals of these light-receiving means 3S, 3R are processed by the second position detecting means 4B comprising the position signal generators 58S, 58R, Diffraction grating 2 by ambient temperature (T0 + ΔT)
It is possible to improve the resolution of the displacement measurement for detecting the relative movement position by correcting the effect of expansion and contraction of the 5, 26 itself, and to measure the relative movement position with little temperature dependence.

【0025】[0025]

【実施例】本発明による各実施例を説明する前に、本発
明の原理およびその実用性について図6〜図8を用いて
説明する。はじめに、図6を用いて、分解能が高くなる
原理、即ち、回折光(L111,L112)同士の干渉縞DL201 の
周期wが第1変位測定用回折格子21(以下、単に回折格
子21と略す)の周期pより小さくなる原理について特定
の次数(例えば、±1次)の回折光(DL111,DL112) に着
目して説明する。図6において、回折格子21は、例え
ば、ガラスやプラスチックなどの光学材料で薄板の形状
を有し、かつ、その表面に2値の表面凹凸(以下、「格
子」と略す)の形状が一定周期で刻まれている。この様
な回折格子21に入射された光は、表面に刻まれた格子21
にしたがって回折する。例えば、格子周期をpの回折格
子21に波長λの光が垂直に入射する場合、回折により生
じる回折光L111,L112 の回折角θmは、
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing each embodiment of the present invention, the principle of the present invention and its practicality will be described with reference to FIGS. First, referring to FIG. 6, the principle of increasing the resolution, that is, the period w of the interference fringe DL201 between the diffracted lights (L111, L112) is set to the first displacement measuring diffraction grating 21 (hereinafter simply referred to as diffraction grating 21). The principle of becoming smaller than the period p will be described focusing on diffracted light (DL111, DL112) of a specific order (for example, ± 1st order). In FIG. 6, the diffraction grating 21 has a thin plate shape made of, for example, an optical material such as glass or plastic, and its surface has binary surface irregularities (hereinafter abbreviated as “grating”) at a constant period. Engraved with Light incident on such a diffraction grating 21 is reflected by the grating 21
Diffracts according to For example, when light having a wavelength λ is vertically incident on the diffraction grating 21 having a grating period of p, the diffraction angle θm of the diffracted lights L111 and L112 generated by diffraction is

【0026】[0026]

【数1】θm = sin-1(mλ/p) ・・・・・(1) により与えられる。ここで、mは回折次数を示す整数で
ある。図6には、m=±1の2つの回折光L111,L112 の
波面の干渉によって、干渉縞DL201 を発生する様子を示
す。図6より、以下の2点が明らかとなる。
Equation 1 θm = sin −1 (mλ / p) (1) Here, m is an integer indicating the diffraction order. FIG. 6 shows a state in which interference fringes DL201 are generated by interference between wavefronts of two diffracted lights L111 and L112 of m = ± 1. From FIG. 6, the following two points become clear.

【0027】(1) 干渉縞DL201 の強弱の周期wは、幾何
学的考察により
(1) The period w of the intensity of the interference fringe DL201 is determined by geometrical considerations.

【0028】[0028]

【数2】w=p/(2・|m|)・・・・・・(2) で与えられる。mは整数なので常にw<pが成り立ち、
入射光L11bの波長λに依存することはない。さらに、干
渉させる回折光の次数|m|が大きいほど、原理的に分
解能は高くできる。
## EQU2 ## w = p / (2. | m |) (2) Since m is an integer, w <p always holds,
It does not depend on the wavelength λ of the incident light L11b. Furthermore, the higher the order | m | of the diffracted light to be interfered, the higher the resolution in principle.

【0029】(2) 干渉縞DL201 の強弱の発生位置は可干
渉光源L11bの初期位相と回折格子21の形状に依存する。
従って、回折格子21の移動に伴って干渉縞DL201 も同時
に移動する(回折格子21の移動速度は光速に比べて十分
小さいことを仮定する)。(1),(2) のことから、干渉縞
DL201 は回折格子21より小さい周期wを持ち、かつ、回
折格子21と平行かつ同時に動く。言い換えると、回折格
子21により発生する干渉縞DL201 は、回折格子21そのも
のよりも細かい目盛りを持ったスケールとなっているこ
とがわかる。
(2) The position where the intensity of the interference fringe DL201 is generated depends on the initial phase of the coherent light source L11b and the shape of the diffraction grating 21.
Therefore, the interference fringe DL201 also moves with the movement of the diffraction grating 21 (assuming that the moving speed of the diffraction grating 21 is sufficiently smaller than the speed of light). (1), (2)
The DL 201 has a smaller period w than the diffraction grating 21 and moves parallel and simultaneously with the diffraction grating 21. In other words, it can be seen that the interference fringe DL201 generated by the diffraction grating 21 has a scale with a finer scale than the diffraction grating 21 itself.

【0030】次に、図7、図8で回折格子21の近傍領域
DL200 の回折光DL201 を概観し、干渉光として信号検出
に適した領域Dを調べる。図6では、原理を説明する便
宜上、回折次数m=±1次の回折光のみに着目し、これ
らの干渉について説明した。ところで、回折格子21によ
る回折光は、0次透過光、±m次回折光(m=±1、±
2、・・・)が、おのおの特定の角度に現れる。図7に
おいて、0次透過光、±1次回折光、±2次回折光を図
示する。m=0の場合の回折光をDL101 、m=+1の場合
の回折光をDL111 、m=-1の場合の回折光をDL112 、m
=+2の場合の回折光をDL121 、m=-2の場合の回折光を
DL122 、としてそれぞれ示す。各次数の回折光(DL101,D
L111,DL112,DL121,DL122・・) が互いに重なり合う領域
においては、重なり合った回折光同士が干渉する。図7
より明らかなように、±1次の回折光(DL111,DL112) が
干渉を起こす領域の中には、±2次以上の高次回折光(D
L121,DL122・・) や0次透過光(DL101) も存在する。こ
れら(DL121,DL122・・),(DL101) は、±1次回折光(DL1
11,DL112) の干渉に対しては、その干渉強度を弱めてコ
ントラストを小さくする作用があり、結果的に分解能の
悪化を招く。
Next, in FIG. 7 and FIG.
The diffracted light DL201 of the DL200 is overviewed, and an area D suitable for signal detection as interference light is examined. In FIG. 6, for the sake of convenience of explanation of the principle, attention has been paid to only the diffracted light of the diffraction order m = ± 1st, and these interferences have been described. By the way, the diffracted light by the diffraction grating 21 is the 0-order transmitted light, ± m-order diffracted light (m = ± 1, ±
2,...) Appear at specific angles. FIG. 7 illustrates the 0th-order transmitted light, ± 1st-order diffracted light, and ± 2nd-order diffracted light. The diffracted light for m = 0 is DL101, the diffracted light for m = + 1 is DL111, the diffracted light for m = -1 is DL112, m
= 121 diffracted light when m = -2, diffracted light when m = -2
DL122, respectively. Diffracted light of each order (DL101, D
In the region where L111, DL112, DL121, DL122,...) Overlap each other, the overlapped diffracted lights interfere with each other. FIG.
As is clear, in the region where the ± 1st-order diffracted light (DL111, DL112) causes interference, higher-order diffracted light (D
L121, DL122...) And zero-order transmitted light (DL101) also exist. These (DL121, DL122 ...) and (DL101) are ± 1st-order diffracted light (DL1
11, DL112) has the effect of reducing the interference intensity and reducing the contrast, resulting in a deterioration in resolution.

【0031】従って、±1次回折光(DL111,DL112) の干
渉縞(DL200) を利用する場合には、±2次以上の高次回
折光(DL121,DL122・・) や0次透過光(DL101) の影響が
少ないことが望ましい。このことは回折格子21の深さを
変えることによって、各次数の回折光強度をある程度調
節することは可能ではあるが±1次以外の回折光強度を
すべて0にすることはできない。
Therefore, when the interference fringes (DL200) of the ± 1st-order diffracted lights (DL111, DL112) are used, higher-order diffracted lights (DL121, DL122,. It is desirable that the influence of the above is small. This means that the intensity of the diffracted light of each order can be adjusted to some extent by changing the depth of the diffraction grating 21, but the intensity of the diffracted light other than the ± 1st order cannot be reduced to zero.

【0032】図7において、±1次回折光(DL111,DL11
2) の重なり部分は、0次透過光(DL101) の領域にすべ
て含まれるが、±2次以上の高次のいずれの回折光(DL1
21,DL122・・) の領域にも含まれない領域DL200 が存在
する。したがって干渉信号DL201 としてこの領域DL200
を利用すれば、±2次以上の回折光(DL111,DL112) の影
響を排除することができる。
In FIG. 7, ± 1st order diffracted light (DL111, DL11
2) is included in the area of the 0th-order transmitted light (DL101), but any of the higher-order diffracted lights (DL1
There is an area DL200 that is not included in the area of 21, DL122. Therefore, this area DL200 is used as the interference signal DL201.
Is used, it is possible to eliminate the influence of the diffracted light (DL111, DL112) of the second or higher order.

【0033】ここで、領域DL200 の寸法を見積る。例え
ば図8において、格子周期p=20μm の回折格子21に、
波長λ= 0.780μm 、ビーム幅A= 5mmの可干渉光L11b
が垂直に入射する場合を考える。(1) 式によると、θ1
=2.235(deg),θ2 =4.474(deg)となる。領域の幅Lと
深さDは、それぞれ
Here, the size of the area DL200 is estimated. For example, in FIG. 8, a diffraction grating 21 having a grating period p = 20 μm
Coherent light L11b with wavelength λ = 0.780 μm and beam width A = 5 mm
Is incident perpendicularly. According to equation (1), θ1
= 2.235 (deg) and θ2 = 4.474 (deg). The width L and depth D of the region are respectively

【0034】[0034]

【数3】 L=A・(tanθ2 − tanθ1)/(tanθ2 + tanθ1)・・・・(3) L = A · (tanθ2−tanθ1) / (tanθ2 + tanθ1) (3)

【0035】[0035]

【数4】 D=D1−D2=A・(1/tanθ1 − 1/tanθ2)/2 ・・・・(4) と表すことができるので、ここの実施例ではそれぞれ、
L=32.1mm、D=1.67mmと計算され、実用的な寸法が得
られることが確認できる。
D = D1−D2 = A · (1 / tanθ1−1 / tanθ2) / 2 (4) Therefore, in this embodiment,
L = 32.1 mm and D = 1.67 mm are calculated, and it can be confirmed that practical dimensions can be obtained.

【0036】以下、第1実施例から第4実施例の光学的
変位測定装置を説明する。 (実施例1)図1において、(A) は第1実施例の光学的
変位測定装置の正面図、(B) は側面図を示す。この光学
的変位測定装置の構成要素は次の通りである。即ち、可
動部分に取り付けられ直線移動する透過型回折格子2A(2
1)と、レーザ光などの可干渉光L11aを出射する可干渉光
光源11と、この可干渉光光源11から出射された可干渉光
L11aを平行光にするレンズ12と、透過型回折格子21から
の回折光DL100 を部分的に透過させるスリット31と、ス
リット31を透過した回折光DL201 を受光する受光素子32
とを備えてい構成される。
The optical displacement measuring devices according to the first to fourth embodiments will be described below. (Embodiment 1) In FIG. 1, (A) shows a front view of the optical displacement measuring device of the first embodiment, and (B) shows a side view. The components of this optical displacement measuring device are as follows. That is, the transmission type diffraction grating 2A (2
1), a coherent light source 11 that emits coherent light L11a such as a laser beam, and a coherent light emitted from the coherent light source 11.
A lens 12 for converting L11a into parallel light, a slit 31 for partially transmitting the diffracted light DL100 from the transmission type diffraction grating 21, and a light receiving element 32 for receiving the diffracted light DL201 transmitted through the slit 31
And is configured.

【0037】かかる構成により、入射する平行な干渉光
L11bは、透過型回折格子2A(21)を透過することによって
回折光DL100 を発生する。スリット31と受光素子32は、
±1次回折光が強く干渉する領域DL200 に設置される。
透過型回折格子2A(21)の移動に伴って干渉縞も移動する
ため、受光素子32で受光する光量信号は、透過型回折格
子2A(21)の移動に依存してサイン曲線状に変化する。受
光素子32の出力信号を適当な閾値で弁別することにより
位置変位を検出できる。また、この変位を積算すること
により位置情報を得ることができる。また、位置変位情
報の増減情報により変位方向も検出することができる。
With this configuration, the incident parallel interference light
L11b generates diffracted light DL100 by transmitting through the transmission diffraction grating 2A (21). The slit 31 and the light receiving element 32
It is set in an area DL200 where ± 1st-order diffracted light strongly interferes.
Since the interference fringes also move with the movement of the transmission diffraction grating 2A (21), the light amount signal received by the light receiving element 32 changes in a sine curve shape depending on the movement of the transmission diffraction grating 2A (21). . Position displacement can be detected by discriminating the output signal of the light receiving element 32 with an appropriate threshold. Further, position information can be obtained by integrating the displacements. Also, the displacement direction can be detected from the increase / decrease information of the position displacement information.

【0038】また、図5において、スリット33は、受光
する干渉縞DL201 と同一周期(w=p/(2|m|))で、
かつ、互いにπ/2(=w/4) だけ位相をずらしたA、B
相の2列のスリットを設けて構成し、スリット31の替わ
りに受光素子32の全面に配備することができる。かかる
構成により、各A、B相のスリットを透過する光(DL201
A,DL201B) を点線で図示する光素子32A,32B でそれぞれ
受光することにより、A、B相のそれぞれからπ/2だけ
位相のズレた信号が取り出すこともできる。この信号を
処理することにより、透過型回折格子2A(21)の移動方向
が検出できる。 (実施例2)図2の(A) は本発明の第2実施例の光学的
変位測定装置の正面図、(B) は側面図を示す。第2実施
例では、第1実施例の構成に、2分岐回折格子13と、導
光板14と、遮光板15とが追加されている。この構成で
は、2分岐回折格子13で2つの光路に分けられた可干渉
光L11c,L11d が、導光板14の側面に形成される反射面14
A で反射されて可干渉光L11e,L11f となり、回折格子21
上の異なる位置から±αの角度で斜めに入射し、透過型
回折格子2A(21)で回折された後に重なりあって干渉す
る。この斜め入射の場合の干渉縞DL202 の形成を図9に
示す。回折格子21に斜めから入射するため、これらの±
1次回折光(L113,L114) は垂直入射の場合に比べて大き
な回折角±θ2 を有する。従って、これらの干渉によっ
て生じる干渉縞DL202 の周期W2を小さくすることがで
き、結果的に分解能を高めることが可能となる。さら
に、遮光板15は、0次透過光DL101 などのノイズ光を遮
る働きをするため、干渉縞DL202 のコントラストを高め
ることができる。
In FIG. 5, the slit 33 has the same period (w = p / (2 | m |)) as that of the received interference fringe DL201.
And A and B shifted in phase by π / 2 (= w / 4) from each other
It can be configured by providing two rows of phase slits, and can be provided on the entire surface of the light receiving element 32 instead of the slit 31. With this configuration, the light (DL201) transmitted through the slits of the respective A and B phases
A, DL201B) are received by the optical elements 32A, 32B shown by dotted lines, respectively, so that a signal having a phase shift of π / 2 from each of the A and B phases can be extracted. By processing this signal, the moving direction of the transmission diffraction grating 2A (21) can be detected. (Embodiment 2) FIG. 2A is a front view of an optical displacement measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a side view. In the second embodiment, a two-branch diffraction grating 13, a light guide plate 14, and a light shielding plate 15 are added to the configuration of the first embodiment. In this configuration, the coherent light beams L11c and L11d divided into two optical paths by the two-branch diffraction grating 13 are reflected by the reflection surface 14 formed on the side surface of the light guide plate 14.
A is reflected by A and becomes coherent light L11e, L11f, and the diffraction grating 21
The light enters obliquely at an angle of ± α from the different positions above, and after being diffracted by the transmission type diffraction grating 2A (21), overlaps and interferes. FIG. 9 shows the formation of interference fringes DL202 in the case of oblique incidence. Since the light enters the diffraction grating 21 obliquely, these ±
The first-order diffracted light (L113, L114) has a larger diffraction angle ± θ2 than in the case of normal incidence. Therefore, the period W2 of the interference fringes DL202 generated by these interferences can be reduced, and as a result, the resolution can be increased. Further, since the light shielding plate 15 functions to block noise light such as the zero-order transmitted light DL101, the contrast of the interference fringe DL202 can be increased.

【0039】以上のことから、第2実施例では、第1実
施例に比べ、干渉縞DL202 の周期W2を小さくして、か
つ、そのコントラストを高めることができるので、結果
としてより高い分解能を得ることができる。 (実施例3)また、図3、図4において、第1変位測定
用回折格子は、透過型回折格子21の代わりに反射型回折
格子22を備えて構成することができる。
As described above, in the second embodiment, as compared with the first embodiment, the period W2 of the interference fringe DL202 can be reduced and the contrast thereof can be increased. As a result, a higher resolution can be obtained. be able to. Third Embodiment In FIGS. 3 and 4, the first displacement measuring diffraction grating can be configured to include a reflection diffraction grating 22 instead of the transmission diffraction grating 21.

【0040】かかる構成により、受光手段3は、光源11
側と同じ側に配備し、反射型回折格子22に照射される可
干渉平行光L11b,(L11e,L11f)が反射・回折し、この回折
光が互いに干渉して形成される干渉光DL201,DL202 を受
光することができる。本発明の第3実施例の光学的変位
測定装置の側面図を図3に図示する。図3において、第
3実施例の光学的変位測定装置は、第1実施例の光学的
変位測定装置の構成における透過型回折格子21を反射型
回折格子22に置き換え、スリット31またはスリット33
と, 受光素子32とからなる受光手段3を、反射型回折格
子22に対して光源11と同じ側に配置している。動作は第
1実施例と同等であるが、光源11と受光手段3が同じ側
にあるため、電気回路等の配置構成が容易となり、全体
寸法も小さくできるメリットがある。 (実施例4)本発明の第4実施例の光学的変位測定装置
の側面図を図4に図示する。図4において、第4実施例
の光学的変位測定装置は、第2実施例の光学的変位測定
装置の構成における透過型回折格子21を反射型回折格子
22に置き換え、スリット31またはスリット33と, 受光素
子32とからなる受光手段3を、反射型回折格子22に対し
て光源11と同じ側に配置している。動作は第2実施例と
同等であるが、第3実施例と同様の理由で、電気回路等
の配置構成が容易となり、全体寸法も小さくできるメリ
ットがある。 (実施例5)先に、本発明による温度特性の補正の実施
例を説明する前に、説明の簡明化のために第1実施例で
説明した光学的変位測定装置の構成例を取り上げて、以
下に本発明による温度補正の原理ついて説明する。 (温度補正の原理)図10において、本発明による温度補
正手段を備える光学式変位測定装置は、光源光学系1Aか
ら放射される平行な可干渉光L11bに対して格子ベクトル
に平行な方向に移動する第2変位測定用回折格子2Bを可
干渉光L11bを回折する透過型の基準回折格子25とこの基
準回折格子25が形成される基板25a と線膨張係数が異な
る材質からなる基板26a 上に形成される参照回折格子26
とを平行に並べて置くことにより構成する。また、この
基準回折格子25と参照回折格子26との2つの回折格子の
目盛りは予め定められた基準温度T0で一致させておき、
温度変化ΔT に起因する基板25a,26a の伸縮により生じ
る2つの回折格子25,26 の目盛りのずれによる信号光の
位相差によって、回折格子基板25a,26a の温度T(=T+Δ
T)を検知し、その結果を変位測定値にフィードバックす
ることにより温度補正を行う。
With this configuration, the light receiving means 3 is provided with the light source 11
The coherent parallel light L11b, (L11e, L11f) irradiated on the reflection type diffraction grating 22 is reflected and diffracted, and the interference lights DL201 and DL202 formed by the interference of the diffracted lights with each other. Can be received. FIG. 3 is a side view of an optical displacement measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, the optical displacement measuring apparatus according to the third embodiment is different from the optical displacement measuring apparatus according to the first embodiment in that the transmission type diffraction grating 21 is replaced with a reflection type diffraction grating 22, and a slit 31 or a slit 33 is provided.
The light receiving means 3 including the light receiving element 32 and the light receiving element 32 are arranged on the same side as the light source 11 with respect to the reflection type diffraction grating 22. The operation is the same as that of the first embodiment, but the light source 11 and the light receiving means 3 are on the same side, so that the arrangement and configuration of the electric circuit and the like are easy and the overall size can be reduced. (Embodiment 4) A side view of an optical displacement measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 4, the optical displacement measuring apparatus according to the fourth embodiment differs from the optical displacement measuring apparatus according to the second embodiment in that the transmission type diffraction grating 21 is replaced by the reflection type diffraction grating.
Instead of the light source 11, the light receiving unit 3 including the slit 31 or the slit 33 and the light receiving element 32 is arranged on the same side as the light source 11 with respect to the reflective diffraction grating 22. The operation is the same as that of the second embodiment, but for the same reason as in the third embodiment, there is an advantage that the arrangement and configuration of the electric circuit and the like can be simplified and the overall size can be reduced. (Embodiment 5) Before describing the embodiment of the temperature characteristic correction according to the present invention, an example of the configuration of the optical displacement measuring device described in the first embodiment will be taken up for the sake of simplicity. Hereinafter, the principle of the temperature correction according to the present invention will be described. (Principle of Temperature Correction) In FIG. 10, the optical displacement measuring device including the temperature correcting means according to the present invention moves in the direction parallel to the lattice vector with respect to the parallel coherent light L11b emitted from the light source optical system 1A. The second displacement measuring diffraction grating 2B is formed on a transmission type reference diffraction grating 25 for diffracting the coherent light L11b and a substrate 26a made of a material having a different linear expansion coefficient from a substrate 25a on which the reference diffraction grating 25 is formed. Reference grating 26
And are arranged in parallel. Also, the scales of the two diffraction gratings, the reference diffraction grating 25 and the reference diffraction grating 26, are matched at a predetermined reference temperature T0,
The temperature T (= T + Δ) of the diffraction grating substrates 25a and 26a is determined by the phase difference of the signal light due to the displacement of the scale of the two diffraction gratings 25 and 26 caused by the expansion and contraction of the substrates 25a and 26a caused by the temperature change ΔT.
T) is detected, and the temperature is corrected by feeding back the result to the displacement measurement value.

【0041】以下に、温度補正の原理を説明する。尚、
ここでは、変位量を測定するための回折格子を基準回折
格子25、温度補正をするための回折格子を参照回折格子
26と呼ぶ。基準回折格子25の基板25a,参照回折格子26の
基板26a について、表1の様に緒量を定義する。
The principle of the temperature correction will be described below. still,
Here, the diffraction grating for measuring the amount of displacement is the reference diffraction grating 25, and the diffraction grating for temperature correction is the reference diffraction grating.
Call it 26. For the substrate 25a of the reference diffraction grating 25 and the substrate 26a of the reference diffraction grating 26, the parameters are defined as shown in Table 1.

【0042】[0042]

【表1】 今、温度 T=T0のとき、基準位置(例えば、図11の(C)
に図示する面Y,即ち、線膨張係数が異なる材質からなる
基板25a,26a が固定される基準位置)から変位量を計測
する着目する位置までの距離をL0とする。線膨張係数β
1,β2 が温度(T°C)によらず一定であるとすれば、温度
が T=TO+ΔT のときの各回折格子25,26 の着目する位
置の基準位置からの距離は、
[Table 1] Now, when the temperature T = T0, the reference position (for example, (C) of FIG. 11)
The distance from the plane Y shown in FIG. 2, that is, the reference position at which the substrates 25a and 26a made of materials having different linear expansion coefficients are fixed, to the target position where the displacement is measured is defined as L0. Linear expansion coefficient β
Assuming that 1, β2 is constant irrespective of the temperature (T ° C), when the temperature is T = TO + ΔT, the distance from the reference position of the target position of each diffraction grating 25,26 is

【0043】[0043]

【数5】 L1=L0+ΔL1=L0・(1+β1 ・ΔT)・・・・・(5)L1 = L0 + ΔL1 = L0 (1 + β1ΔT) (5)

【0044】[0044]

【数6】 L2=L0+ΔL2=L0・(1+β2 ・ΔT)・・・・・(6) で与えられる。従って、温度変化ΔT は、2つの回折格
子基板25a,26a の長さの差ΔL(=L2−L1) を用いること
によって、
L2 = L0 + ΔL2 = L0 (1 + β2ΔT) (6) Therefore, the temperature change ΔT is obtained by using the difference ΔL (= L2−L1) between the lengths of the two diffraction grating substrates 25a and 26a.

【0045】[0045]

【数7】 ΔT =ΔL /((β2-β1)・L0) ・・・・・(7) と表される。即ち、温度T0で同じ長さL の基準回折格子
基板25a と参照回折格子基板26a が、温度変化ΔT によ
り長さの差ΔL を生じたとき、その温度変化量ΔT は
(7)式で表される。このとき、(7) 式を (5)式に代入す
れば、基準回折格子25の長さは、
ΔT = ΔL / ((β2−β1) · L0) (7) That is, when the reference diffraction grating substrate 25a and the reference diffraction grating substrate 26a having the same length L at the temperature T0 produce a length difference ΔL due to the temperature change ΔT, the temperature change ΔT is
It is expressed by equation (7). At this time, if the expression (7) is substituted into the expression (5), the length of the reference diffraction grating 25 becomes

【0046】[0046]

【数8】 L1=L0・(1+β1 ・ΔL /((β2 −β1)・L0)) =L0+β1 ・ΔL /(β2 −β1) ・・・・・(8) で与えられる。(8) 式は、周囲の温度変化を検知するこ
となく、2つの回折格子基板25a,26a の長さの差ΔL を
測定することによって、変位測定量の温度変化を補正で
きることを意味する。
L1 = L0 · (1 + β1 · ΔL / ((β2−β1) · L0)) = L0 + β1 · ΔL / (β2−β1) (8) Equation (8) means that the temperature change of the displacement measurement amount can be corrected by measuring the difference ΔL between the lengths of the two diffraction grating substrates 25a and 26a without detecting the ambient temperature change.

【0047】即ち、周囲の温度 (T0+ΔT)における基準
位置(例えば、面Y)から変位量を計測する着目する位置
までの温度補正された真の距離Lcは、変位量を測定する
ための基準回折格子25による計測値Lmに対して、
That is, the temperature-corrected true distance Lc from the reference position (for example, the surface Y) at the ambient temperature (T0 + ΔT) to the position of interest at which the displacement is measured is determined by the reference diffraction for measuring the displacement. For the measured value Lm by the grid 25,

【0048】[0048]

【数9】 Lc=Lm+β1 ・ΔL /(β2 −β1) ・・・・・(9) で補正することができる。 (具体例)次に、本発明に関する具体的実施例を示す。
はじめに、実施例の構成について説明する。図10におい
て、第2変位測定用回折格子2Bは基準回折格子25と参照
回折格子26より構成される。基準回折格子25からの回折
光DL100Sは、スリット35を透過した後、受光素子37a と
受光素子37b で受光され、受信信号(電圧値)V37aとV3
7Bに変換される。同様に、参照回折格子26からの回折光
DL100Rは、スリット36を透過した後、受光素子38a と受
光素子38b で受光され、受信信号(電圧値)V38aとV38b
に変換される。なお、スリット35と受光素子37a,37b の
組合せは、スリット35の開口形状に配置された受光素子
アレイの構成によっても、同じ機能を実現することがで
きる。また、その他の基本構成や変位測定の原理、動作
については、実施例1〜4で説明したのと同様であるの
で、ここでは省略する。
Lc = Lm + β1ΔL / (β2−β1) (9) (Example) Next, a specific example of the present invention will be described.
First, the configuration of the embodiment will be described. In FIG. 10, the second displacement measuring diffraction grating 2B includes a reference diffraction grating 25 and a reference diffraction grating. The diffracted light DL100S from the reference diffraction grating 25 is transmitted through the slit 35, received by the light receiving elements 37a and 37b, and received signals (voltage values) V37a and V3.
Converted to 7B. Similarly, the diffracted light from the reference diffraction grating 26
After passing through the slit 36, the DL100R is received by the light receiving elements 38a and 38b, and received signals (voltage values) V38a and V38b.
Is converted to The same function can be realized by the combination of the slit 35 and the light receiving elements 37a and 37b depending on the configuration of the light receiving element array arranged in the opening shape of the slit 35. The other basic configuration, the principle of displacement measurement, and the operation are the same as those described in the first to fourth embodiments, and thus description thereof is omitted.

【0049】次に、第2変位測定用回折格子2Bの詳細構
造を図11に図示する。図11の(A) は正面図を、図11の
(B) は側面図を、図11の(C) に (B)図の部分拡大図を示
す。図11において、第2変位測定用回折格子2Bは、基板
25a の線膨張率がβ1 であって変位量を測定するための
基準回折格子25と、基板26a の線膨張率がβ2(>β1)で
あって測定した変位量に温度補正を行なうための参照回
折格子26と、これら2つの回折格子25,26 を支持するベ
ース基板27より構成される。図11の(C) において、基準
回折格子25と参照回折格子26は、面 Yでのみそれぞれ独
立にベース基板27に固定されており、これらの部材25,2
6,27は、一体となって変位量を計測する被計測体に取り
付けられ、回折格子25,26 の格子ベクトルに平行な方向
に、同時に移動することができる。基準回折格子25と参
照回折格子26との間、および、面 Xは固定されておら
ず、温度変化に対して各部材25,26,27はそれぞれの線膨
張率にしたがって独立に伸縮することができる。さら
に、基準回折格子25と参照回折格子26の開放端側には、
測定用格子MLと適当な距離をおいて、温度補正用格子CL
を用意することもできる。
Next, the detailed structure of the second displacement measuring diffraction grating 2B is shown in FIG. 11A is a front view, and FIG.
11B is a side view, and FIG. 11C is a partially enlarged view of FIG. In FIG. 11, the second displacement measuring diffraction grating 2B is
The reference diffraction grating 25 for measuring the amount of displacement when the linear expansion coefficient of 25a is β1 and the reference for performing temperature correction on the measured amount of displacement when the linear expansion coefficient of the substrate 26a is β2 (> β1) It comprises a diffraction grating 26 and a base substrate 27 that supports these two diffraction gratings 25,26. In FIG. 11C, the reference diffraction grating 25 and the reference diffraction grating 26 are independently fixed to the base substrate 27 only on the surface Y, and these members 25, 2
6 and 27 are integrally attached to an object to be measured for measuring the amount of displacement, and can simultaneously move in directions parallel to the grating vectors of the diffraction gratings 25 and 26. Between the reference diffraction grating 25 and the reference diffraction grating 26, and the surface X are not fixed, and each member 25, 26, 27 can expand and contract independently in response to a temperature change according to its linear expansion coefficient. it can. Furthermore, on the open end side of the reference diffraction grating 25 and the reference diffraction grating 26,
At an appropriate distance from the measurement grid ML, the temperature correction grid CL
Can also be prepared.

【0050】温度(T=T0) のときは、2つの回折格子2
5,26 の固定端(例えば面Y)から温度補正用格子CLまで
の距離は、いずれもL0であるが、温度(T=T0+ΔT)のと
きは、それぞれ (5)式,(6)式で表されるL1,L2 となる。
尚、スリット35と受光素子37a,37b の組合せは、スリッ
ト35の開口形状に配置された受光素子アレイの構成によ
っても、同じ機能を実現することができる。
When the temperature (T = T0), two diffraction gratings 2
The distance from the fixed end (for example, the surface Y) of each of the 5,26 to the temperature correction grating CL is L0, but when the temperature is (T = T0 + ΔT), the distances are expressed by the equations (5) and (6), respectively. L1 and L2 represented.
The same function can be realized by the combination of the slit 35 and the light receiving elements 37a and 37b by the configuration of the light receiving element array arranged in the opening shape of the slit 35.

【0051】次に、説明の便宜のための前提条件を示
す。この条件は一例であり、必要な機能を実現する条件
はこの限りではない。 (1) 光学式変位測定装置の使用温度範囲を、Tmin<T <
Tmaxとし、温度補正に用いる基準温度は、T0≦Tminとす
る。 (2) T=T0のとき、基準回折格子25と参照回折格子26
は、同じ格子周期を有し、かつ、進行方向の開口位置も
一致するものとする。 (変位量の位置検出方法)次に、変位量の位置信号の検
出方法について説明する。図12は、基準回折格子25を透
過した光を受光する点線で図示される受光素子37a と受
光素子37b 、および、この受光素子37a,37b の前面に置
かれた実線で図示されるスリット35を示す。受光素子37
a,37b は進行方向に平行に2列に配置され、それぞれ、
スリット35の開口部を透過する光を受光する。スリット
35の開口部は、進行方向に周期p/2で開口幅wの開口列
が距離dだけずれた状態で2つ平行に並び、これらの開
口列を透過した光が受光素子37a,37b で受光される。
Next, the prerequisites for convenience of explanation are shown. This condition is an example, and the condition for realizing a necessary function is not limited to this. (1) Set the operating temperature range of the optical displacement measuring device to Tmin <T <
Let Tmax be the reference temperature used for temperature correction, T0 ≦ Tmin. (2) When T = T0, the reference diffraction grating 25 and the reference diffraction grating 26
Have the same lattice period, and the opening positions in the traveling direction also match. (Method of Detecting Position of Displacement Amount) Next, a method of detecting a position signal of the displacement amount will be described. FIG. 12 shows a light receiving element 37a and a light receiving element 37b shown by dotted lines for receiving light transmitted through the reference diffraction grating 25, and a slit 35 shown by a solid line placed on the front surface of the light receiving elements 37a and 37b. Show. Light receiving element 37
a, 37b are arranged in two rows parallel to the direction of travel,
Light transmitted through the opening of the slit 35 is received. slit
The 35 apertures are arranged in parallel with two rows of apertures having an aperture width w at a period p / 2 in the traveling direction and shifted by a distance d. Light transmitted through these aperture rows is received by the light receiving elements 37a and 37b. Is done.

【0052】いま、基準回折格子25の格子周期をpとす
ると、その回折光DL100Sにより発生する干渉縞DL201S
は、周期p/2の強弱の正弦波パターンを有する。従っ
て、基準回折格子25の移動に伴って受光素子37a が受け
る受信信号V37aも、周期p/2で変化する正弦波またはそ
れに近いパターンが現れる(図12の(B) の実線で図
示)。さらに、基準回折格子25が右に移動する場合に
は、受光素子37b が受ける受信信号v37bは、受信信号v3
7aのパターンを距離dだけX方向に平行移動したパター
ンとなる(図12の(B) の点線で図示)。受信信号V37a,v
37b が正弦波であって、開口幅wが十分小さい場合に、
距離d=p/8(位相でπ/2相当)とすれば、近似的に、
Now, assuming that the grating period of the reference diffraction grating 25 is p, an interference fringe DL201S generated by the diffracted light DL100S.
Has a strong sine wave pattern with a period p / 2. Accordingly, the received signal V37a received by the light receiving element 37a in accordance with the movement of the reference diffraction grating 25 also has a sine wave or a pattern similar to the sine wave that changes with the period p / 2 (shown by a solid line in FIG. 12B). Further, when the reference diffraction grating 25 moves to the right, the reception signal v37b received by the light receiving element 37b becomes the reception signal v3
This is a pattern obtained by translating the pattern 7a in the X direction by a distance d (illustrated by a dotted line in FIG. 12B). Received signal V37a, v
If 37b is a sine wave and the aperture width w is sufficiently small,
If the distance d = p / 8 (equivalent to π / 2 in phase), approximately

【0053】[0053]

【数10】 V37a=V0・[1+cos(4πX/p)]・・・(10)## EQU10 ## V37a = V0. [1 + cos (4.pi.X / p)] (10)

【0054】[0054]

【数11】 V37b=V0・[1+sin(4πX/p)]・・・(11) と表すことができる。このように位相がπ/2ずれた2つ
の信号V37a,V37b を得ることによって、基準回折格子25
の位置と移動方向を決めることができる。
V37b = V0 · [1 + sin (4πX / p)] (11) By obtaining two signals V37a and V37b whose phases are shifted by π / 2, the reference diffraction grating 25
Position and moving direction can be determined.

【0055】この動作の一例を図13に図示する増減表
と、図14に図示するブロック図により説明する。V37aの
ピーク位置を基準として、回折格子が左右に移動する場
合のV37aとV37bの信号の増減を図13に図示する。まず、
図14において、増減判定器53aにより、V37aのピークを
検出する。このとき、V37bが単調増加の傾向であれば、
基準回折格子25は右に移動していることを意味する(図
13の(A) 増減表)ので、ピークカウンタ値N1を1増加さ
せる。また、V37bが単調減少の傾向であれば、回折格子
25は左に移動していることを意味する(図13の(A) 増減
表)ので、ピークカウンタ値N1を1減少させる。このピ
ークカウンタ値N1を、基準回折格子25の基準位置からの
ピーク値を加算したものとすれば、基準回折格子25の粗
位置を(N1・p/2) と表すことができる。
An example of this operation will be described with reference to an increase / decrease table shown in FIG. 13 and a block diagram shown in FIG. FIG. 13 illustrates the increase and decrease of the signals of V37a and V37b when the diffraction grating moves left and right with reference to the peak position of V37a. First,
In FIG. 14, the peak of V37a is detected by the increase / decrease determiner 53a. At this time, if V37b tends to increase monotonically,
This means that the reference diffraction grating 25 has moved to the right (see FIG.
13 (A) Change table), the peak counter value N1 is increased by one. If V37b tends to decrease monotonically, the diffraction grating
Since 25 indicates that it is moving to the left ((A) increase / decrease table in FIG. 13), the peak counter value N1 is decreased by one. If the peak counter value N1 is obtained by adding the peak value from the reference position of the reference diffraction grating 25, the coarse position of the reference diffraction grating 25 can be expressed as (N1 · p / 2).

【0056】次に、V37aとv37bの2つの値から、スリッ
ト格子周期p/2以下の位置Xg1を決定できる。この結果
として、基準回折格子25の位置を、
Next, from the two values V37a and v37b, the position Xg1 of the slit grating period p / 2 or less can be determined. As a result, the position of the reference diffraction grating 25 is

【0057】[0057]

【数12】 X1 =N1・p/2+XgI ・・・・・・・・・・(12) と求めることができる。 (温度補正方法)次に、温度補正の方法について説明す
る。温度補正をおこなうために、第2変位測定用回折格
子2Bは、基準回折格子25と線膨張率の異なる参照回折格
子26とを用いる。図11に図示する様に、光源11から出射
された可干渉光L11bは、基準回折格子25と参照回折格子
26とを同時に照射する。ここで、それぞれの温度補正用
格子CLに着目する。温度 T=T0のとき、図15の(A) に図
示する様に、2つの回折格子25,26 は同じ周期を持ち、
開口位置も一致しており、回折格子25,26 の固定端(例
えば、面 Y)から温度補正用格子CLまでの距離はL0で一
致する。このときに第2変位測定用回折格子2Bが動く
と、受光素子37a,37b が受光する信号は図15の(B) に図
示する様に、まったく同じものとなる。次に、温度が T
=T0+ΔT の場合には、図16の(A) に図示する様に2つ
の回折格子25,26 は、温度変化ΔT に応じてそれぞれの
線膨張率β1,β2 に従って変化し、固定端(面 Y) から
温度補正用格子CLまでの距離は、それぞれL1,L2 とな
り、2つの回折格子25,26 上の温度補正用格子CLの位置
は距離ΔL =L2−L1だけずれる(図16の(B))。この様
に、2つの回折格子25,26 の線膨張率の差に応じて生じ
る温度変化による格子の位置ずれΔL を検出することに
より、(7) 式より温度変化量ΔT に換算でき、(8) 式に
より長さの測定値に対する温度補正を行うことが可能と
なる。また、T0≦Tminと設定することにより、格子の
位置ずれΔL は常に正の値とすることができるので、信
号処理の場合分けを減らすことができる利点がある。 (他の温度補正方法)図18において、基準回折格子25
は、基準回折格子列と平行にに並んで予め定められた位
置(L0)に補正位置格子28を配備することができる。
X1 = N1 · p / 2 + XgI (12) (Temperature Correction Method) Next, a temperature correction method will be described. To perform the temperature correction, the second displacement measuring diffraction grating 2B uses a reference diffraction grating 25 and a reference diffraction grating 26 having different linear expansion coefficients. As shown in FIG. 11, the coherent light L11b emitted from the light source 11 includes a reference diffraction grating 25 and a reference diffraction grating 25.
And at the same time. Here, attention is paid to each temperature correction grating CL. When the temperature T = T0, the two diffraction gratings 25 and 26 have the same period, as shown in FIG.
The aperture positions also match, and the distance from the fixed end (for example, the surface Y) of the diffraction gratings 25 and 26 to the temperature correction grating CL matches L0. When the second displacement measuring diffraction grating 2B moves at this time, the signals received by the light receiving elements 37a and 37b become exactly the same as shown in FIG. Next, if the temperature is T
In the case of = T0 + ΔT, as shown in FIG. 16A, the two diffraction gratings 25 and 26 change in accordance with the respective linear expansion coefficients β1 and β2 according to the temperature change ΔT, and the fixed end (surface Y ) To the temperature correction grating CL are L1 and L2, respectively, and the position of the temperature correction grating CL on the two diffraction gratings 25 and 26 is shifted by a distance ΔL = L2−L1 (FIG. 16B). ). As described above, by detecting the displacement ΔL of the grating due to the temperature change caused by the difference between the linear expansion coefficients of the two diffraction gratings 25 and 26, it can be converted into the temperature change ΔT from the equation (7). ) Allows temperature compensation for the measured length. Also, by setting T0 ≦ Tmin, the lattice displacement ΔL can always be a positive value, and thus there is an advantage that the number of signal processing cases can be reduced. (Other temperature correction method) In FIG.
The correction position grating 28 can be provided at a predetermined position (L0) in parallel with the reference diffraction grating array.

【0058】かかる構成により、補正位置格子28からの
光信号を読み取るタイミング位置で基準回折格子25およ
び参照回折格子26の受光信号DL201S,DL201R を読み取
る。この結果、基準回折格子25および参照回折格子26の
一端部(例えば、面Y)を第3の共通部材27に固定した位
置から一定距離離れた固定位置L0で変位量Xを測定およ
びその温度補正を行うことができる。なお、このときの
受光手段は、図示省略されているが、スリット35,36 と
受光素子37a,37b,38a,38b および補正位置格子28からの
光信号を受光する受光素子37c と、を備えて構成され
る。そして、この受光素子37a,37b,37c,38a,38b は例え
ばCCD などのアレイセンサを用い、アレイセンサ上の受
光量を順次呼び出して、補正位置格子28の光信号の読み
込みと同じタイミングで受光素子37a,37b,38a,38b の受
光量を読み込むことにより、一定の距離L0の温度変化Δ
T によるずれ量を計測して温度補正を行うことができ
る。
With this configuration, the light receiving signals DL201S and DL201R of the reference diffraction grating 25 and the reference diffraction grating 26 are read at the timing where the optical signal from the correction position grating 28 is read. As a result, the displacement X is measured at a fixed position L0 that is a fixed distance away from the position where one end (for example, the surface Y) of the reference diffraction grating 25 and the reference diffraction grating 26 is fixed to the third common member 27, and its temperature is corrected. It can be performed. Although not shown, the light receiving means at this time includes slits 35 and 36, light receiving elements 37a, 37b, 38a and 38b, and a light receiving element 37c for receiving an optical signal from the correction position grating 28. Be composed. The light receiving elements 37a, 37b, 37c, 38a, and 38b use an array sensor such as a CCD, for example, and sequentially call the amount of light received on the array sensor and read the light receiving elements at the same timing as the reading of the optical signal of the correction position grid 28. By reading the amount of received light at 37a, 37b, 38a, 38b, the temperature change Δ
The temperature can be corrected by measuring the amount of deviation due to T.

【0059】本発明による温度補正方法は、実施例1の
構成で説明したが、変位測定用回折格子2Aに替わって、
基準回折格子25と線膨張率β1,β2 が異なる参照回折格
子26からなる第2変位測定用回折格子2Bを用いることに
より、実施例1と同様に、回折格子の基板25a,26a の温
度特性の影響を補正することができる。
Although the temperature correction method according to the present invention has been described with reference to the configuration of the first embodiment, instead of the displacement measuring diffraction grating 2A,
By using the second displacement measuring diffraction grating 2B composed of the reference diffraction grating 25 and the reference diffraction gratings 26 having different linear expansion coefficients β1 and β2, the temperature characteristics of the diffraction grating substrates 25a and 26a can be The effect can be corrected.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明によれば、回折格子による回折光
の干渉信号を利用することにより、格子周期以下の分解
能を有する光学式変位測定装置を構成することができ
る。装置に要求される分解能に対し、従来比べて回折格
子の格子周期を大きく取ることができるため、安価に製
作することが可能となる。また、他の従来技術の光学式
変位測定装置と較べて、第1変位測定用回折格子への入
射光が垂直光のとき、可干渉平行光を用いているので、
光学部品点数の削減とともに光学的位置決めの自由度が
広くとれると言う特徴を有し、少ない光学部品で可干渉
平行光を用い、予め定められた格子周期をもつ第1変位
測定用回折格子を用いて、光学的に第1変位測定用回折
格子の周期以上に高い分解能を実現する光学式変位測定
装置を提供することができる。
According to the present invention, an optical displacement measuring device having a resolution equal to or less than the grating period can be constructed by utilizing the interference signal of the diffracted light by the diffraction grating. Since the grating period of the diffraction grating can be made larger than the conventional resolution required for the device, it can be manufactured at low cost. Also, as compared with other conventional optical displacement measuring devices, when the incident light to the first displacement measuring diffraction grating is vertical light, coherent parallel light is used,
It has the feature that the degree of freedom of optical positioning can be widened along with the reduction of the number of optical parts, and it uses a coherent parallel light with a small number of optical parts and uses a first displacement measuring diffraction grating having a predetermined grating period. Thus, it is possible to provide an optical displacement measuring device that optically achieves a resolution higher than the period of the first displacement measuring diffraction grating.

【0061】また、本発明によれば、温度センサを独立
に設置することなしに、変位測定値に対する温度補正を
行なうことが可能となる。
Further, according to the present invention, it is possible to perform temperature correction on the measured displacement value without separately installing a temperature sensor.

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

【図1】本発明の第1実施例による光学式変位測定装置
の要部構成図であり、(A) は正面図、(B) は側面図
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an optical displacement measuring device according to a first embodiment of the present invention, (A) is a front view, and (B) is a side view.

【図2】図2は第2実施例による光学式変位測定装置の
要部構成図であり、(A) は正面図、(B) は側面図
FIGS. 2A and 2B are main configuration diagrams of an optical displacement measuring device according to a second embodiment, wherein FIG. 2A is a front view and FIG.

【図3】第3実施例による光学式変位測定装置の要部構
成図
FIG. 3 is a main part configuration diagram of an optical displacement measuring device according to a third embodiment.

【図4】第4実施例による光学式変位測定装置の要部構
成図
FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of an optical displacement measuring device according to a fourth embodiment.

【図5】スリットの正面図FIG. 5 is a front view of a slit.

【図6】回折格子による回折光の発生と干渉縞の形成を
説明する説明図
FIG. 6 is an explanatory view illustrating generation of diffracted light and formation of interference fringes by a diffraction grating.

【図7】回折格子による回折光の発生を説明する説明図FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating generation of diffracted light by a diffraction grating.

【図8】±1次回折光の干渉縞が形成される領域の説明
FIG. 8 is an explanatory diagram of a region where interference fringes of ± 1st-order diffracted light are formed.

【図9】斜めからの入射光による干渉縞が形成される領
域の説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram of a region where interference fringes due to obliquely incident light are formed;

【図10】温度補正手段を有する第5実施例による光学式
変位測定装置の要部構成図であり、(A) は正面図、(B)
は側面図
FIGS. 10A and 10B are main part configuration diagrams of an optical displacement measuring device according to a fifth embodiment having temperature correction means, where FIG. 10A is a front view and FIG.
Is a side view

【図11】基準回折格子および参照回折格子を有する第1
変位測定用回折格子の要部構成図であり、(A) は正面
図、(B) は側面図、(C) は部分拡大図
FIG. 11 shows a first diffraction grating having a reference diffraction grating and a reference diffraction grating.
It is a key block diagram of the diffraction grating for displacement measurement, (A) is a front view, (B) is a side view, (C) is a partially enlarged view.

【図12】スリットの正面図および受信信号の検出特性図
であり、(A) は正面図、(B) は受信信号の検出特性図
12A and 12B are a front view of a slit and a detection characteristic diagram of a reception signal, wherein FIG. 12A is a front view and FIG. 12B is a detection characteristic diagram of a reception signal.

【図13】第2変位測定用回折格子の移動による受信信号
の増減特性図
FIG. 13 is a graph showing an increase / decrease characteristic of a received signal due to movement of the second displacement measuring diffraction grating.

【図14】位置信号生成を説明するブロック図FIG. 14 is a block diagram illustrating position signal generation.

【図15】温度T=T0での第2変位測定用回折格子の部分拡
大図および受信信号の検出特性図であり、(A) は部分拡
大図、(B) は受信信号の検出特性図
15A and 15B are a partially enlarged view of a second displacement measuring diffraction grating and a reception signal detection characteristic diagram at a temperature T = T0, where FIG. 15A is a partially enlarged view and FIG. 15B is a reception signal detection characteristic diagram.

【図16】温度T=T0+ΔT での第1変位測定用回折格子の
部分拡大図および受信信号の検出特性図であり、(A) は
部分拡大図、(B) は受信信号の検出特性図
16A and 16B are a partially enlarged view of a first displacement measuring diffraction grating and a reception signal detection characteristic diagram at a temperature T = T0 + ΔT, where FIG. 16A is a partially enlarged view and FIG. 16B is a reception signal detection characteristic diagram.

【図17】位置信号の温度補正を説明するブロック図FIG. 17 is a block diagram illustrating temperature correction of a position signal.

【図18】他の温度補正方法を説明する第2変位測定用回
折格子の部分拡大図
FIG. 18 is a partially enlarged view of a second displacement measuring diffraction grating for explaining another temperature correction method.

【図19】従来技術による光学式変位測定装置の要部構成
FIG. 19 is a configuration diagram of a main part of an optical displacement measuring device according to a conventional technique.

【図20】従来技術による他の光学系の説明図FIG. 20 is an explanatory diagram of another optical system according to the related art.

【図21】従来技術による他の光学式変位測定装置の要部
構成図
FIG. 21 is a main part configuration diagram of another optical displacement measuring device according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A,1B 光源光学系 11 光源 12 レンズ 13 2分岐回折格子 14 導光板 14A 反射面 15 遮光板 2A,2B,21 透過型回折格子 22 反射型回折格子 23 可動スリット 3,3S,3R73 受光手段 31,33,35,36 スリット 32,32A,32B,37a,37b,37c,38a,38b 受光素子 4,4B,58S,58R 位置検出手段 51a,52b 受光素子の受信信号 53a,53b 増減判定器 54 ピーク検出器 55 移動方向検出器 56 位相判定器 57 ピークカウンタ 58S,58R,81,82 位置信号生成器 71 回折格子 72 発光手段 74 第1結像手段 75 第2結像手段 76a,76b ハーフミラー 77a 〜77d 反射器 78 位置検出部 83 位置ズレ量検出器 84 温度換算器 85 位置信号の温度補正器 A ビーム幅 L0 温度T0の距離 L1 温度T の基準回折格子の距離 L2 温度T の参照回折格子の距離 L11a〜L11f,La 可干渉光 DL100,Lb,DL100S,R 回折光 DL101 0次回折光 DL111,112 1次回折光 DL121,122 2次回折光 DL200 領域 DL201,DL202,DL201S,DL201R 干渉縞 m 次数 p 格子周期 q 集光位置 w,w2 干渉縞の強弱の間隔 α 入射角 θ、θ+,θ-,±θ2 回折角 λ 波長 1A, 1B Light source optical system 11 Light source 12 Lens 13 Two-branch diffraction grating 14 Light guide plate 14A Reflection surface 15 Light shield plate 2A, 2B, 21 Transmission diffraction grating 22 Reflection diffraction grating 23 Movable slit 3, 3S, 3R73 Light receiving means 31, 33,35,36 Slit 32,32A, 32B, 37a, 37b, 37c, 38a, 38b Light receiving element 4,4B, 58S, 58R Position detecting means 51a, 52b Received signal of light receiving element 53a, 53b Increase / decrease determiner 54 Peak detection Device 55 Moving direction detector 56 Phase detector 57 Peak counter 58S, 58R, 81,82 Position signal generator 71 Diffraction grating 72 Light emitting means 74 First imaging means 75 Second imaging means 76a, 76b Half mirror 77a-77d Reflector 78 Position detector 83 Position deviation detector 84 Temperature converter 85 Temperature corrector for position signal A Beam width L0 Distance of temperature T0 L1 Distance of reference diffraction grating of temperature T L2 Distance of reference diffraction grating of temperature T L11a ~ L11f, La Coherent light DL100, Lb, DL100S, R Diffracted light DL101 0th order diffracted light DL111,112 1st order diffracted light DL121,122 2nd order diffracted light DL200 area DL201, DL 202, DL201S, DL201R Interference fringes m order p Lattice period q Focusing position w, w2 Interference fringe spacing α Incident angle θ, θ +, θ-, ± θ2 Diffraction angle λ Wavelength

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 哲哉 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 松添 雄二 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 辻 伸彦 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA02 AA07 AA09 AA20 BB15 DD03 DD09 EE01 EE02 FF16 FF48 FF52 FF61 HH03 JJ01 JJ02 JJ05 JJ25 LL04 LL28 LL41 LL42 QQ17 QQ51 2F103 BA01 BA02 BA10 BA31 CA02 CA08 DA01 EA05 EA15 EA17 EB01 EB11 ED21 FA12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tetsuya Saito 1-1, Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture Inside Fuji Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yuji Matsuzoe 1, Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-ku, Kanagawa Prefecture No. 1 Fuji Electric Co., Ltd. (72) Inventor Nobuhiko Tsuji No. 1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 2F065 AA02 AA07 AA09 AA20 BB15 DD03 DD09 EE01 EE02 FF16 FF48 FF52 FF61 HH03 JJ01 JJ02 JJ05 JJ25 LL04 LL28 LL41 LL42 QQ17 QQ51 2F103 BA01 BA02 BA10 BA31 CA02 CA08 DA01 EA05 EA15 EA17 EB01 EB11 ED21 FA12

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】可干渉光を放射する光源と,この光源の放
射光から平行な可干渉光を形成する光学素子と,を備え
てなる光源光学系と、 この光源光学系から放射される平行な可干渉光に対して
格子ベクトルに平行な方向に移動し、前記可干渉光を回
折する透過型の第1変位測定用回折格子と、 前記可干渉光がこの第1変位測定用回折格子により回折
された回折光が互いに干渉することによって形成される
干渉光を受光する受光手段と、 この受光手段の出力信号から、第1変位測定用回折格子
の相対移動位置を検出する第1位置検出手段と、を備え
る、 ことを特徴とする光学式変位測定装置。
1. A light source optical system comprising: a light source which emits coherent light; and an optical element which forms parallel coherent light from the light emitted from the light source; and a parallel light source emitted from the light source optical system. A first displacement measuring diffraction grating of a transmission type that moves in a direction parallel to the lattice vector with respect to the coherent light and diffracts the coherent light; Light receiving means for receiving interference light generated by the diffracted diffracted lights interfering with each other; and first position detecting means for detecting a relative movement position of the first displacement measuring diffraction grating from an output signal of the light receiving means. An optical displacement measuring device, comprising:
【請求項2】可干渉光を放射する光源と,この光源の放
射光から平行な可干渉光を形成する光学素子と,を備え
てなる光源光学系と、 この光源光学系から放射される平行な可干渉光に対して
格子ベクトルに平行な方向に移動し、前記可干渉光を回
折する透過型の変位測定用の回折格子(以下、基準回折
格子と略称する)と、この基準回折格子が形成される基
板と線膨張係数が異なる材質からなる基板上に形成され
温度補正用の回折格子(以下、参照回折格子と略称す
る)とを備えてなる第2変位測定用回折格子と、 前記可干渉光がこの基準回折格子および参照回折格子に
よりそれぞれが回折されて形成される回折光がそれぞれ
互いに干渉することによって形成される基準干渉光およ
び参照干渉光を受光する基準受光手段と、参照受光手段
と、 これらの受光手段で検出する出力信号から、第2変位測
定用回折格子による温度補正された相対移動位置を検出
する第2位置検出手段と、を備える、 ことを特徴とする光学式変位測定装置。
2. A light source optical system comprising: a light source that emits coherent light; and an optical element that forms parallel coherent light from the light emitted from the light source; A transmissive displacement measuring diffraction grating (hereinafter abbreviated as a reference diffraction grating) that moves in a direction parallel to the grating vector with respect to the coherent light and diffracts the coherent light; A second displacement measurement diffraction grating formed on a substrate made of a material having a different linear expansion coefficient from a substrate to be formed, the diffraction grating being provided with a temperature-correcting diffraction grating (hereinafter abbreviated as a reference diffraction grating); Reference light receiving means for receiving a reference interference light and a reference interference light formed by interference of diffracted lights formed by diffracting interference light by the reference diffraction grating and the reference diffraction grating, respectively, and a reference light receiving means When From the output signal to be detected by these light receiving means comprises a second position detecting means for detecting the temperature corrected relative movement position of the second displacement-measuring diffraction grating, the optical displacement measuring apparatus, characterized in that.
【請求項3】請求項1および請求項2に記載の光学式変
位測定装置において、受光手段の受光面は、干渉光が形
成する干渉縞の間隔と一致する間隔を有する格子をスリ
ット状に配置する、 ことを特徴とする光学式変位測定装置。
3. The optical displacement measuring device according to claim 1, wherein the light receiving surface of the light receiving means has a slit-like grating having an interval corresponding to an interval between interference fringes formed by interference light. An optical displacement measuring device.
【請求項4】請求項1および請求項2に記載の光学式変
位測定装置において、光源光学系は、光源からの可干渉
平行光を2つの平行光に分割し、この分割した平行光を
第1、第2変位測定用回折格子面の異なる位置・方向か
ら照射する光学系を備える、ことを特徴とする光学式変
位測定装置。
4. The optical displacement measuring apparatus according to claim 1, wherein the light source optical system divides the coherent parallel light from the light source into two parallel lights, and divides the split parallel light into a second parallel light. 1. An optical displacement measuring device, comprising: an optical system for irradiating a second displacement measuring diffraction grating surface from different positions and directions.
【請求項5】請求項4に記載の光学式変位測定装置にお
いて、 平行光を第1、第2変位測定用回折格子面の異なる位置
・方向から照射する光学系は、光源からの可干渉平行光
を回折し2つの回折光を発生する二分岐回折格子と、こ
の分岐された回折光を反射偏向する反射面と、二分岐回
折格子のに0次透過光を遮光する遮光板と、を備える、 ことを特徴とする光学式変位測定装置。
5. An optical displacement measuring apparatus according to claim 4, wherein the optical system for irradiating the parallel light from different positions and directions of the first and second displacement measuring diffraction grating surfaces comprises a coherent parallel light source from a light source. A two-branch diffraction grating that diffracts light to generate two diffracted lights, a reflecting surface that reflects and deflects the branched diffracted light, and a light-shielding plate that shields the zero-order transmitted light in the two-branch diffraction grating is provided. An optical displacement measuring device, characterized in that:
【請求項6】請求項1ないし請求項5のいずれかの項に
記載の光学式変位測定装置において、 第1、第2変位測定用回折格子は、透過型回折格子の代
わりに反射型回折格子を備え、 受光手段は、光源側と同じ側に配備し、反射型回折格子
に照射される可干渉平行光が反射・回折し、この回折光
が互いに干渉して形成される干渉光を受光する、ことを
特徴とする光学式変位測定装置。
6. An optical displacement measuring apparatus according to claim 1, wherein said first and second displacement measuring diffraction gratings are reflection type diffraction gratings instead of transmission type diffraction gratings. The light receiving means is disposed on the same side as the light source side, and receives coherent parallel light reflected on the reflection type diffraction grating, reflects and diffracts the light, and receives interference light formed by interference of the diffracted lights with each other. An optical displacement measuring device, characterized in that:
【請求項7】請求項2に記載の光学式変位測定装置にお
いて、 基準回折格子および参照回折格子の基板は、平行に配置
し、これら基準回折格子および参照回折格子の一端部を
第3の共通部材に固定する、 ことをことを特徴とする光学式変位測定装置。
7. The optical displacement measuring apparatus according to claim 2, wherein the substrates of the reference diffraction grating and the reference diffraction grating are arranged in parallel, and one ends of the reference diffraction grating and the reference diffraction grating are connected to a third common substrate. An optical displacement measuring device fixed to a member.
【請求項8】請求項2に記載の光学式変位測定装置にお
いて、 基準回折格子および参照回折格子の格子周期は、予め定
められた基準温度で一致する、ことを特徴とする光学式
変位測定装置。
8. The optical displacement measuring device according to claim 2, wherein the grating periods of the reference diffraction grating and the reference diffraction grating coincide at a predetermined reference temperature. .
【請求項9】請求項8に記載の光学式変位測定装置にお
いて、 予め定められた基準温度は、光学式変位測定装置の許容
使用温度範囲の外側に設定する、ことを特徴とする光学
式変位測定装置。
9. The optical displacement measuring device according to claim 8, wherein the predetermined reference temperature is set outside an allowable operating temperature range of the optical displacement measuring device. measuring device.
【請求項10】請求項2または請求項7、8のいずれかの
項に記載の光学式変位測定装置において、 基準回折格子は、基準回折格子列に並んで予め定められ
た位置に補正位置格子を配備する、ことを特徴とする光
学式変位測定装置。
10. The optical displacement measuring apparatus according to claim 2, wherein the reference diffraction grating is arranged at a predetermined position along the reference diffraction grating row. An optical displacement measuring device, comprising:
JP2001140254A 2001-03-21 2001-05-10 Optical displacement measuring instrument Pending JP2002350191A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001140254A JP2002350191A (en) 2001-03-21 2001-05-10 Optical displacement measuring instrument

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-79781 2001-03-21
JP2001079781 2001-03-21
JP2001140254A JP2002350191A (en) 2001-03-21 2001-05-10 Optical displacement measuring instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002350191A true JP2002350191A (en) 2002-12-04

Family

ID=26611624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001140254A Pending JP2002350191A (en) 2001-03-21 2001-05-10 Optical displacement measuring instrument

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002350191A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014055920A (en) * 2012-09-14 2014-03-27 Omron Corp Confocal measurement device
EP3012591A1 (en) 2014-10-23 2016-04-27 Mitutoyo Corporation Optical encoder

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014055920A (en) * 2012-09-14 2014-03-27 Omron Corp Confocal measurement device
EP3012591A1 (en) 2014-10-23 2016-04-27 Mitutoyo Corporation Optical encoder
US10831035B2 (en) 2014-10-23 2020-11-10 Mitutoyo Corporation Optical encoder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4037903B2 (en) Relative movement detector
EP0589477B1 (en) Rotation information detection apparatus
KR101876816B1 (en) Displacement detecting device
JP5241806B2 (en) Apparatus and method for surface contour measurement
JP2007040994A (en) Interference measuring system
JP5804899B2 (en) Optical angle measuring device
JP2022530149A (en) Displacement measuring device, displacement measuring method and photolithography device
US8742322B2 (en) Encoder and interferometer that generate M-phase signals by multiplying N-phase signals by M coefficient sets, where N is not less than 6 and M is not smaller than 2
JP3977126B2 (en) Displacement information detector
US7349102B2 (en) Methods and apparatus for reducing error in interferometric imaging measurements
JP2003247867A (en) Grating interference type displacement measuring apparatus
JPH1038517A (en) Optical displacement measuring instrument
JP2002350191A (en) Optical displacement measuring instrument
JP4404184B2 (en) Displacement detector
JP6251126B2 (en) Displacement detector
JP4798911B2 (en) Diffraction interference type linear scale
EP0486050B1 (en) Method and apparatus for measuring displacement
JP5511556B2 (en) Inclination sensor, processing apparatus including the same, and method for manufacturing workpiece
JP2020012784A (en) Optical angle sensor
JPS6128923B2 (en)
JP4404185B2 (en) Displacement detector
WO2016143694A1 (en) Reflection-type encoder
JP2000097650A (en) Device for measuring shape of aspheric surface
JPS6234246Y2 (en)
JP3146282B2 (en) Hologram scale, manufacturing apparatus thereof, and moving body with hologram scale