JP2003322552A - Light receiving-emitting composite unit and displacement detecting device - Google Patents

Light receiving-emitting composite unit and displacement detecting device

Info

Publication number
JP2003322552A
JP2003322552A JP2002127527A JP2002127527A JP2003322552A JP 2003322552 A JP2003322552 A JP 2003322552A JP 2002127527 A JP2002127527 A JP 2002127527A JP 2002127527 A JP2002127527 A JP 2002127527A JP 2003322552 A JP2003322552 A JP 2003322552A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
unit
diffraction grating
polarization
lights
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.)
Granted
Application number
JP2002127527A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4153235B2 (en
Inventor
Hidehiro Kume
英廣 久米
Kayoko Taniguchi
佳代子 谷口
Hideaki Tamiya
英明 田宮
Akihiro Kuroda
明博 黒田
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.)
Sony Corp
Sony Manufacturing Systems Corp
Original Assignee
Sony Corp
Sony Precision Technology Inc
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 Sony Corp, Sony Precision Technology Inc filed Critical Sony Corp
Priority to JP2002127527A priority Critical patent/JP4153235B2/en
Priority to US10/414,860 priority patent/US7187449B2/en
Priority to EP03009332.2A priority patent/EP1359389B1/en
Priority to CNB031284787A priority patent/CN100462670C/en
Publication of JP2003322552A publication Critical patent/JP2003322552A/en
Priority to US11/654,815 priority patent/US7336367B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4153235B2 publication Critical patent/JP4153235B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Transform (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive and highly reliable light receiving-emitting unit and a displacement detecting device suitable for reducing the size and weight. <P>SOLUTION: This device is characterized by having a light source 51 for emitting the light, a polarized light separating part 58 for generating synthetic light by synthesizing the two light reflected from an external optical system by emitting the light to the external optical system by separating the light emitted from the light source 51 into the two light mutually different in a polarized light component, a light branching film 59 for dividing the synthetic light formed by the polarized light separating part 58 into a plurality, a polarized light part 42 for respectively passing only a prescribed polarized light component on the divided synthetic light, a lens part 41 for respectively introducing a plurality of interference light passing through the polarized light part 42 to a prescribed position, and a light receiving element 52 for generating an interference signal by respectively photoelectrically transducing the plurality of interference light introduced by the lens part 41. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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
製造装置等の可動部分における相対移動位置を検出する
ための受発光複合ユニット及びその製造方法、変位検出
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combined light emitting and receiving unit for detecting a relative movement position in a movable part of a machine tool, a semiconductor manufacturing apparatus or the like, a manufacturing method thereof, and a displacement detecting apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、工作機械や半導体製造装置等
の可動部分における相対移動位置を検出する装置とし
て、回折格子を用いた光学式の変位検出装置が知られて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical displacement detection device using a diffraction grating has been known as a device for detecting a relative movement position in a movable part such as a machine tool or a semiconductor manufacturing device.

【0003】例えば、特開昭60−98302号公報に
提案されている従来の光学式変位測定装置を図7及び図
8に示す。図7は、この従来の光学式変位測定装置10
0を模式的に示す斜視図であり、図8は、この従来の光
学式変位測定装置100を模式的に示す側面図である。
For example, a conventional optical displacement measuring device proposed in JP-A-60-98302 is shown in FIGS. 7 and 8. FIG. 7 shows this conventional optical displacement measuring device 10.
0 is a perspective view schematically showing 0, and FIG. 8 is a side view schematically showing the conventional optical displacement measuring device 100.

【0004】従来の光学式変位測定装置100は、工作
機械等の可動部分の移動にともない、図中矢印X1及び
X2方向に直線移動する回折格子101と、光を出射す
る光源102と、光源102から出射された光を2本の
ビームに分割するとともに回折格子101からの2つの
回折光を重ね合わせ干渉させるハーフミラー103と、
回折格子101で回折された回折光を反射する2つのミ
ラー104a,104bと、干渉した2つの回折光を光
電変換して干渉信号を生成するフォトディテクタ105
とを備えている。
A conventional optical displacement measuring apparatus 100 includes a diffraction grating 101 that linearly moves in the directions of arrows X1 and X2 in the figure with the movement of a movable part such as a machine tool, a light source 102 that emits light, and a light source 102. A half mirror 103 that splits the light emitted from the two beams into two beams and causes the two diffracted lights from the diffraction grating 101 to overlap and interfere with each other;
Two mirrors 104a and 104b that reflect the diffracted light diffracted by the diffraction grating 101, and a photodetector 105 that photoelectrically converts the two interfering diffracted lights to generate an interference signal.
It has and.

【0005】光源102から出射された光は、ハーフミ
ラー103により2本のビームに分割される。この2本
のビームはそれぞれ回折格子101に照射される。回折
格子101に照射された2本のビームは、この回折格子
101で夫々回折され、回折光となる(以下、この回折
光を1回回折光と称する)。この1回回折光は夫々ミラ
ー104a,104bにより反射される。ミラー104
a,104bにより反射された1回回折光は、回折格子
101に再度照射されて再度回折される(以下、この再
度回折された回折光を2回回折光と称する)。これら2
本の2回回折光は、同一の光路を経てハーフミラー10
3に入射され、夫々重ね合わされて干渉し、フォトディ
テクタ105に照射される。
The light emitted from the light source 102 is split into two beams by the half mirror 103. The two beams are applied to the diffraction grating 101, respectively. The two beams with which the diffraction grating 101 is irradiated are diffracted by the diffraction grating 101 and become diffracted light (hereinafter, this diffracted light is referred to as once diffracted light). The one-time diffracted light is reflected by the mirrors 104a and 104b, respectively. Mirror 104
The one-time diffracted light reflected by a and 104b is again irradiated on the diffraction grating 101 and diffracted again (hereinafter, this re-diffracted light is referred to as twice-diffracted light). These two
The two-time diffracted light of the book passes through the same optical path and is reflected by the half mirror 10.
The light enters the photodetector 105, and they are superposed on each other and interfere with each other, and the photodetector 105 is irradiated with the light.

【0006】このような従来の光学式変位測定装置10
0では、回折格子101における図中矢印X1、X2方
向の変位を検出することができる。すなわち、光学式変
位測定装置100では、回折格子101の移動に応じ
て、回折格子101に基づく2本の2回回折光に位相差
が生じる。このため、この光学式変位測定装置100で
は、フォトディテクタにより得られる干渉信号から2本
の2回回折光の位相差を検出することにより、工作機械
等の可動部分の移動位置を測定することができる。
Such a conventional optical displacement measuring device 10
At 0, the displacement of the diffraction grating 101 in the directions of arrows X1 and X2 in the drawing can be detected. That is, in the optical displacement measuring apparatus 100, a phase difference is generated between the two double-diffracted lights based on the diffraction grating 101 according to the movement of the diffraction grating 101. Therefore, in this optical displacement measuring apparatus 100, the moving position of the movable part of the machine tool or the like can be measured by detecting the phase difference between the two twice-diffracted lights from the interference signal obtained by the photodetector. .

【0007】また、特開昭60−98302号公報に提
案されている他の従来の光学式変位測定装置を図9及び
図10に示す。図9は、従来の光学式変位測定装置11
0模式的に示す斜視図であり、図10は、従来の光学式
変位測定装置110を模式的に示す側面図である。
Further, another conventional optical displacement measuring device proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-98302 is shown in FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows a conventional optical displacement measuring device 11
0 is a schematic perspective view, and FIG. 10 is a side view schematically showing a conventional optical displacement measuring device 110.

【0008】従来の光学式変位測定装置110は、工作
機械等の可動部分の移動にともない、図中矢印X1及び
X2方向に直線移動する回折格子111と、光を出射す
る光源112と、光源112から出射された光を2本の
ビームに分割するとともに回折格子111からの2つの
回折光を重ね合わせて干渉させるハーフミラー113
と、ハーフミラー113により分割された2本のビーム
を回折格子上111上の同一位置に照射する2つの第1
のミラー114a,114bと、回折格子111で回折
された回折光を反射する2つの第2のミラー115a,
115bと、干渉した2つの回折光を受光して干渉信号
を生成するフォトディテクタ116とを備えている。
The conventional optical displacement measuring device 110 has a diffraction grating 111 that linearly moves in the directions of arrows X1 and X2 in the figure with the movement of a movable part such as a machine tool, a light source 112 that emits light, and a light source 112. The half mirror 113 that splits the light emitted from the two beams into two beams and causes the two diffracted lights from the diffraction grating 111 to overlap and interfere with each other.
And two first beams for irradiating the two beams divided by the half mirror 113 to the same position on the diffraction grating 111.
Mirrors 114a and 114b, and two second mirrors 115a that reflect the diffracted light diffracted by the diffraction grating 111,
115b and a photodetector 116 that receives two diffracted lights that interfere and generates an interference signal.

【0009】光源112から出射された光は、ハーフミ
ラー113により2本のビームに分割される。この2本
のビームは、それぞれ第1のミラー114a,114b
に反射されて回折格子111上の同一位置に照射され
る。回折格子111に照射された2本のビームは、この
回折格子でそれぞれ回折され、1回回折光となる。1回
回折光は、それぞれ第2のミラー115a,115bに
より反射される。またこの1回回折光は、回折格子11
1に再度照射されて回折され、2回回折光となる。これ
ら2本の2回回折光は、同一の光路を経てハーフミラー
113に入射され重ね合わされて干渉し、フォトディテ
クタ116に照射される。
The light emitted from the light source 112 is split into two beams by the half mirror 113. These two beams are respectively reflected by the first mirrors 114a and 114b.
It is reflected by the laser beam and is irradiated onto the same position on the diffraction grating 111. The two beams applied to the diffraction grating 111 are diffracted by the diffraction grating, respectively, and become one-time diffracted light. The once diffracted light is reflected by the second mirrors 115a and 115b, respectively. The one-time diffracted light is transmitted to the diffraction grating 11
It is irradiated again to 1 and diffracted to become a diffracted light twice. These two two-time diffracted lights are incident on the half mirror 113 through the same optical path, and are superposed and interfere with each other, and are irradiated on the photodetector 116.

【0010】このような従来の光学式変位測定装置11
0では、回折格子111における図中矢印X1、X2方
向の変位を検出することができる。すなわち、この光学
的変位測定装置110では、回折格子111の移動に応
じて、回折格子111に基づく2本の2回回折光に位相
差が生じる。このため、光学式変位測定装置110で
は、フォトディテクタ116により得られる干渉信号か
ら2本の2回回折光の位相差を検出することにより、工
作機械等の可動部分の移動位置を測定することができ
る。
Such a conventional optical displacement measuring device 11
At 0, the displacement of the diffraction grating 111 in the directions of the arrows X1 and X2 in the figure can be detected. That is, in the optical displacement measuring device 110, a phase difference occurs between the two double-diffracted lights based on the diffraction grating 111 according to the movement of the diffraction grating 111. Therefore, in the optical displacement measuring device 110, the moving position of the movable part of the machine tool or the like can be measured by detecting the phase difference between the two twice-diffracted lights from the interference signal obtained by the photodetector 116. .

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光学式変位測定装置100、110は、製造工程に
おいて、単独に製作された各光学部品を調整しながら組
み立てる必要性があるため、各部品の仕上がり精度や特
性のばらつきに対して精密な調整を必要とし、また複雑
な工程を導入せざるを得ず、低価格化を図る上で障害と
なっていた。
However, in the above-mentioned conventional optical displacement measuring devices 100 and 110, it is necessary to assemble while individually adjusting each individually manufactured optical component in the manufacturing process. This required precise adjustments for variations in finish accuracy and characteristics, and had to introduce complicated processes, which was an obstacle to lowering prices.

【0012】また各部品の調整や締結、固定に大きなス
ベースを要し、装置全体の小型化を図ることができない
という問題点もある。
There is also a problem that a large space is required for adjusting, fastening and fixing each component, and it is impossible to downsize the entire apparatus.

【0013】更に各部品の固定時において接着剤を使用
しなければならないため、周囲の環境変化に応じて接着
状態が変化し、環境変化や経時変化に起因して各部品間
のズレが発生するおそれもある。
Furthermore, since an adhesive must be used when fixing each part, the bonding state changes according to changes in the surrounding environment, and deviations between the parts occur due to environmental changes and changes over time. There is a fear.

【0014】そこで、本発明は上述した問題点に鑑みて
提案されたものであり、その目的とするところは、低価
格で小型、軽量化に適した信頼性の高い受発光複合ユニ
ット及び変位検出装置を提供することにある。
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable light emitting and receiving composite unit suitable for size reduction and weight reduction at low cost and displacement detection. To provide a device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明に係る受発光複合
ユニットは、上述の課題を解決するために、光を出射す
る光源と、上記光源から出射された光を、互いに偏光成
分が異なる2つの光に分離して外部光学系へ出射し、当
該外部光学系から反射される上記2つの光を合成して合
成光を生成する偏光ビームスプリッタと、上記偏光ビー
ムスプリッタにより生成された合成光を複数に分割する
光分割手段と、上記分割された合成光を夫々所定の偏光
成分のみ透過させる偏光手段と、上記偏光手段を透過し
た複数の干渉光を夫々所定の位置へ導くレンズ部と、上
記レンズ部により導かれた複数の干渉光を夫々光電変換
して干渉信号を生成する受光手段とを備えることを特徴
とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a light emitting and receiving composite unit according to the present invention has a light source that emits light and a light emitted from the light source that have different polarization components from each other. A polarization beam splitter that splits the light into two lights, outputs the light to an external optical system, and combines the two lights reflected from the external optical system to generate a combined light, and a combined light generated by the polarization beam splitter. A light splitting means for splitting the light into a plurality of rays, a polarizing means for transmitting only the predetermined polarized light component of the divided combined light, a lens portion for guiding a plurality of interference light rays passing through the polarizing means to respective predetermined positions, A plurality of interference lights guided by the lens unit are photoelectrically converted, and a light receiving unit for generating an interference signal is provided.

【0016】また、本発明に係る変位検出装置は、上述
の課題を解決するために、回折格子が配された被検査物
について格子ベクトル方向の変位を干渉信号に基づいて
検出する変位検出装置において、光を出射する光源と、
上記光源から出射された光を互いに偏光成分が異なる2
つの光に分離して出射する偏光ビームスプリッタと、上
記ビームスプリッタから出射された2つの光が上記回折
格子により回折されて得られる2つの第1の回折光を夫
々反射する反射手段と、上記反射手段により反射された
上記第1の回折光が上記回折格子により回折されて得ら
れる2つの第2の回折光を合成させて合成光を生成し、
当該合成光を複数に分割する光分割手段と、上記分割さ
れた合成光を夫々所定の偏光成分のみ透過させる偏光手
段と、上記偏光手段を透過した複数の干渉光を夫々所定
の位置へ導くレンズ部と、上記レンズ部により導かれた
複数の干渉光を夫々光電変換して上記干渉信号を生成す
る受光手段とを備えることを特徴とする。
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the displacement detecting apparatus according to the present invention is a displacement detecting apparatus for detecting a displacement in a grating vector direction of an object to be inspected having a diffraction grating based on an interference signal. , A light source that emits light,
The light emitted from the light source has different polarization components from each other.
A polarization beam splitter that splits and outputs two beams of light; a reflection unit that reflects two first diffracted beams obtained by diffracting the two beams of light emitted from the beam splitter by the diffraction grating; The first diffracted light reflected by the means is diffracted by the diffraction grating to obtain two second diffracted light beams, thereby generating a combined light beam,
A light splitting means for splitting the combined light into a plurality of lights, a polarizing means for transmitting only the predetermined polarized light components of the split light, and a lens for guiding a plurality of interference lights passing through the polarizing means to predetermined positions, respectively. And a light receiving unit that photoelectrically converts a plurality of interference lights guided by the lens unit to generate the interference signal.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】先ず、本発明を適用した第1の実
施の形態の変位検出装置について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, a displacement detecting device according to a first embodiment of the present invention will be described.

【0018】本発明の第1の実施の形態における変位検
出装置10は、図1に示すように、工作機械等の可動部
分に取り付けられ直線移動する透過型の回折格子11
と、発光素子により発光された光を2つの光La1,L
a2に分離して出射し、回折格子11により回折された
2つの2回回折光Lc1,Lc2を互いに干渉させて干
渉信号を検出する受発光複合ユニット12と、受発光複
合ユニット12から出射された2つの光La1,La2
を回折格子11に照射するとともに、回折格子11から
の2つの2回回折光Lc1、Lc2を受発光複合ユニッ
ト12へ導く反射部材13a、13bと、回折格子11
からの2つの1回回折光Lb1、Lb2を反射して再度
回折格子11に照射する反射光学系14とを備えてい
る。
As shown in FIG. 1, the displacement detecting device 10 according to the first embodiment of the present invention is a transmission type diffraction grating 11 which is attached to a movable part of a machine tool or the like and linearly moves.
And the light emitted by the light emitting element is converted into two lights La1 and L
It is emitted from the light emitting / receiving composite unit 12 that detects the interference signal by interfering the two two-time diffracted lights Lc1 and Lc2 that are separated and emitted into a2 and diffracted by the diffraction grating 11. Two lights La1, La2
Of the two-time diffracted light Lc1 and Lc2 from the diffraction grating 11 to the light-receiving / combining unit 12, and the diffraction grating 11.
The reflection optical system 14 that reflects the two single-time diffracted lights Lb1 and Lb2 from the above and irradiates the diffraction grating 11 again.

【0019】回折格子11は、図2に示すように、例え
ば薄板状の形状を有しており、その表面若しくは中に狭
いスリットや溝等の格子が所定間隔毎に刻まれている。
このような回折格子11に入射された光は、表面に刻ま
れたスリット等により回折し、該回折格子11を透過す
る。回折により生じる回折光は、格子の間隔と光の波長
で定まる方向に発生する。
As shown in FIG. 2, the diffraction grating 11 has, for example, a thin plate shape, and gratings such as narrow slits and grooves are carved at predetermined intervals on or in the surface thereof.
The light incident on such a diffraction grating 11 is diffracted by a slit or the like carved on the surface and passes through the diffraction grating 11. Diffracted light generated by diffraction is generated in the direction determined by the grating interval and the wavelength of light.

【0020】ここで発明の実施の形態を説明するにあた
り、格子が形成されている回折格子11の面を、格子面
11aと称する。なお、回折格子11が透過型の場合に
は、光が入射される面と回折光が発生する面とをともに
格子面11aと呼ぶ。また、回折格子11の格子が形成
された方向(図2中矢印C1、C2方向)、すなわち、
格子の透過率や反射率、溝の深さ等の変化の方向を表す
格子ベクトルに対して垂直な方向であって且つ格子面1
1aに平行な方向を格子方向と称する。格子が形成され
た方向に垂直な方向であり、且つ格子面11aに平行な
方向(図3中矢印D1、D2方向)、すなわち、回折格
子11の格子ベクトルに対して平行な方向を格子ベクト
ル方向と称する。なお、これら回折格子11の各方向に
ついては、本発明の第1の実施の形態のみならず、他の
実施の形態においても同様に称するものとする。
In describing the embodiments of the present invention, the surface of the diffraction grating 11 on which the grating is formed is referred to as a grating surface 11a. When the diffraction grating 11 is a transmissive type, both the surface on which the light is incident and the surface on which the diffracted light is generated are referred to as a grating surface 11a. Further, the direction in which the grating of the diffraction grating 11 is formed (directions of arrows C1 and C2 in FIG. 2), that is,
A direction perpendicular to a lattice vector indicating the direction of change of the transmittance or reflectance of the grating, the depth of the groove, etc., and the grating surface 1
The direction parallel to 1a is called the lattice direction. The direction perpendicular to the direction in which the grating is formed and parallel to the grating surface 11a (directions of arrows D1 and D2 in FIG. 3), that is, the direction parallel to the grating vector of the diffraction grating 11 is the grating vector direction. Called. The directions of these diffraction gratings 11 will be referred to not only in the first embodiment of the present invention but also in other embodiments.

【0021】この回折格子11は、工作機械等の可動部
分に取り付けられ、該可動部分の移動にともなって、図
2中矢印D1、D2方向、すなわち格子ベクトル方向に
移動する。
The diffraction grating 11 is attached to a movable part of a machine tool or the like, and moves along with the movement of the movable part in the directions of arrows D1 and D2 in FIG. 2, that is, in the grating vector direction.

【0022】なお、本発明では回折格子の種類は限定さ
れず、上述したように機械的に溝等が形成されたものの
みならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作
成したものであっても良い。
In the present invention, the type of the diffraction grating is not limited, and not only those in which the grooves and the like are mechanically formed as described above but also those in which the interference fringes are printed on the photosensitive resin are prepared. It may be.

【0023】反射部材13aは、光La1を反射して回
折格子11の格子面11aの所定の位置に照射する。こ
の光La1が回折格子11により回折されることにより
1回回折光Lb1が得られる。反射部材13bは、光L
a2を反射して、回折格子11の格子面11aの所定の
位置に照射する。この光La2が回折格子11により回
折されることにより1回回折光Lb2が得られる。
The reflecting member 13a reflects the light La1 and irradiates it at a predetermined position on the grating surface 11a of the diffraction grating 11. The light La1 is diffracted by the diffraction grating 11 to obtain the once-diffracted light Lb1. The reflecting member 13b receives the light L
It reflects a2 and irradiates it at a predetermined position on the grating surface 11a of the diffraction grating 11. The light La2 is diffracted by the diffraction grating 11 to obtain the once-diffracted light Lb2.

【0024】また反射部材13aには、1回回折光Lb
1が回折格子11により回折されることにより生じる2
回回折光Lc1が照射される。反射部材13aは、この
2回回折光Lc1を反射して受発光複合ユニット12に
照射する。また反射部材13bには、1回回折光Lb2
が回折格子11により回折されることにより生じる2回
回折光Lc2が照射される。反射部材13bは、この2
回回折光Lc2を反射して受発光複合ユニット12に照
射する。
The reflecting member 13a has a single diffracted light Lb.
2 caused by diffraction of 1 by the diffraction grating 11
The diffracted light Lc1 is emitted. The reflecting member 13a reflects the twice-diffracted light Lc1 and irradiates the combined light-receiving and emitting unit 12 with it. Further, the reflecting member 13b has one-time diffracted light Lb2.
Is diffracted by the diffraction grating 11 to be irradiated with the double-diffracted light Lc2. The reflection member 13b is
The diffracted light Lc2 is reflected and irradiated to the light emitting / receiving composite unit 12.

【0025】ちなみに、この反射部材13aにより回折
格子11の格子面11aに照射する所定の位置と、反射
部材13bにより回折格子11の格子面11aに照射す
る所定の位置とを近づけても良い。これにより、回折格
子11内の光路長の差を小さくすることができ、スケー
ルの厚みムラ等による誤差を軽減させることができる。
By the way, a predetermined position where the reflection member 13a irradiates the grating surface 11a of the diffraction grating 11 and a predetermined position where the reflection member 13b irradiates the grating surface 11a of the diffraction grating 11 may be brought close to each other. As a result, the difference in optical path length in the diffraction grating 11 can be reduced, and errors due to uneven thickness of the scale and the like can be reduced.

【0026】反射光学系14は、1回回折光Lb1を反
射して再度回折格子11に照射する反射器26と、1回
回折光Lb2を反射して再度回折格子11に照射する反
射器27と、1回回折光Lb1の偏光状態を変える1/
4波長板WP1と、1回回折光Lb2の偏光状態を変え
る1/4波長板WP2とを有する。
The reflection optical system 14 includes a reflector 26 that reflects the once-diffracted light Lb1 and irradiates the diffraction grating 11 again, and a reflector 27 that reflects the once-diffracted light Lb2 and irradiates the diffraction grating 11 again. 1 / Changing the polarization state of the diffracted light Lb1 1 /
It has a four-wave plate WP1 and a quarter-wave plate WP2 that changes the polarization state of the once-diffracted light Lb2.

【0027】反射器26には、1/4波長板WP1を通
過した1回回折光Lb1が照射される。反射器26は、
この1回回折光Lb1が入射経路と同じ経路を逆行する
ように、該1回回折光Lb1を垂直に反射する。ちなみ
に、この反射器26に照射される1回回折光Lb1は、
1/4波長板WP1を既に通過しており、またこの反射
器26を反射する1回回折光Lb1は1/4波長板WP
1を再度通過するため、偏光方向が90°回転された状
態で、再度回折格子11へ照射されることになる。
The reflector 26 is irradiated with one-time diffracted light Lb1 which has passed through the quarter-wave plate WP1. The reflector 26 is
The one-time diffracted light Lb1 is reflected vertically so that the one-time diffracted light Lb1 travels back in the same path as the incident path. By the way, the one-time diffracted light Lb1 emitted to the reflector 26 is
The one-time diffracted light Lb1 that has already passed through the quarter-wave plate WP1 and is reflected by the reflector 26 is the quarter-wave plate WP1.
Since the light passes through 1 again, the diffraction grating 11 is irradiated again with the polarization direction rotated by 90 °.

【0028】反射器27には、1/4波長板WP2を通
過した1回回折光Lb2が照射される。反射器27は、
この1回回折光Lb2が入射経路と同じ経路を逆行する
ように、該1回回折光Lb2を垂直に反射する。ちなみ
に、この反射器27に照射される1回回折光Lb2は、
1/4波長板WP2を既に通過しており、またこの反射
器27を反射する1回回折光Lb2は1/4波長板WP
2を再度通過するため、偏光方向が90°回転された状
態で、再度回折格子11へ照射されることになる。
The reflector 27 is irradiated with one-time diffracted light Lb2 that has passed through the quarter-wave plate WP2. The reflector 27 is
The one-time diffracted light Lb2 is reflected vertically so that the one-time diffracted light Lb2 goes backward in the same path as the incident path. By the way, the one-time diffracted light Lb2 with which the reflector 27 is irradiated is
The one-time diffracted light Lb2 that has already passed through the quarter-wave plate WP2 and is reflected by the reflector 27 is the quarter-wave plate WP.
Since the light passes through 2 again, the diffraction grating 11 is irradiated again with the polarization direction rotated by 90 °.

【0029】なおこの反射光学系14は、上述した構成
に限定されるものではなく、例えば、反射プリズムを用
いて構成しても良い。図3は、反射光学系14に反射プ
リズムを用いた変位検出装置10の構成を示している。
この図3において、図1と同一の構成要素、部材につい
ては説明を省略する。
The reflective optical system 14 is not limited to the above-mentioned structure, but may be composed of a reflective prism, for example. FIG. 3 shows a configuration of the displacement detection device 10 using a reflection prism in the reflection optical system 14.
In FIG. 3, description of the same components and members as in FIG. 1 will be omitted.

【0030】反射プリズム30には、1/4波長板WP
31が順次積層されている。この反射プリズム30の反
射面30aには、1/4波長板WP31を通過した1回
回折光Lb1、Lb2が照射される。反射面30aは、
この1回回折光Lb1、Lb2が入射経路と同じ経路を
逆行するように、当該1回回折光Lb1、Lb2を垂直
に反射する。ちなみに。この反射面30aに照射される
1回回折光Lb1,Lb2は、1/4波長板WP31を
既に通過しており、またこの反射面30aを反射する1
回回折光Lb1,Lb2は、1/4波長板WP31を再
度通過するため、偏光方向が90°回転された状態で、
再度回折格子11へ照射されることになる。
The reflecting prism 30 includes a quarter-wave plate WP.
31 are sequentially stacked. The reflecting surface 30a of the reflecting prism 30 is irradiated with the one-time diffracted lights Lb1 and Lb2 that have passed through the quarter-wave plate WP31. The reflective surface 30a is
The one-time diffracted lights Lb1 and Lb2 are reflected vertically so that the one-time diffracted lights Lb1 and Lb2 go backward in the same path as the incident path. By the way. The one-time diffracted lights Lb1 and Lb2 applied to the reflecting surface 30a have already passed through the quarter-wave plate WP31 and are reflected by the reflecting surface 30a.
Since the diffracted lights Lb1 and Lb2 again pass through the quarter-wave plate WP31, the polarization direction is rotated by 90 °,
The diffraction grating 11 is irradiated again.

【0031】次に、受発光複合ユニット12の詳細につ
いて説明をする。受発光複合ユニット12は、発光素子
や受光素子を収容する収容部材40と、レンズ部41
と、所定の偏光成分のみを透過させる偏光部42(42
_1、42_2、42_3、42_4)と、光の偏光状
態を変化させる位相板43と、回折格子11に照射する
光を分割し或いは回折格子11を回折することより得ら
れる2回回折光Lc1、Lc2を分離するための光分岐
部44とを備える。
Next, the details of the combined light emitting and receiving unit 12 will be described. The combined light receiving and emitting unit 12 includes a housing member 40 for housing a light emitting element and a light receiving element, and a lens portion 41.
And a polarization unit 42 (42 which transmits only a predetermined polarization component).
_1, 42_2, 42_3, 42_4), the phase plate 43 for changing the polarization state of light, and the double-diffracted light Lc1, Lc2 obtained by dividing the light with which the diffraction grating 11 is irradiated or diffracting the diffraction grating 11. And an optical branching unit 44 for separating the light.

【0032】収容部材40は、光Laを出射する光源5
1と、後述する干渉光を光電変換して干渉信号を生成す
る受光素子52(52_1、52_2、52_3、52
_4)と、光源51を設置して電気信号を印加し或いは
反射面53aにより光路制御を行うための半導体基板5
3と、受光素子を設置して電気信号を取り出すための半
導体基板54とを有する。
The housing member 40 is a light source 5 that emits light La.
1 and a light receiving element 52 (52_1, 52_2, 52_3, 52 that photoelectrically converts interference light described below to generate an interference signal).
_4) and the semiconductor substrate 5 for installing the light source 51 to apply an electric signal or to control the optical path by the reflecting surface 53a.
3 and a semiconductor substrate 54 for installing a light receiving element and extracting an electric signal.

【0033】光分岐部44は、光源51から出射された
光Laを2つの光La1、La2に分割して出射すると
ともに、反射部材13a,13bからの2回回折光Lc
1、Lc2を合成させて合成光Ldを生成する偏光分離
部58と、偏光分離部58から照射される合成光Ldを
合成光Ld1,Ld2,Ld3,Ld4に分割する光分岐
膜59_1、59_2、59_3、59_4とを有す
る。
The light branching unit 44 divides the light La emitted from the light source 51 into two lights La1 and La2 and emits the light La, and the double diffracted light Lc from the reflecting members 13a and 13b.
1, a polarization splitting unit 58 that synthesizes Lc2 to generate a synthetic light Ld, and light splitting films 59_1 and 59_2 that split the synthetic light Ld emitted from the polarization splitting unit 58 into synthetic lights Ld1, Ld2, Ld3, and Ld4. 59_3 and 59_4.

【0034】光源51は、レーザ光等の可干渉光を発光
する素子である。なお、この光源51は、例えば可干渉
距離が小さなレーザ光を発光するマルチモードの半導体
レーザ等であっても良い。
The light source 51 is an element that emits coherent light such as laser light. The light source 51 may be, for example, a multimode semiconductor laser that emits laser light having a small coherence length.

【0035】受光素子52は、受光面に対して照射され
た光を、その光量に応じた電気信号に変換する光電変換
素子であり、例えば、フォトディテクタ等からなるもの
である。この受光素子52は、受光面に対して照射され
る各干渉光Ld1,Ld2,Ld3,Ld4を受光して、
その光量に応じた干渉信号を生成する。
The light receiving element 52 is a photoelectric conversion element for converting the light applied to the light receiving surface into an electric signal corresponding to the amount of light, and is composed of, for example, a photo detector. The light receiving element 52 receives each of the interference lights Ld1, Ld2, Ld3, and Ld4 with which the light receiving surface is irradiated,
An interference signal corresponding to the light quantity is generated.

【0036】受光素子52により光電変換されて得られ
た干渉信号は、半導体基板54を介して図示しない位置
検出部により検出される。この図示しない位置検出部
は、得られた干渉信号に基づいて位相差を求め、回折格
子11の相対移動位置を示す位置信号を出力する。
The interference signal photoelectrically converted by the light receiving element 52 is detected by a position detector (not shown) via the semiconductor substrate 54. The position detector (not shown) obtains a phase difference based on the obtained interference signal and outputs a position signal indicating the relative movement position of the diffraction grating 11.

【0037】レンズ部41は、所定の開口数を有するレ
ンズ等の光学素子である。レンズ部41には、光源51
から出射された光Laが入射される。レンズ部41は、
入射された光Laを所定のビーム径で回折格子11の格
子面11aや、反射器26、27に結像させる。この第
1の実施の形態においては、透過型の回折格子11を採
用しているため、出射する光Laは通常反射器26、2
7に結像させる。このため、格子面11a上において照
射されるビーム径を大きくすることができ、ゴミや傷の
影響を軽減させることが可能となる。またこのような、
外部に出射する光、受光する光のビーム径を共に制御す
るレンズ部41を同一パッケージ内に配置することによ
り、集積度を高めることができ、また作製工程を簡略化
でき、装置全体の信頼性を高めることができる。
The lens section 41 is an optical element such as a lens having a predetermined numerical aperture. The lens unit 41 includes a light source 51
The light La emitted from is incident. The lens part 41 is
The incident light La is imaged on the grating surface 11a of the diffraction grating 11 and the reflectors 26 and 27 with a predetermined beam diameter. In the first embodiment, since the transmission type diffraction grating 11 is adopted, the outgoing light La is normally reflected by the reflectors 26, 2
Image on 7. For this reason, the diameter of the beam irradiated on the lattice plane 11a can be increased, and the influence of dust and scratches can be reduced. Also like this,
By arranging the lens portion 41 that controls both the beam diameter of the light emitted to the outside and the beam diameter of the received light in the same package, the integration degree can be increased, the manufacturing process can be simplified, and the reliability of the entire device can be improved. Can be increased.

【0038】またレンズ部41には、偏光部42から出
射された干渉光Ld1,Ld2,Ld3,Ld4がそれぞ
れ入射される。レンズ部41は、入射された各干渉光L
d1,Ld2,Ld3,Ld4を受光素子52_1,52
_2,52_3,52_4に結像させる。その結像点
は、必ずしもビーム径が最小となる点とする必要はな
く、例えばビームの像内での光路長の差が最小となる点
が受光面上に位置するようにしても良い。また、このレ
ンズ部41は、ビームを収束させる場合のみならず、例
えば平行光を出射させたり、或いは発散光を出射するよ
うにしても良い。
Further, the interference lights Ld1, Ld2, Ld3, and Ld4 emitted from the polarization unit 42 are incident on the lens unit 41, respectively. The lens unit 41 receives each interference light L
d1, Ld2, Ld3, Ld4 are the light receiving elements 52_1, 52
An image is formed on _2, 52_3, 52_4. The image forming point does not necessarily have to be the point where the beam diameter is minimum, and for example, the point where the difference in optical path length within the image of the beam is minimum may be located on the light receiving surface. Further, the lens unit 41 may emit parallel light or emit divergent light, not only for converging the beam.

【0039】ちなみに、レンズ部41は、入射された光
Laの結像と、各干渉光Ld1,Ld2,Ld3,Ld4
の結像を1つのレンズユニットを用いて実現している
が、これに限定されることなく、例えば複数のレンズユ
ニットを用いて実現しても良い。このレンズ部41を構
成するレンズは、入射される複数の光を所望の位置に結
像させるため、様々なバリエーションの形状を適用する
ことが可能である。例えば、各受光素子52の間隔を狭
く設定したい場合には、各干渉光Ld1,Ld2,Ld
3,Ld4の間隔を徐々に接近させる必要があるため、
図4に示すようにレンズ部41の形状を、受光素子52
に向かって凸になるように構成する。
By the way, the lens unit 41 forms an image of the incident light La and each of the interference lights Ld1, Ld2, Ld3, Ld4.
The image formation is performed using one lens unit, but the present invention is not limited to this, and may be performed using a plurality of lens units, for example. The lens forming the lens portion 41 forms a plurality of incident light beams at desired positions, and thus various shapes can be applied. For example, when it is desired to set the interval between the light receiving elements 52 to be narrow, the interference lights Ld1, Ld2, Ld
Since it is necessary to gradually close the interval of 3, Ld4,
As shown in FIG. 4, the shape of the lens portion 41 is changed to the light receiving element 52.
It is configured to be convex toward.

【0040】また、光源51と、受光素子52との距離
を短く設定する場合には、図5に示すように、レンズ部
41の形状を光源51付近に凸になるように構成する。
Further, when the distance between the light source 51 and the light receiving element 52 is set to be short, the shape of the lens portion 41 is configured to be convex near the light source 51 as shown in FIG.

【0041】すなわち、このレンズ部41は、光源51
や受光素子52の配置に基づいて、光の結像点を決定す
ることができる。また、回路設計時においても、光源5
1や受光素子の配置に自由度を持たせることが可能とな
り、加えて、レンズ部41をオプションユニットとする
ことにより、ICの多様なスペックに対しても臨機応変に
対応することができる。
That is, the lens portion 41 is composed of the light source 51.
The image forming point of light can be determined based on the arrangement of the light receiving element 52 and the light receiving element 52. Also, when designing the circuit, the light source 5
1 and the light receiving elements can be arranged with a certain degree of freedom. In addition, by using the lens unit 41 as an optional unit, it is possible to flexibly cope with various specifications of the IC.

【0042】なお、このレンズ部41は上述した形態に
限定されるものでなく、例えば、レンズ部41と、複合
プリズムとを一体化させた構成を適用しても良い。
The lens portion 41 is not limited to the above-mentioned form, and for example, a constitution in which the lens portion 41 and the compound prism are integrated may be applied.

【0043】この複合プリズムは、入射された光La、
並びに各干渉光Ld1,Ld2,Ld3,Ld4を屈折さ
せることにより、光路を制御するものである。複合プリ
ズムは、レンズ部41と相俟って上述した効果を発揮さ
せるものであり、例えばレンズ部41とを一体成形して
モールド部品化しても良い。
This composite prism is designed so that the incident light La,
Also, the optical path is controlled by refracting the interference lights Ld1, Ld2, Ld3, and Ld4. The composite prism has the effect described above in combination with the lens portion 41, and may be integrally molded with the lens portion 41 to form a molded component.

【0044】偏光部42_1、42_2、42_3、4
2_4は、位相板43から入射された各合成光Ld1,
Ld2,Ld3,Ld4について所定の偏光成分のみを透
過させ、干渉光Ld1,Ld2,Ld3,Ld4としてレ
ンズ部41へ出射する。各偏光部42は45°間隔(例
えば5°、50°、95°、140°)に配置されてい
れば足り、偏光部42の取り付け時の姿勢について制約
を受けずに配置することができる。なお、このような偏
光部42を位相板43とレンズ部41の間に設けること
により、ユニット全体をコンパクトな構成にすることが
できる利点もある。
Polarizers 42_1, 42_2, 42_3, 4
2_4 is the combined light Ld1 incident from the phase plate 43,
Only predetermined polarization components of Ld2, Ld3, and Ld4 are transmitted, and the interference lights Ld1, Ld2, Ld3, and Ld4 are emitted to the lens unit 41. It suffices that the polarization sections 42 are arranged at intervals of 45 ° (for example, 5 °, 50 °, 95 °, 140 °), and the polarization sections 42 can be arranged without any restriction on the posture at the time of attachment. In addition, by providing such a polarization unit 42 between the phase plate 43 and the lens unit 41, there is also an advantage that the entire unit can be made compact.

【0045】位相板43は、偏光部42と、光分岐部4
4の間に挟み込まれるように積層される。この位相板4
3は、例えば1/4波長板からなり、円偏光と直線偏光
間の変換を行う。ちなみにこの位相板43は、光源51
からレンズ41aを介して光Laが入射される。位相板
43は、例えば直線偏光である光Laを円偏光に変換し
て偏光分離部58へ照射する。また、この位相板43
は、光分岐膜59_1、59_2、59_3、59_4
から出射された合成光Ld1,Ld2,Ld3,Ld4を
受けて円偏光に変換し、上述した偏光部42へ出射す
る。すなわち、光源51からの光Laの変換と光分岐膜
59からの光Ldの変換とを1つの位相板43により共
用する構成を採用する。なお受発光複合ユニット12
は、この位相板43を割愛した構成にも適用可能であ
る。
The phase plate 43 includes a polarization section 42 and a light branching section 4
4 are stacked so as to be sandwiched between them. This phase plate 4
Reference numeral 3 is, for example, a quarter-wave plate and performs conversion between circularly polarized light and linearly polarized light. By the way, this phase plate 43 is used for the light source 51.
The light La enters from the lens 41a through the lens 41a. The phase plate 43 converts the light La, which is, for example, linearly polarized light, into circularly polarized light and irradiates the polarized light separating unit 58 with the light. Also, this phase plate 43
Is the light branching films 59_1, 59_2, 59_3, 59_4.
The combined lights Ld1, Ld2, Ld3, and Ld4 emitted from are received, converted into circularly polarized light, and emitted to the above-described polarization unit 42. That is, a configuration is adopted in which the conversion of the light La from the light source 51 and the conversion of the light Ld from the light branching film 59 are shared by one phase plate 43. Note that the combined light emitting and receiving unit 12
Can also be applied to a configuration in which the phase plate 43 is omitted.

【0046】偏光分離部58は、例えば偏光ビームスプ
リッタ等からなり、光源51から出射された光Laが位
相板43を介して入射される。この偏光分離部58は、
入射された光Laの一部を反射して光La1を生成し、
入射された光Laの一部を透過して光La2を生成す
る。なおこの偏光分離部58は、光La1,La2を、
偏光成分が直交するS偏光とP偏光に分割しても良い。
またこの偏光分離部58には、回折格子11からの2回
回折光Lc1及び2回回折光Lc2が入射される。偏光
分離部58は、2つの2回回折光Lc1、Lc2を重ね
合わせて合成させ、該合成光Ldを光分岐膜59へ出射
する。
The polarization separation section 58 is composed of, for example, a polarization beam splitter, and the light La emitted from the light source 51 is incident on the phase plate 43. The polarized light separating section 58 is
A part of the incident light La is reflected to generate light La1,
A part of the incident light La is transmitted to generate the light La2. The polarization splitting unit 58 converts the light La1 and La2 into
It may be divided into S-polarized light and P-polarized light whose polarization components are orthogonal to each other.
Further, the twice-diffracted light Lc1 and the twice-diffracted light Lc2 from the diffraction grating 11 are incident on the polarization splitting portion 58. The polarization beam splitting unit 58 superimposes the two two-time diffracted lights Lc1 and Lc2 to combine them, and outputs the combined light Ld to the light branching film 59.

【0047】光分岐膜59_1、59_2、59_3、
59_4の各反射率は、夫々1/4,1/3,1/2,
1に設定されている(すなわち、光分岐膜59_4は全
反射面となっている)。このため、入射された合成光L
dをほぼ同一の光量で、合成光Ld1,Ld2,Ld3,
Ld4に分割することが可能となる。
Light branching films 59_1, 59_2, 59_3,
The reflectances of 59_4 are 1/4, 1/3, 1/2, and
It is set to 1 (that is, the light branching film 59_4 is a total reflection surface). Therefore, the incident combined light L
When d is almost the same light amount, the combined lights Ld1, Ld2, Ld3,
It becomes possible to divide into Ld4.

【0048】なお受発光複合ユニット12には、上述し
た収容部材40と、レンズ部41と、偏光部42と、位
相板43と、光分岐部44が、同一パッケージ内に配設
され独立ユニットとして構成される。またこれらの各部
材は、夫々積層されて一体となるように構成されてい
る。
In the combined light emitting and receiving unit 12, the housing member 40, the lens portion 41, the polarizing portion 42, the phase plate 43, and the light branching portion 44 described above are arranged in the same package as an independent unit. Composed. Further, each of these members is configured to be laminated and integrated.

【0049】すなわち受発光複合ユニット12は、各部
材をパッケージ化して一体構造とすることにより、精密
な位置調整が容易になり、また部品の配置スペースを大
きくとる必要がなくなり、変位検出装置全体の小型化、
軽量化を図ることができる。また、各部材を同一の収容
部材内に収納することにより、環境変化や経時変化の影
響を軽減させることができ、調整時のずれ等を最小限に
抑えることができ、ひいては受発光複合ユニット12全
体の信頼性を高めることができる。
That is, in the combined light emitting and receiving unit 12, by packaging each member into an integrated structure, precise position adjustment is facilitated, and it is not necessary to take a large space for arranging parts, and the displacement detecting apparatus as a whole is Miniaturization,
The weight can be reduced. Further, by accommodating each member in the same accommodating member, it is possible to reduce the influence of environmental changes and changes over time, and it is possible to minimize misalignment during adjustment and the like, and consequently the light emitting and receiving combined unit 12 The overall reliability can be increased.

【0050】次に本発明を適用した第1の実施の形態の
変位検出装置10の動作例について説明をする。
Next, an operation example of the displacement detector 10 of the first embodiment to which the present invention is applied will be described.

【0051】先ず光源51から出射された光Laは、例
えば図4に示すように半導体基板53の反射面53aに
より反射されてレンズ部41へ照射される。光Laは、
このレンズ部41により像変換され、例えば1/4波長
板からなる位相板43へ照射される。
First, the light La emitted from the light source 51 is reflected by the reflecting surface 53a of the semiconductor substrate 53 and is applied to the lens portion 41 as shown in FIG. Light La is
An image is converted by the lens unit 41, and the phase plate 43 made of, for example, a quarter-wave plate is irradiated with the image.

【0052】位相板43へ照射された光Laは、該位相
板43により円偏光に変化させられる。すなわち、位相
板43を介して出射される直線偏光の光Laは、光源5
1から出射される光の偏光方向の如何によらず、円偏光
に変化させることができる。これにより、光源51から
出射される光の偏光成分を従来技術の如く、光源51か
ら出射する光の偏光成分を偏光分離部58に対してほぼ
45°にすることなく、自由に選択することも可能とな
る。
The light La emitted to the phase plate 43 is changed into circularly polarized light by the phase plate 43. That is, the linearly polarized light La emitted through the phase plate 43 is emitted from the light source 5
It is possible to change to circularly polarized light regardless of the polarization direction of the light emitted from 1. As a result, the polarization component of the light emitted from the light source 51 can be freely selected without making the polarization component of the light emitted from the light source 51 about 45 ° with respect to the polarization splitting unit 58 as in the prior art. It will be possible.

【0053】位相板43を出射された光Laは、偏光分
離部58により例えばS偏光とP偏光の光La1、La
2に分離され、反射部材13a,13bを介して、回折
格子11へ入射させる。ちなみにこの回折格子11にお
ける光La1の入射角をθa、光La2の入射角をθb、
また1回回折光Lb1の回折角をθa´、1回回折光L
b2の回折角をθb´としたとき、以下の式(11)、
(12)が成立する。 sinθa+sinθa´=mλ/d (11) sinθb+sinθb´=mλ/d (12) d:回折格子のピッチ λ:光の波長 m:回折次数 1回回折光Lb1、Lb2はそれぞれ反射器26、27
を垂直に反射する。このとき、1回回折光Lb1、Lb
2は、1/4波長板WP1、WP2を2回通過するた
め、偏光方向は夫々90°回転させられる。このため、
元々S偏光であった1回回折光Lb1はP偏光に変換さ
れ、また元々P偏光であった1回回折光Lb2は、S偏
光に変換される。
The light La emitted from the phase plate 43 is, for example, S-polarized light and P-polarized light La1 and La by the polarization splitting unit 58.
It is separated into two and is incident on the diffraction grating 11 via the reflecting members 13a and 13b. By the way, the incident angle of the light La1 on the diffraction grating 11 is θa, and the incident angle of the light La2 is θb.
In addition, the diffraction angle of the one-time diffracted light Lb1 is θa ′, and the one-time diffracted light L
When the diffraction angle of b2 is θb ′, the following equation (11),
(12) is established. sin θa + sin θa ′ = mλ / d (11) sin θb + sin θb ′ = mλ / d (12) d: pitch of diffraction grating λ: wavelength of light m: first-order diffracted light Lb1 and Lb2 are reflectors 26 and 27, respectively.
Reflected vertically. At this time, the one-time diffracted lights Lb1 and Lb
Since 2 passes through the quarter-wave plates WP1 and WP2 twice, the polarization directions are rotated by 90 °. For this reason,
The one-time diffracted light Lb1 that was originally S-polarized is converted into P-polarized light, and the one-time diffracted light Lb2 that was originally P-polarized is converted into S-polarized light.

【0054】次に、反射器26、27を夫々反射した1
回回折光Lb1、Lb2は、再度回折格子11により回
折されて2回回折光Lc1、Lc2となり、同一の光路
を経て再度偏光分離部58へ到達する。偏光分離部58
では、このP偏光である2回回折光Lc1と、S偏光で
ある2回回折光Lc2とを重ね合わせて合成光Ldを生
成する。
Next, the reflectors 26 and 27 are reflected by 1
The diffracted light beams Lb1 and Lb2 are diffracted again by the diffraction grating 11 to become diffracted light beams Lc1 and Lc2 twice, and reach the polarization splitting unit 58 again through the same optical path. Polarization separation unit 58
Then, the P-polarized twice-diffracted light Lc1 and the S-polarized twice-diffracted light Lc2 are superimposed to generate a combined light Ld.

【0055】合成光Ldは光分岐膜59_1、59_
2、59_3、59_4を介してLd1,Ld2,Ld
3,Ld4に分割される。この分割された合成光Ld1,
Ld2,Ld3,Ld4は、夫々位相板43に照射され
る。このとき2回回折光Lc1、Lc2は、互いに逆周
りの円偏光になる。この合成光Ldを特定の偏光成分の
み透過する偏光板を通じて受光すると、この合成光Ld
について、重ね合わせた2つの2回回折光Lc1、Lc
2の振幅をA1、A2とし、回折格子11の格子ベクト
ル方向への移動量をx、初期位相をδとし、またK=2
π/d(dは格子ピッチ)として、1回目、2回目の回
折で夫々1次の回折光を利用した場合は、特定の偏光成
分を取り出すと以下の(13)式のような干渉信号Iが
得られる。 I=A1+A2+2・A1・A2cos(4・K・x+δ) (13) この干渉信号Iは、回折格子11が格子ベクトル方向へ
d/4移動することにより1周期分変化する。δは、重
ね合わせた2つの2回回折光Lc1、Lc2の光路長の
差に依存する量である。
The combined light Ld is converted into the light branching films 59_1 and 59_.
2, 59_3, 59_4 through Ld1, Ld2, Ld
It is divided into 3 and Ld4. This divided synthetic light Ld1,
The phase plate 43 is irradiated with Ld2, Ld3, and Ld4, respectively. At this time, the two-time diffracted lights Lc1 and Lc2 are circularly polarized lights having mutually opposite directions. When this combined light Ld is received through a polarizing plate that transmits only a specific polarization component, this combined light Ld
The two two-time diffracted lights Lc1 and Lc
The amplitude of 2 is A1, A2, the moving amount of the diffraction grating 11 in the direction of the grating vector is x, the initial phase is δ, and K = 2.
Assuming that π / d (d is the grating pitch), if the first-order diffracted light is used in the first and second diffractions, if a specific polarization component is extracted, the interference signal I as in the following equation (13) is obtained. Is obtained. I = A1 2 + A2 2 + 2 · A1 · A2 cos (4 · K · x + δ) (13) This interference signal I changes by one period when the diffraction grating 11 moves d / 4 in the grating vector direction. δ is an amount that depends on the difference between the optical path lengths of the two two-time diffracted lights Lc1 and Lc2 that are superposed.

【0056】この位相板43を出射した各合成光Ld
1、Ld2、Ld3、Ld4は、夫々偏光部42によ
り、所定の偏光成分のみ透過させられる。各偏光部42
は、夫々45°間隔になるように設定されているが、本
例では偏光部42_1は0°の偏光方向のみ透過させる
ようにし、また偏光部42_2は45°の偏光方向のみ
透過させるようにし、また偏光部42_3は、90°の
偏光方向のみ透過させるようにし、さらに偏光部42_
4は、135°の偏光方向のみ透過させるようにする。
このとき各偏光部42を透過した干渉光Ld1、Ld
2、Ld3、Ld4の強度は、夫々以下の式(21)〜
(24)で表される。 B+Acos(4・K・x+δ) (21) B+Acos(4・K・x+90°+δ) (22) B+Acos(4・K・x+180°+δ) (23) B+Acos(4・K・x+270°+δ) (24) B=1/4(A1+A2) A=1/2・A1・A2 式(21)は、偏光部42_1を透過した干渉光Ld1
の強度を表した式であり、式(22)は、偏光部42_
2を透過した干渉光Ld2の強度を表した式であり、式
(23)は、偏光部42_3を透過した干渉光Ld3の
強度を表した式であり、式(24)は、偏光部42_4
を透過した干渉光Ld4の強度を表した式である。これ
らの式で表される干渉光Ld1は、レンズ41部を介し
て、受光素子52_1,52_2,52_3,52_4
に結像される。すなわち各受光素子52は、上述の式で
表される干渉光Ldを光電変換して干渉信号を生成する
こととなる。
Each synthetic light Ld emitted from this phase plate 43
1, Ld2, Ld3, and Ld4 are transmitted by the polarization unit 42, respectively, so that only predetermined polarization components are transmitted. Each polarization unit 42
Are set to have an interval of 45 °, respectively, but in this example, the polarization unit 42_1 transmits only the polarization direction of 0 °, and the polarization unit 42_2 transmits only the polarization direction of 45 °. In addition, the polarization unit 42_3 transmits only the 90 ° polarization direction.
No. 4 transmits only the polarization direction of 135 °.
At this time, the interference lights Ld1 and Ld transmitted through each polarization unit 42
The strengths of 2, Ld3, and Ld4 are expressed by the following equations (21) to (21).
It is represented by (24). B + Acos (4 ・ K ・ x + δ °) (21) B + Acos (4 ・ K ・ x + 90 ° + δ) (22) B + Acos (4 ・ K ・ x + 180 ° + δ) (23) B + Acos (4 ・ K ・ x + 270 ° + δ) (24) B = 1/4 (A1 2 + A2 2 ) A = 1/2 · A1 · A2 Formula (21) is defined as interference light Ld1 transmitted through the polarization unit 42_1.
Is a formula expressing the intensity of the polarization part 42_.
2 is an expression that represents the intensity of the interference light Ld2 that has passed through 2, Formula (23) is an expression that represents the intensity of the interference light Ld3 that has transmitted through the polarization unit 42_3, and Formula (24) is an expression that represents the polarization unit 42_4.
3 is an expression representing the intensity of the interference light Ld4 that has passed through. The interference light Ld1 represented by these formulas passes through the lens 41 and is received by the light receiving elements 52_1, 52_2, 52_3, 52_4.
Is imaged. That is, each light receiving element 52 photoelectrically converts the interference light Ld represented by the above equation to generate an interference signal.

【0057】式(21)と式(23)とを減算すると、
干渉信号の直流成分を除去することができる。また式
(22)と式(24)とを減算すると、干渉信号の直流
成分を除去することができる。また減算された信号は、
互いに位相が90°異なるため、回折格子に移動方向を
検知するための信号を得ることができる。
Subtracting equations (21) and (23),
The DC component of the interference signal can be removed. Further, by subtracting the equations (22) and (24), the DC component of the interference signal can be removed. The subtracted signal is
Since the phases are different from each other by 90 °, it is possible to obtain a signal for detecting the moving direction in the diffraction grating.

【0058】次に本発明を適用した第2の実施の形態の
変位検出装置について説明する。第1の実施の形態にお
ける変位検出装置10と同一の構成要素、部材について
は同一の番号を付して説明を引用し、本実施の形態にお
ける説明を省略する。
Next, a displacement detecting device according to a second embodiment of the present invention will be described. Constituent elements and members that are the same as those of the displacement detection device 10 according to the first exemplary embodiment are assigned the same reference numerals and the description thereof is cited, and the description of the present exemplary embodiment is omitted.

【0059】本発明の第2の実施の形態における変位検
出装置70は、図6に示すように、工作機械等の可動部
分に取り付けられ直線移動する反射型の回折格子71
と、発光素子により発光された光を2つの光La1,L
a2に分離して出射し、回折格子71により回折された
2つの2回回折光Lc1,Lc2を互いに干渉させて干
渉信号を検出する受発光複合ユニット12と、受発光複
合ユニット12から出射された2つの光La1,La2
を回折格子71に照射するとともに、回折格子71から
の2つの2回回折光Lc1、Lc2を受発光複合ユニッ
ト12へ導く反射部材73a、73bと、回折格子71
からの2つの1回回折光Lb1、Lb2を反射して再度
回折格子71に照射する反射光学系74とを備えてい
る。
As shown in FIG. 6, the displacement detecting device 70 according to the second embodiment of the present invention is a reflection type diffraction grating 71 which is attached to a movable part of a machine tool or the like and linearly moves.
And the light emitted by the light emitting element is converted into two lights La1 and L
The light emitting / receiving composite unit 12 detects the interference signal by interfering the two two-time diffracted lights Lc1 and Lc2, which are separated into a2 and are diffracted by the diffraction grating 71, and emitted from the light emitting / receiving composite unit 12. Two lights La1, La2
Of the two-time diffracted light Lc1 and Lc2 from the diffraction grating 71 to the light receiving and emitting composite unit 12, and the diffraction grating 71.
The reflection optical system 74 that reflects the two single-time diffracted lights Lb1 and Lb2 from the above and irradiates the diffraction grating 71 again.

【0060】回折格子71は、例えば薄板状の形状を有
しており、その表面に狭いスリットや溝等の格子が所定
間隔毎に刻まれている。このような回折格子71に入射
された光は、表面に刻まれたスリット等により回折し、
該回折格子71を反射する。回折により生じる回折光
は、格子の間隔と光の波長で定まる方向に発生する。
The diffraction grating 71 has, for example, a thin plate shape, and a grating such as narrow slits or grooves is engraved on the surface thereof at predetermined intervals. Light incident on such a diffraction grating 71 is diffracted by a slit or the like carved on the surface,
The diffraction grating 71 is reflected. Diffracted light generated by diffraction is generated in the direction determined by the grating interval and the wavelength of light.

【0061】なお、本発明では回折格子の種類は限定さ
れず、上述したように機械的に溝等が形成されたものの
みならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作
成したものであっても良い。
In the present invention, the kind of the diffraction grating is not limited, and not only those in which the grooves and the like are mechanically formed as described above but also those in which interference fringes are printed on a photosensitive resin are prepared. It may be.

【0062】反射部材73aは、光La1を反射して回
折格子71の格子面71aの所定の位置に照射する。こ
の光La1が回折格子71により回折されることにより
1回回折光Lb1が得られる。反射部材73bは、光L
a2を反射して、回折格子71の格子面71aの所定の
位置に照射する。この光La2が回折格子71により回
折されることにより1回回折光Lb2が得られる。
The reflecting member 73a reflects the light La1 and irradiates it at a predetermined position on the grating surface 71a of the diffraction grating 71. The light La1 is diffracted by the diffraction grating 71 to obtain the once-diffracted light Lb1. The reflecting member 73b receives the light L
It reflects a2 and irradiates it at a predetermined position on the grating surface 71a of the diffraction grating 71. The light La2 is diffracted by the diffraction grating 71 to obtain the once-diffracted light Lb2.

【0063】また反射部材73aには、1回回折光Lb
1が回折格子71により回折されることにより生じる2
回回折光Lc1が照射される。反射部材73aは、この
2回回折光Lc1を反射して受発光複合ユニット12に
照射する。また反射部材73bには、1回回折光Lb2
が回折格子71により回折されることにより生じる2回
回折光Lc2が照射される。反射部材73bは、この2
回回折光Lc2を反射して受発光複合ユニット12に照
射する。
Further, the reflecting member 73a has one-time diffracted light Lb.
2 generated when 1 is diffracted by the diffraction grating 71
The diffracted light Lc1 is emitted. The reflecting member 73a reflects the twice-diffracted light Lc1 and irradiates the combined light-emitting / receiving unit 12 with the light. Further, the reflecting member 73b has a single diffracted light Lb2.
Is diffracted by the diffraction grating 71, and the double-diffracted light Lc2 is emitted. The reflection member 73b is
The diffracted light Lc2 is reflected and irradiated to the light emitting / receiving composite unit 12.

【0064】ちなみに、この反射部材73aにより回折
格子71の格子面71aに照射する所定の位置と、反射
部材73bにより回折格子71の格子面71aに照射す
る所定の位置とが、同一位置になるように結像させる。
このときビーム径は、格子面71a上のゴミや傷の影響
を受けないような大きさが望ましい。またこの結像点
は、必ずしもビーム径が最小となる点とする必要はな
く、ビームの像内での光路長の差が最小となる点が格子
面71a上に位置するようにしても良い。
By the way, the predetermined position where the reflecting member 73a irradiates the grating surface 71a of the diffraction grating 71 and the predetermined position where the reflecting member 73b irradiates the grating surface 71a of the diffraction grating 71 are located at the same position. Image.
At this time, it is desirable that the beam diameter be large enough not to be affected by dust or scratches on the grating surface 71a. Further, this image formation point does not necessarily have to be the point where the beam diameter is the smallest, and the point where the difference in the optical path lengths in the beam images is the smallest may be located on the grating surface 71a.

【0065】反射光学系74は、1回回折光Lb1を反
射して再度回折格子71に照射する反射器76と、1回
回折光Lb2を反射して再度回折格子71に照射する反
射器77と、1回回折光Lb1の偏光状態を変える1/
4波長板WP71と、1回回折光Lb2の偏光状態を変
える1/4波長板WP72とを有する。
The reflection optical system 74 includes a reflector 76 that reflects the once-diffracted light Lb1 and irradiates the diffraction grating 71 again, and a reflector 77 that reflects the once-diffracted light Lb2 and irradiates the diffraction grating 71 again. 1 / Changing the polarization state of the diffracted light Lb1 1 /
It has a four-wave plate WP71 and a quarter-wave plate WP72 that changes the polarization state of the once-diffracted light Lb2.

【0066】反射器76には、1/4波長板WP71を
通過した1回回折光Lb1が照射される。反射器76
は、この1回回折光Lb1が入射経路と同じ経路を逆行
するように、該1回回折光Lb1を垂直に反射する。ち
なみに、この反射器76に照射される1回回折光Lb1
は、1/4波長板WP71を既に通過しており、またこ
の反射器76を反射する1回回折光Lb1は1/4波長
板WP71を再度通過するため、偏光方向が90°回転
された状態で、再度回折格子71へ照射されることにな
る。
The reflector 76 is irradiated with the one-time diffracted light Lb1 that has passed through the quarter-wave plate WP71. Reflector 76
Reflects the one-time diffracted light Lb1 vertically so that the one-time diffracted light Lb1 goes back in the same path as the incident path. By the way, the one-time diffracted light Lb1 emitted to the reflector 76
Has already passed through the quarter-wave plate WP71, and the one-time diffracted light Lb1 reflected by the reflector 76 has passed through the quarter-wave plate WP71 again, so that the polarization direction is rotated by 90 °. Then, the diffraction grating 71 is irradiated again.

【0067】反射器77には、1/4波長板WP72を
通過した1回回折光Lb2が照射される。反射器77
は、この1回回折光Lb2が入射経路と同じ経路を逆行
するように、該1回回折光Lb2を垂直に反射する。
The reflector 77 is irradiated with the one-time diffracted light Lb2 that has passed through the quarter-wave plate WP72. Reflector 77
Reflects the one-time diffracted light Lb2 vertically so that the one-time diffracted light Lb2 goes backward in the same path as the incident path.

【0068】反射器77には、1/4波長板WP72を
通過した1回回折光Lb2が照射される。反射器77
は、この1回回折光Lb2が入射経路と同じ経路を逆行
するように、該1回回折光Lb2を垂直に反射する。ち
なみに、この反射器77に照射される1回回折光Lb2
は、1/4波長板WP72を既に通過しており、またこ
の反射器77を反射する1回回折光Lb2は1/4波長
板WP72を再度通過するため、偏光方向が90°回転
された状態で、再度回折格子71へ照射されることにな
る。
The reflector 77 is irradiated with the one-time diffracted light Lb2 that has passed through the quarter-wave plate WP72. Reflector 77
Reflects the one-time diffracted light Lb2 vertically so that the one-time diffracted light Lb2 goes backward in the same path as the incident path. By the way, the one-time diffracted light Lb2 emitted to the reflector 77
Has already passed through the quarter-wave plate WP72, and the one-time diffracted light Lb2 reflected by the reflector 77 again passes through the quarter-wave plate WP72, so that the polarization direction is rotated by 90 °. Then, the diffraction grating 71 is irradiated again.

【0069】この第2の実施の形態における受発光複合
ユニット12の詳細と、第2の実施の形態における動作
例は、第1の実施の形態の説明を引用する。
For the details of the combined light emitting and receiving unit 12 in the second embodiment and the operation example in the second embodiment, the description of the first embodiment is cited.

【0070】すなわち、反射型の回折格子71を用いる
第2の実施の形態に係る変位検出装置70は、受発光複
合ユニット12における各部材をパッケージ化して一体
構造とすることにより、精密な位置調整が容易になり、
また部品の配置スペースを大きくとる必要がなくなり、
変位検出装置全体の小型化、軽量化を図ることができ
る。また各部材を同一の収容部材内に収納することによ
り、環境変化や経時変化の影響を軽減させることがで
き、調整時のずれ等を最小限に抑えることができ、ひい
ては受発光複合ユニット12全体の信頼性を高めること
ができる。
That is, in the displacement detecting device 70 according to the second embodiment using the reflection type diffraction grating 71, each member in the light emitting and receiving composite unit 12 is packaged into an integrated structure to perform precise position adjustment. Becomes easier,
Also, there is no need to take up a large space for arranging parts,
It is possible to reduce the size and weight of the entire displacement detection device. Further, by housing each member in the same housing member, it is possible to reduce the effects of environmental changes and changes over time, and it is possible to minimize misalignment during adjustment, etc. The reliability of can be increased.

【0071】また、第2の実施の形態においても、光源
51からの光Laの変換と光分岐膜59からの光Ldの
変換とを1つの位相板43により共用する構成を採用す
るため、寸法管理や容易となり更なる製造コストの削減
を図ることが可能となる。さらにレンズユニットのデテ
クタ側出射面を平面でなくすることにより、デテクタと
全体の形状を自由に設計できるようになる。
Also in the second embodiment, since the conversion of the light La from the light source 51 and the conversion of the light Ld from the light branching film 59 are shared by one phase plate 43, the size is also reduced. It becomes easier to manage and it is possible to further reduce the manufacturing cost. Furthermore, by making the detector-side exit surface of the lens unit non-planar, the detector and the overall shape can be freely designed.

【0072】以上、本発明を適用した第1〜第2の実施
の形態の変位検出装置を説明した。各実施の形態の変位
検出装置では、格子が所定の間隔で平行に設けられた回
折格子11、71を用いているが、本発明では、このよ
うな格子が平行に設けられた回折格子を用いなくても良
い。例えばロータリエンコーダ等、放射状の格子が設け
られた回折格子を用いて角度検出を行うようにしても良
い。
The displacement detectors of the first and second embodiments to which the present invention is applied have been described above. In the displacement detection device of each embodiment, the diffraction gratings 11 and 71 in which the gratings are provided in parallel at a predetermined interval are used, but in the present invention, the diffraction gratings in which such gratings are provided in parallel are used. You don't have to. For example, the angle may be detected using a diffraction grating provided with a radial grating such as a rotary encoder.

【0073】また、本発明では、明暗を記録した振幅型
の回折格子、屈折率変化や形状変化を記録した位相型の
回折格子を用いても良く、その回折格子のタイプは限定
されるものではない。
Further, in the present invention, an amplitude type diffraction grating in which brightness and darkness are recorded and a phase type diffraction grating in which a change in refractive index and a change in shape are recorded may be used, and the type of the diffraction grating is not limited. Absent.

【0074】また、各実施の形態の変位検出装置では、
回折格子11,71を工作機械等の可動部分に取り付け
て、この回折格子11が可動部分の移動に応じて移動す
る場合について説明したが、本発明では、回折格子1
1,71と、変位検出装置とが相対的に移動すれば良い
ことは勿論である。
Further, in the displacement detecting device of each embodiment,
The case where the diffraction gratings 11 and 71 are attached to a movable part such as a machine tool and the diffraction grating 11 moves according to the movement of the movable part has been described.
It goes without saying that it is sufficient if the displacement detectors 1, 71 and the displacement detector relatively move.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る変位検出装置及び受発光複合ユニットは、各部材をパ
ッケージ化して一体構造とすることにより、精密な位置
調整が容易になり、また部品の配置スペースを大きくと
る必要がなくなり、変位検出装置全体の小型化、軽量化
を図ることができる。また、各部材を同一の収容部材内
に収納することにより、環境変化や経時変化の影響を軽
減させることができ、調整時のずれ等を最小限に抑える
ことができ、ひいては変位検出装置及び受発光複合ユニ
ット全体の信頼性を高めることができる。
As described above in detail, in the displacement detecting device and the combined light receiving and emitting unit according to the present invention, the respective members are packaged into an integrated structure, which facilitates precise position adjustment. It is not necessary to take a large space for arranging parts, and the displacement detecting device can be downsized and lightweight. In addition, by storing each member in the same housing member, it is possible to reduce the influence of environmental changes and changes over time, and it is possible to minimize misalignment at the time of adjustment and, in turn, the displacement detection device and receiver. The reliability of the entire light emitting composite unit can be improved.

【0076】また、本発明に係る変位検出装置及び受発
光複合ユニットは、光源から出射する光Laや、光分岐
部から出射される光をそれぞれ所定の結像点まで導くレ
ンズ部を有する。このレンズ部を有する変位検出装置及
び受発光複合ユニットは、光源や受光素子の配置に基づ
いて、光の結像点を決定することができる。また回路設
計時においても、光源や受光素子の配置に自由度を持た
せることが可能となり、加えてレンズ部をオプションユ
ニットとすることにより、ICの多様なスペックに対し
ても臨機応変に対応することができる。
Further, the displacement detecting device and the combined light emitting and receiving unit according to the present invention have a lens portion for guiding the light La emitted from the light source and the light emitted from the light branching portion to a predetermined image forming point. The displacement detection device and the combined light emitting and receiving unit having this lens portion can determine the image forming point of light based on the arrangement of the light source and the light receiving element. In addition, even when designing the circuit, it is possible to give flexibility to the arrangement of the light source and the light receiving element, and by using the lens unit as an optional unit, it is possible to flexibly cope with various specifications of the IC. be able to.

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

【図1】本発明に係る変位検出装置の構成を説明するた
めの図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a displacement detection device according to the present invention.

【図2】変位検出に用いる回折格子の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a diffraction grating used for displacement detection.

【図3】反射光学系に反射プリズムを用いる場合につい
て説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a case where a reflective prism is used in a reflective optical system.

【図4】受発光複合ユニットの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a combined light emitting and receiving unit.

【図5】受発光複合ユニットの他の構成図である。FIG. 5 is another configuration diagram of the combined light emitting and receiving unit.

【図6】反射型の回折格子を用いる変位検出装置につい
て説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a displacement detection device using a reflection type diffraction grating.

【図7】従来の光学式変位測定装置の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a conventional optical displacement measuring device.

【図8】従来の光学式変位測定装置の側面図である。FIG. 8 is a side view of a conventional optical displacement measuring device.

【図9】従来の他の光学式変位測定装置の斜視図であ
る。
FIG. 9 is a perspective view of another conventional optical displacement measuring device.

【図10】従来の他の光学式変位測定装置の側面図であ
る。
FIG. 10 is a side view of another conventional optical displacement measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 変位検出装置、11 回折格子、12 受発光複
合ユニット、13 反射部材、14 反射光学系、2
6,27 反射器、WP1,WP2 1/4波長板、40
収容部材、41 レンズ部、42 偏光部、43 位
相板、44 光分岐部、51 光源、52 受光素子、
53,54 半導体基板、58 偏光分離部、59 光
分岐膜
10 Displacement Detection Device, 11 Diffraction Grating, 12 Receiving and Emitting Complex Unit, 13 Reflecting Member, 14 Reflecting Optical System, 2
6,27 Reflector, WP1, WP2 1/4 wave plate, 40
Housing member, 41 lens part, 42 polarizing part, 43 phase plate, 44 light splitting part, 51 light source, 52 light receiving element,
53, 54 semiconductor substrate, 58 polarized light separating section, 59 light branching film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久米 英廣 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 谷口 佳代子 東京都品川区西五反田3丁目9番17号 ソ ニー・プレシジョン・テクノロジー株式会 社内 (72)発明者 田宮 英明 東京都品川区西五反田3丁目9番17号 ソ ニー・プレシジョン・テクノロジー株式会 社内 (72)発明者 黒田 明博 東京都品川区西五反田3丁目9番17号 ソ ニー・プレシジョン・テクノロジー株式会 社内 Fターム(参考) 2F103 BA01 BA04 BA43 CA04 CA08 DA01 DA12 EA02 EA15 EA18 EA19 EA20 EB02 EB12 EB16 EB28 EB32 EB35 EC01 EC11 EC12 EC13 EC14 EC15    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hidehiro Kume             6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Soni             -Inside the corporation (72) Inventor Kayoko Taniguchi             3-9-17 Sogotanda, Shinagawa-ku, Tokyo             Knee Precision Technology Stock Association             In-house (72) Inventor Hideaki Tamiya             3-9-17 Sogotanda, Shinagawa-ku, Tokyo             Knee Precision Technology Stock Association             In-house (72) Inventor Akihiro Kuroda             3-9-17 Sogotanda, Shinagawa-ku, Tokyo             Knee Precision Technology Stock Association             In-house F-term (reference) 2F103 BA01 BA04 BA43 CA04 CA08                       DA01 DA12 EA02 EA15 EA18                       EA19 EA20 EB02 EB12 EB16                       EB28 EB32 EB35 EC01 EC11                       EC12 EC13 EC14 EC15

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を出射する光源と、 上記光源から出射された光を、互いに偏光成分が異なる
2つの光に分離して外部光学系へ出射し、当該外部光学
系から反射される上記2つの光を合成して合成光を生成
する偏光ビームスプリッタと、 上記偏光ビームスプリッタにより生成された合成光を複
数に分割する光分割手段と、 上記分割された合成光を夫々所定の偏光成分のみ透過さ
せる偏光手段と、 上記偏光手段を透過した複数の干渉光を夫々所定の位置
へ導くレンズ部と、 上記レンズ部により導かれた複数の干渉光を夫々光電変
換して干渉信号を生成する受光手段とを備えることを特
徴とする受発光複合ユニット。
1. A light source that emits light, and the light emitted from the light source is split into two lights having different polarization components, emitted to an external optical system, and reflected from the external optical system. A polarization beam splitter that combines two lights to generate a combined light, a light splitting unit that splits the combined light generated by the polarization beam splitter into a plurality of beams, and transmits only the predetermined polarization component to each of the divided combined lights. A polarization unit, a lens unit that guides the plurality of interference lights that have passed through the polarization unit to predetermined positions, and a light receiving unit that photoelectrically converts the plurality of interference lights that are guided by the lens unit to generate an interference signal. And a combined light emitting and receiving unit.
【請求項2】 上記レンズ部は、さらに上記光源と上記
偏光ビームスプリッタの間に配され、上記光源から出射
された光の伝搬方向を変化させることを特徴とする請求
項1記載の受発光複合ユニット。
2. The light emitting / receiving composite according to claim 1, wherein the lens unit is further arranged between the light source and the polarization beam splitter to change a propagation direction of light emitted from the light source. unit.
【請求項3】 上記レンズ部は、上記偏光手段を透過し
た上記複数の干渉光を結像させることを特徴とする請求
項1記載の受発光複合ユニット。
3. The light emitting / receiving composite unit according to claim 1, wherein the lens unit forms an image of the plurality of interference lights transmitted through the polarization unit.
【請求項4】 上記レンズ部は、上記受光手段に向かっ
て凸になるように構成されていることを特徴とする請求
項1記載の受発光複合ユニット。
4. The combined light emitting and receiving unit according to claim 1, wherein the lens portion is configured to be convex toward the light receiving means.
【請求項5】 上記レンズ部は、上記光源と上記受光手
段との距離が、上記偏光ビームスプリッタと上記光分割
手段との距離より短くなるように、上記干渉光を導くこ
とを特徴とする請求項1記載の受発光複合ユニット。
5. The lens section guides the interference light such that the distance between the light source and the light receiving means is shorter than the distance between the polarization beam splitter and the light splitting means. Item 7. A light emitting and receiving composite unit according to item 1.
【請求項6】 回折格子が配された被検査物について格
子ベクトル方向の変位を干渉信号に基づいて検出する変
位検出装置において、 光を出射する光源と、 上記光源から出射された光を互いに偏光成分が異なる2
つの光に分離して出射する偏光ビームスプリッタと、 上記ビームスプリッタから出射された2つの光が上記回
折格子により回折されて得られる2つの第1の回折光を
夫々反射する反射手段と、 上記反射手段により反射された上記第1の回折光が上記
回折格子により回折されて得られる2つの第2の回折光
を合成させて合成光を生成し、当該合成光を複数に分割
する光分割手段と、 上記分割された合成光を夫々所定の偏光成分のみ透過さ
せる偏光手段と、 上記偏光手段を透過した複数の干渉光を夫々所定の位置
へ導くレンズ部と、 上記レンズ部により導かれた複数の干渉光を夫々光電変
換して上記干渉信号を生成する受光手段とを備えること
を特徴とする変位検出装置。
6. A displacement detection device for detecting displacement in a grating vector direction of an object to be inspected having a diffraction grating based on an interference signal, wherein a light source emitting light and light emitted from the light source are mutually polarized. 2 different ingredients
A polarization beam splitter that splits and outputs two beams of light; a reflection unit that reflects two first diffracted beams obtained by diffracting the two beams of light emitted from the beam splitter by the diffraction grating; A light splitting unit configured to combine the two second diffracted lights obtained by diffracting the first diffracted light reflected by the means with the diffraction grating to generate combined light, and dividing the combined light into a plurality of lights. A polarizing unit that transmits only the predetermined polarized component of the divided combined light; a lens unit that guides a plurality of interference lights that have passed through the polarizing unit to a predetermined position; and a plurality of lens units that are guided by the lens unit. A displacement detecting device comprising: a light receiving unit that photoelectrically converts the interference light to generate the interference signal.
【請求項7】 上記レンズ部は、さらに上記光源と上記
偏光ビームスプリッタの間に配され、上記光源から出射
された光の伝搬方向を変化させることを特徴とする請求
項6記載の変位検出装置。
7. The displacement detecting device according to claim 6, wherein the lens unit is further arranged between the light source and the polarization beam splitter, and changes the propagation direction of the light emitted from the light source. .
【請求項8】 上記偏光手段を透過した上記複数の干渉
光を結像させる複合レンズを備えることを特徴とする請
求項6記載の変位検出装置。
8. The displacement detection device according to claim 6, further comprising a compound lens that forms an image of the plurality of interference lights that have passed through the polarization unit.
【請求項9】 上記複合レンズと上記レンズ部は、一体
的なモールド部品により構成されることを特徴とする請
求項6記載の変位検出装置。
9. The displacement detecting device according to claim 6, wherein the compound lens and the lens portion are formed by an integral molding component.
【請求項10】 上記光源と、上記偏光ビームスプリッ
タと、上記反射手段と、上記光分割手段と、上記偏光手
段と、上記レンズ部と、上記受光手段は、同一パッケー
ジ内に配設され独立ユニットとして構成されることを特
徴とする請求項6記載の変位検出装置。
10. The light source, the polarization beam splitter, the reflection means, the light splitting means, the polarization means, the lens section, and the light receiving means are arranged in the same package and are independent units. The displacement detection device according to claim 6, wherein the displacement detection device is configured as follows.
【請求項11】 上記回折格子は、透過型或いは反射型
の回折格子であることを特徴とする請求項6記載の変位
検出装置。
11. The displacement detecting device according to claim 6, wherein the diffraction grating is a transmission type or a reflection type diffraction grating.
JP2002127527A 2002-04-26 2002-04-26 Light emitting / receiving composite unit and displacement detection device Expired - Fee Related JP4153235B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002127527A JP4153235B2 (en) 2002-04-26 2002-04-26 Light emitting / receiving composite unit and displacement detection device
US10/414,860 US7187449B2 (en) 2002-04-26 2003-04-15 Light-receiving/emitting composite unit, method for manufacturing the same, and displacement detection device
EP03009332.2A EP1359389B1 (en) 2002-04-26 2003-04-24 Light-receiving/emitting composite unit, method for manufacturing the same, and displacement detection device
CNB031284787A CN100462670C (en) 2002-04-26 2003-04-28 Optical receiving/emitting composite unit, its producing method and displacement detecting apparatus
US11/654,815 US7336367B2 (en) 2002-04-26 2007-01-18 Light-receiving/emitting composite unit, method for manufacturing the same, and displacement detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002127527A JP4153235B2 (en) 2002-04-26 2002-04-26 Light emitting / receiving composite unit and displacement detection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003322552A true JP2003322552A (en) 2003-11-14
JP4153235B2 JP4153235B2 (en) 2008-09-24

Family

ID=29541613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002127527A Expired - Fee Related JP4153235B2 (en) 2002-04-26 2002-04-26 Light emitting / receiving composite unit and displacement detection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4153235B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP4153235B2 (en) 2008-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7336367B2 (en) Light-receiving/emitting composite unit, method for manufacturing the same, and displacement detection device
US4979826A (en) Displacement measuring apparatus
JP2006177876A (en) Displacement detecting device
KR20060103868A (en) Displacement detection apparatus, displacement gauging apparatus and fixed point detection apparatus
JP4852318B2 (en) Displacement detector, polarizing beam splitter, and diffraction grating
JP5095475B2 (en) Optical displacement measuring device
JPH01284715A (en) Encoder
JP4969057B2 (en) Displacement detection device, displacement measurement device, and fixed point detection device
JP5235554B2 (en) Optical displacement measuring device
JP2000081308A (en) Optical type displacement measuring apparatus
JP2006322835A (en) Interference measuring device and linear encoder
JP4153234B2 (en) Light receiving / emitting composite unit, manufacturing method thereof, and displacement detection device
JP4559056B2 (en) Displacement detector
JP4023917B2 (en) Optical displacement measuring device
JP2003322552A (en) Light receiving-emitting composite unit and displacement detecting device
JP2020051782A (en) Optical angle sensor
KR102455591B1 (en) Apparatus for outputting multi light
JP2003322551A (en) Displacement detecting device
JP7224747B1 (en) Displacement detection member and displacement detection device
JP2003035570A (en) Diffraction interference type linear scale
JP2000018918A (en) Laser interference apparatus for detecting moving quantity of movable body
JP4154038B2 (en) Optical displacement measuring device
KR100248195B1 (en) Apparatus for measuring displacement and method using the same
JPS63309817A (en) Linear encoder
JP5096237B2 (en) Photoelectric encoder

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050309

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070403

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071218

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080603

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080703

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4153235

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120711

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130711

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees