JP2017009335A - Displacement measurement device, displacement measurement signal processing device and displacement measurement signal processing method - Google Patents

Displacement measurement device, displacement measurement signal processing device and displacement measurement signal processing method Download PDF

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松田 勲
Isao Matsuda
勲 松田
勝弘 小山
Katsuhiro Koyama
勝弘 小山
康仁 萩原
Yasuhito Hagiwara
康仁 萩原
貴樹 浜本
Takaki Hamamoto
貴樹 浜本
冬樹 宮澤
Fuyuki Miyazawa
冬樹 宮澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement measurement device capable of curbing measurement errors and a displacement measurement signal processing device and a displacement measurement signal processing method used in the displacement measurement device.SOLUTION: A displacement measurement device comprises: a light source; a first diffraction grating; a second diffraction grating; a detection section 50; and an operation section 40. The second diffraction grating is arranged along a path of a light beam from the light source in a manner as to face the first diffracting grating and can move relative to the first diffraction grating. The detection section 50 has a plurality of light receiving sections 51 which receive light emitted from the second diffracting grating. The operation section 40 has: a selection section 41 which selects, among a plurality of signal values obtained from the plurality of light receiving sections 51, one signal value larger than a minimum signal value and equal to or less than a maximum signal value; and a displacement operation section 43 which calculates a displacement amount due to relative movement between the first diffracting grating and the second diffracting grating on the basis of the selected signal value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、干渉光を利用する変位計測装置、変位計測信号処理装置、および変位計測信号処理方法に関する。   The present invention relates to a displacement measurement device, a displacement measurement signal processing device, and a displacement measurement signal processing method that use interference light.

特許文献1には、対向する2つの回折格子の相対移動によって生成される回折光同士の干渉光の検出することにより、当該2つの回折格子の相対移動の変位を計測する変位計測装置が開示されている。具体的には、干渉光は、第1の回折格子による+1次回折光が第2の回折格子に入射してこの第2の回折格子から発生する−1次回折光と、第1の回折格子による−n次回折光が第2の回折格子に入射してこの第2の回折格子から発生する+n次回折光との干渉により生成される(例えば、特許文献1の明細書段落[0028]〜[0031]参照)。   Patent Document 1 discloses a displacement measuring apparatus that measures the displacement of relative movement of two diffraction gratings by detecting interference light between diffracted lights generated by relative movement of two opposing diffraction gratings. ing. Specifically, the interference light includes −1st order diffracted light generated from the second diffraction grating when + 1st order diffracted light from the first diffraction grating is incident on the second diffraction grating, and − The n-th order diffracted light enters the second diffraction grating and is generated by interference with the + n-order diffracted light generated from the second diffraction grating (see, for example, paragraphs [0028] to [0031] of Patent Document 1). ).

特許文献2には、例えば傾斜面や曲面を有する被測定物の表面を測定可能な光学式変位測定器が開示されている。この変位測定器では、次のような構造を有する光検出部が用いられる。この光検出部は、中心に配置された円形状の1個の受光素子と、この1個の受光素子の外周に沿って環状に配置された扇形状の複数(16個)の受光素子とを備える。焦点位置検出回路は、光検出部で得られた信号を受けて、フォーカシングエラー信号を演算する。具体的には、この焦点位置検出回路は、扇形状の各受光素子のうち隣接する3つの受光素子による信号の和を、全周にわたってそれぞれ算出し、算出されたそれぞれの和のうちの最大値を選択する。焦点位置検出回路は、この最大値に基づき所定の演算を行うことにより、疑似ピンホール法によるピンホール信号として得ることができ、そのピンホール信号に基づき、合焦点制御のためのフォーカシングエラー信号を生成することができる(例えば、特許文献1の明細書段落[0027]、[0029]参照)。   Patent Document 2 discloses an optical displacement measuring instrument capable of measuring the surface of a measurement object having, for example, an inclined surface or a curved surface. In this displacement measuring device, a light detection unit having the following structure is used. The light detection unit includes one circular light receiving element arranged at the center and a plurality of (16) light receiving elements arranged in a ring shape along the outer periphery of the one light receiving element. Prepare. The focal position detection circuit receives a signal obtained by the light detection unit and calculates a focusing error signal. Specifically, the focal position detection circuit calculates the sum of signals from three adjacent light receiving elements among the fan-shaped light receiving elements over the entire circumference, and the maximum value of the calculated sums. Select. The focus position detection circuit can obtain a pinhole signal by the pseudo pinhole method by performing a predetermined calculation based on this maximum value, and based on the pinhole signal, a focus error signal for focusing control can be obtained. (See, for example, paragraphs [0027] and [0029] of Patent Document 1).

特開2015-021890号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-021890 特開2009-300264号公報JP 2009-300264

一般に、光学素子(例えば回折格子や光検出器など)を利用した変位計測装置では、その装置の製造時におけるそれら光学素子の組み付け誤差により、光軸ずれなどが生じる場合があり、これにより、本来得られるべき信号波形から、実際に光検出器で得られる信号波形に乱れが生じる。これにより計測誤差が生じる。あるいは、例えば回折格子による回折光の干渉光を利用する装置では、高次回折光の干渉光が発生することにより、これによるノイズが検出信号に加わるため、この場合も計測誤差が生じるおそれがある。   In general, in a displacement measuring device using an optical element (for example, a diffraction grating or a photodetector), an optical axis misalignment may occur due to an assembly error of the optical element at the time of manufacturing the device. The signal waveform actually obtained by the photodetector is disturbed from the signal waveform to be obtained. This causes a measurement error. Alternatively, for example, in an apparatus that uses interference light of diffracted light by a diffraction grating, interference light of higher-order diffracted light is generated, and noise due to this is added to the detection signal.

本発明の目的は、計測誤差の発生を抑えることができる変位計測装置、この変位計測装置に用いられる変位計測信号処理装置、および変位計測信号処理方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a displacement measurement device capable of suppressing the occurrence of measurement errors, a displacement measurement signal processing device used in the displacement measurement device, and a displacement measurement signal processing method.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る変位計測装置は、光源と、第1回折格子と、第2回折格子と、検出部と、演算部とを具備する。
前記第1回折格子には、前記光源からの光が入射する。
前記第2回折格子は、前記光源からの光線の進路に沿って前記第1回折格子に対向して配置され、前記第1回折格子と相対移動可能に設けられている。
前記検出部は、前記第2回折格子から出射された光を受光する複数の受光部を有する。
前記演算部は、前記複数の受光部からそれぞれ得られる複数の信号値のうち、最小値より大きく、かつ、最大値以下の値のうちいずれか1つを選択し、選択した値に基づき、前記相対移動による変位量を演算する。
In order to achieve the above object, a displacement measuring apparatus according to an aspect of the present invention includes a light source, a first diffraction grating, a second diffraction grating, a detection unit, and a calculation unit.
Light from the light source is incident on the first diffraction grating.
The second diffraction grating is disposed to face the first diffraction grating along the path of the light beam from the light source, and is provided so as to be relatively movable with respect to the first diffraction grating.
The detection unit includes a plurality of light receiving units that receive light emitted from the second diffraction grating.
The calculation unit selects any one of a plurality of signal values obtained from the plurality of light receiving units from a value greater than a minimum value and less than a maximum value, and based on the selected value, The amount of displacement due to relative movement is calculated.

検出部は、複数の受光部を有し、その複数の受光部で1つの光を受光するように構成されている。したがって、演算部は、最小値以外の値を選択することにより、乱れやノイズが多い信号値を変位量の演算から除外できるので、計測誤差の発生を抑えることができる。   The detection unit includes a plurality of light receiving units, and the plurality of light receiving units are configured to receive one light. Therefore, since the calculation unit can select a value other than the minimum value, a signal value having a lot of disturbances and noises can be excluded from the calculation of the displacement amount, so that occurrence of a measurement error can be suppressed.

前記演算部は、前記最大値を選択してもよい。
すなわち、演算部は、乱れやノイズが最も少ない信号を選択するので、計測誤差の発生を抑えることができる。
The calculation unit may select the maximum value.
That is, since the calculation unit selects a signal with the least disturbance and noise, the generation of measurement errors can be suppressed.

前記複数の受光部は等面積を有していてもよい。
これにより、演算部は、最適値(複数の受光部で得られる信号のうち、最小値以外の1つ)を選択するための演算効率を上げることができる。
The plurality of light receiving units may have an equal area.
Thereby, the calculating part can raise the calculation efficiency for selecting the optimal value (one other than the minimum value among the signals obtained by a plurality of light receiving parts).

前記第1回折格子および前記第2回折格子のうちいずれか一方の格子構造は、前記相対移動により異なる位相を持つ2以上の光を発生するように構成されていてもよい。また、前記検出部は、前記複数の受光部が一組の受光部とされた複数組の受光部を有していてもよい。   Either one of the first diffraction grating and the second diffraction grating may be configured to generate two or more lights having different phases due to the relative movement. The detection unit may include a plurality of sets of light receiving units in which the plurality of light receiving units are a set of light receiving units.

前記複数の受光部の、前記相対移動方向での全体の幅は、前記相対移動方向において、前記第2回折格子ら出射される1つの光の光束幅の1/3以上で、かつ、当該1つの光の光束幅より小さい値に設定されていてもよい。   The overall width of the plurality of light receiving portions in the relative movement direction is not less than 1/3 of the light flux width of one light emitted from the second diffraction grating in the relative movement direction, and the 1 It may be set to a value smaller than the beam width of one light.

前記複数の受光部の、前記相対移動方向に直交する方向での全体の幅は、前記相対移動方向に直交する方向において、前記第2回折格子から出射される1つの光の光束幅の1/5以上で、かつ、当該1つの光の光束幅より小さい値に設定されていてもよい。   The overall width of the plurality of light receiving portions in the direction orthogonal to the relative movement direction is 1 / (light beam width of one light emitted from the second diffraction grating in the direction orthogonal to the relative movement direction). It may be set to a value not less than 5 and smaller than the luminous flux width of the one light.

これらの発明において、「光束幅」は、例えば第1回折格子の前段、または第2回折格子の後段に配置された光学素子を透過する結果発生する光の光束(またはそれらのうちの1つの光束)の幅を最大としている。   In these inventions, the “light flux width” is, for example, a light flux (or one of them) generated as a result of passing through an optical element arranged at the front stage of the first diffraction grating or the rear stage of the second diffraction grating. ) Is the maximum width.

前記第1回折格子および前記第2回折格子のうちいずれか一方の格子構造は、所定の格子線ピッチを持つ2以上の格子パターン領域を有し、これら格子パターン領域の格子線配置が、前記相対移動方向で所定距離それぞれずれるように構成されていてもよい。   One of the grating structures of the first diffraction grating and the second diffraction grating has two or more grating pattern regions having a predetermined grating line pitch, and the lattice line arrangement of these grating pattern regions is the relative You may comprise so that each predetermined distance may shift | deviate in a moving direction.

例えば、前記第1回折格子および前記第2回折格子の相対移動方向は、前記第1回折格子および前記第2回折格子が前記光源からの光線の進路に沿って離接する方向に直交する方向であってもよい。   For example, the relative movement direction of the first diffraction grating and the second diffraction grating is a direction orthogonal to the direction in which the first diffraction grating and the second diffraction grating are separated from each other along the path of the light beam from the light source. May be.

あるいは、前記第1回折格子および前記第2回折格子の相対移動方向は、前記第1回折格子および前記第2回折格子が前記光源からの光線の進路に沿って離接する方向であってもよい。   Alternatively, the relative movement direction of the first diffraction grating and the second diffraction grating may be a direction in which the first diffraction grating and the second diffraction grating are separated from each other along the path of light from the light source.

nを1以上の自然数とした場合、前記第1回折格子および前記第2回折格子のうちいずれか1つの回折格子は、
前記回折格子対のうち第1回折格子による+n次回折光が第2回折格子に入射して前記第2回折格子から発生する−n次回折光と、前記第1回折格子による−n次回折光が前記第2回折格子に入射して前記第2回折格子から発生する+n次回折光との干渉光を出射するように構成されていてもよい。または、前記回折格子対のうちいずれか1つの回折格子は、前記第1回折格子および前記第2回折格子のうちいずれか1つの回折格子から発生した+n次回折光または−n次回折光の進路に沿う一組の回折光の干渉光を出射するように構成されていてもよい。
When n is a natural number of 1 or more, any one of the first diffraction grating and the second diffraction grating is
Of the pair of diffraction gratings, + n-order diffracted light from the first diffraction grating is incident on the second diffraction grating and generated from the second diffraction grating, and -n-order diffracted light from the first diffraction grating is the first-order diffracted light. It may be configured to emit interference light with + n-order diffracted light that enters the second diffraction grating and is generated from the second diffraction grating. Alternatively, any one of the diffraction grating pairs may follow a path of + n-order diffracted light or −n-order diffracted light generated from any one of the first diffraction grating and the second diffraction grating. You may be comprised so that the interference light of a set of diffracted light may be radiate | emitted.

本発明の他の形態に係る変位計測装置は、光源と、第1回折格子と、第2回折格子と、検出部とを具備する。
前記第1回折格子には、前記光源からの光が入射する。
前記第2回折格子は、前記光源からの光線の進路に沿って前記第1回折格子に対向して配置され、前記第1回折格子と相対移動可能に設けられ、前記相対移動により異なる位相を持つ2以上の光を出射する。
前記検出部は、前記第2回折格子から出射された光をそれぞれ受光する、前記複数の受光部を一組の受光部とされた複数組の受光部を有する。
A displacement measuring apparatus according to another aspect of the present invention includes a light source, a first diffraction grating, a second diffraction grating, and a detection unit.
Light from the light source is incident on the first diffraction grating.
The second diffraction grating is disposed so as to face the first diffraction grating along a path of a light beam from the light source, is provided to be relatively movable with the first diffraction grating, and has a different phase due to the relative movement. Two or more lights are emitted.
The detection unit includes a plurality of sets of light receiving units that receive the light emitted from the second diffraction grating, and the plurality of light receiving units are set as a set of light receiving units.

本発明の一形態に係る変位計測信号処理装置は、上記した変位計測装置の信号処理装置である。前記変位計測信号処理装置は、上記した演算部を備える。   A displacement measurement signal processing apparatus according to an aspect of the present invention is a signal processing apparatus of the displacement measurement apparatus described above. The displacement measurement signal processing device includes the calculation unit described above.

本発明の一形態に係る変位計測信号処理方法は、上記した信号処理装置による信号処理方法である。前記変位計測信号処理方法は、検出部の複数の受光部からそれぞれ得られる複数の信号値のうち、最小値より大きく、かつ、最大値以下の値のうちいずれか1つを選択することを含む。
選択した値に基づき、前記相対移動による変位量が演算される。
A displacement measurement signal processing method according to an aspect of the present invention is a signal processing method by the above-described signal processing device. The displacement measurement signal processing method includes selecting any one of a plurality of signal values respectively obtained from a plurality of light receiving units of the detection unit, which is greater than a minimum value and equal to or less than a maximum value. .
Based on the selected value, the displacement amount due to the relative movement is calculated.

以上、本発明によれば、計測誤差の発生を抑えることができる。   As mentioned above, according to this invention, generation | occurrence | production of a measurement error can be suppressed.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る変位計測装置の基本的な光学系の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic optical system configuration of a displacement measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図2は、検出部および演算部の構成を示す。FIG. 2 shows the configuration of the detection unit and the calculation unit. 図3は、本発明の第2の実施形態に係る回折格子対のうち、いずれか一方の格子構造を模式的に示す。FIG. 3 schematically shows one of the grating structures of the diffraction grating pair according to the second embodiment of the present invention. 図4Aは、本実施形態に係る検出部の複数組の受光部を示す。図4Bは、回折格子対から出射した、ある特定の位相状態における3相の実際の干渉光を示す写真と、図4Aに示した複数組の受光部とを重ねて示す。FIG. 4A shows a plurality of sets of light receiving units of the detection unit according to the present embodiment. FIG. 4B shows a photograph showing three-phase actual interference light emitted from the diffraction grating pair and a plurality of sets of light receiving units shown in FIG. 4A in an overlapping manner. 図5Aは、検出部により得られる理想的な3相信号を示す。図5Bは、実際に受光部ごとに得られるの3相信号を示す。FIG. 5A shows an ideal three-phase signal obtained by the detection unit. FIG. 5B shows a three-phase signal actually obtained for each light receiving unit. 図6は、本実施系形態に係る演算部の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the calculation unit according to the present embodiment. 図7A、Bは、比較例に係る検出部の、3相の干渉光を検出するための受光部を示す。7A and 7B show a light receiving unit for detecting three-phase interference light of the detection unit according to the comparative example. 図8は、第2の実施形態に係る検出部、比較例1に係る検出部、および比較例2に係る検出部(図7B)の各信号に基づく変動量を比較して示したデータである。FIG. 8 is data showing comparisons of fluctuation amounts based on the signals of the detection unit according to the second embodiment, the detection unit according to Comparative Example 1, and the detection unit according to Comparative Example 2 (FIG. 7B). . 図9A〜Dは、検出部において、一組の受光部の種々の変形例をそれぞれ示す。9A to 9D respectively show various modifications of the set of light receiving units in the detection unit.

1.第1の実施形態   1. First embodiment

1)変位計測装置の光学系の構成   1) Configuration of the optical system of the displacement measuring device

図1は、本発明の第1の実施形態に係る変位計測装置の基本的な光学系の構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a basic optical system configuration of a displacement measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.

変位計測装置100は、光源12、コリメータレンズ14、回折格子対20、検出部50、変位計測信号処理装置として機能する演算部40を備える。   The displacement measurement device 100 includes a light source 12, a collimator lens 14, a diffraction grating pair 20, a detection unit 50, and a calculation unit 40 that functions as a displacement measurement signal processing device.

光源12は、LD(Laser Diode)、あるいはLED(Light Emitting Diode)であり、図示しないドライバにより駆動される。検出部50はフォトダイオード等により構成される。   The light source 12 is an LD (Laser Diode) or an LED (Light Emitting Diode), and is driven by a driver (not shown). The detection unit 50 is configured by a photodiode or the like.

コリメータレンズ14は、光源12から出射された光を平行光15にする。少なくともこれら光源12およびコリメータレンズ14により、平行光を発生する光学系が構成される。   The collimator lens 14 turns the light emitted from the light source 12 into parallel light 15. At least the light source 12 and the collimator lens 14 constitute an optical system that generates parallel light.

回折格子対20は、例えば透過型の、第1回折格子21および第2回折格子22で構成される。第1回折格子21には、光源12およびコリメータレンズ14からの光が入射され、回折光を出射する。第1回折格子21および第2回折格子22は、光源12およびコリメータレンズ14からの光線の進路に沿って、ここでは光源12およびコリメータレンズ14の光軸に沿って対向して配置されており、後述するように所定方向に相対的に移動可能となっている。   The diffraction grating pair 20 is composed of, for example, a transmission type first diffraction grating 21 and second diffraction grating 22. Light from the light source 12 and the collimator lens 14 enters the first diffraction grating 21 and emits diffracted light. The first diffraction grating 21 and the second diffraction grating 22 are disposed so as to face each other along the light paths from the light source 12 and the collimator lens 14, here along the optical axes of the light source 12 and the collimator lens 14. As will be described later, it is relatively movable in a predetermined direction.

第1回折格子21は、入射した平行光15を、回折格子対20の光軸上で直進する0次光30aと、+n次回折光(nは1以上の自然数であり、以下同様である。)23aと、−n次回折光25aとに分けて進行させる。   In the first diffraction grating 21, the incident parallel light 15 travels straight on the optical axis of the diffraction grating pair 20, and the 0th order light 30a and the + nth order diffracted light (n is a natural number of 1 or more, and so on). 23a and -n-order diffracted light 25a are divided and advanced.

第2回折格子22は、第1回折格子21から出射して第2回折格子22に入射した0次光30aを、さらに光軸上で直進する0次光30bとして出射する。また、第2回折格子22は、これに入射した+n次回折光23aの−n次回折光23bを発生し、また、これに入射した−n次回折光25aの+n次回折光25bを発生する。   The second diffraction grating 22 emits the 0th-order light 30a emitted from the first diffraction grating 21 and incident on the second diffraction grating 22 as 0th-order light 30b that travels straight on the optical axis. Further, the second diffraction grating 22 generates a -n-order diffracted light 23b of the + n-order diffracted light 23a incident thereon, and generates a + n-order diffracted light 25b of the -n-order diffracted light 25a incident thereon.

なお説明の便宜上、図1中、一光線から発生する回折光であってその一光線より右側に折れる回折光の次数を正とする。また、その一光線より左側に折れる回折光の次数を負とする。   For convenience of explanation, in FIG. 1, the order of diffracted light generated from one light beam and bent to the right side of the one light beam is positive. Further, the order of the diffracted light that is bent to the left of the one light beam is negative.

−n次回折光23bおよび+n次回折光25bは互いに干渉し合い、これにより干渉光27が発生する。検出部50は、この干渉光27を主に検出する位置に配置されている。具体的には、−n次回折光23bおよび+n次回折光25bは、回折格子対20の光軸に沿う方向(図1ではz方向)に進行し、干渉光27はその光軸を含む位置で発生する。したがって、その干渉光27を検出する検出部50は、回折格子対20の光軸上に配置される。   The −nth order diffracted light 23b and the + nth order diffracted light 25b interfere with each other, thereby generating interference light 27. The detection unit 50 is disposed at a position where the interference light 27 is mainly detected. Specifically, the −nth order diffracted light 23b and the + nth order diffracted light 25b travel in a direction along the optical axis of the diffraction grating pair 20 (z direction in FIG. 1), and the interference light 27 is generated at a position including the optical axis. To do. Therefore, the detection unit 50 that detects the interference light 27 is disposed on the optical axis of the diffraction grating pair 20.

なお、後述するように光軸上の光には0次光30も含まれており、この0次光30も含むが、この0次光30は別の手段によって除去されるか、または、その光量が低減されるようになっている。   As will be described later, the zero-order light 30 is also included in the light on the optical axis, and this zero-order light 30 is also included, but this zero-order light 30 is removed by another means or The amount of light is reduced.

本実施形態では、典型的には、±n次回折光として±1次回折光が利用されるが、回折格子対20の光軸上で互いに干渉する光であれば、±2次以降の回折光が利用されてもよい。また、実際には、図1に示す以外にも多数の回折光が存在するが、説明を容易にするため、図示を省略している。   In the present embodiment, ± 1st order diffracted light is typically used as ± nth order diffracted light. However, if the light interferes with each other on the optical axis of the diffraction grating pair 20, ± 2nd order and subsequent diffracted light is used. It may be used. In practice, there are many diffracted lights other than those shown in FIG. 1, but they are not shown for ease of explanation.

+n次回折光23aおよびn次回折光23bの両方の回折光を、以降では、必要に応じて第1の回折光23という。また、−n次回折光25aおよび+n次回折光25bの両方の回折光を、以降では、必要に応じて第2の回折光25という。また、0次光30aおよび30bの両方の0次光を、以降では0次光30という。   The diffracted lights of both the + nth order diffracted light 23a and the nth order diffracted light 23b are hereinafter referred to as the first diffracted light 23 as necessary. Further, the diffracted light of both the −nth order diffracted light 25a and the + nth order diffracted light 25b is hereinafter referred to as the second diffracted light 25 as necessary. In addition, the 0th-order light of both the 0th-order lights 30a and 30b is hereinafter referred to as 0th-order light 30.

第1回折格子21および第2回折格子22は、実質的に同じ形状および同じサイズを有する。例えば、回折格子21(および22)は、図1において、z方向に直交するy方向に沿った溝である複数の格子線21a(および22a)を有する。第1回折格子21の格子線21aのピッチPと、第2回折格子21の格子線22aのピッチPとは実質的に同じに形成されている。格子線21aおよび22aの例として、ピッチPが1〜10μm(例えば4.8μm)であり、溝深さが200〜800μm(例えば473μm)である。もちろん、これらの値に限られない。   The first diffraction grating 21 and the second diffraction grating 22 have substantially the same shape and the same size. For example, the diffraction grating 21 (and 22) has a plurality of grating lines 21a (and 22a) which are grooves along the y direction orthogonal to the z direction in FIG. The pitch P of the grating lines 21a of the first diffraction grating 21 and the pitch P of the grating lines 22a of the second diffraction grating 21 are formed substantially the same. As an example of the lattice lines 21a and 22a, the pitch P is 1 to 10 μm (for example, 4.8 μm), and the groove depth is 200 to 800 μm (for example, 473 μm). Of course, it is not restricted to these values.

本実施形態に係る変位計測装置100は、格子線21aおよび22aの配列方向であるx方向における、回折格子対の相対的な変位(変位量)Δxを計測対象としている。計測可能範囲は、例えばサブマイクロメートル〜マイクロメートルオーダの変位である。   The displacement measuring apparatus 100 according to the present embodiment uses a relative displacement (displacement amount) Δx of the diffraction grating pair in the x direction as the arrangement direction of the grating lines 21a and 22a as a measurement target. The measurable range is, for example, a displacement on the order of submicrometer to micrometer.

本明細書では、z方向に直交する2軸をx、y軸と定めている。上述したように、各回折格子の格子線21aおよび22aに沿う方向をy方向とし、格子線21aおよび22aの配列方向をx方向としている。   In this specification, two axes orthogonal to the z direction are defined as x and y axes. As described above, the direction along the grating lines 21a and 22a of each diffraction grating is the y direction, and the arrangement direction of the grating lines 21a and 22a is the x direction.

光源12、コリメータレンズ14、および第1回折格子21が、図示しないホルダにより一体的に保持され、第2回折格子22および検出部50は、別の図示しないホルダにより一体的に保持される。それらホルダ同士が、x方向に移動可能になっている。   The light source 12, the collimator lens 14, and the first diffraction grating 21 are integrally held by a holder (not shown), and the second diffraction grating 22 and the detection unit 50 are integrally held by another holder (not shown). These holders are movable in the x direction.

演算部40は、検出部50で得られる信号に基づいて、後述する演算処理を行うことで、変位Δxを算出する。演算部40は、例えばMPU(Micro Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等のハードウェアを主に備える。演算部40は、MPUに加え、またはMPUに代えて、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のPLD(Programmable Logic Device)を備えていてもよいし、あるいは、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等を備えていてもよい。また、演算部40は、物理的に分離した複数のチップパッケージや素子等で構成されていてもよい。   The calculation unit 40 calculates the displacement Δx by performing calculation processing described later based on the signal obtained by the detection unit 50. The arithmetic unit 40 mainly includes hardware such as an MPU (Micro Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory). The calculation unit 40 may include a PLD (Programmable Logic Device) such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) in addition to or instead of the MPU, or a DSP (Digital Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or the like may be provided. In addition, the arithmetic unit 40 may be configured by a plurality of physically separated chip packages, elements, and the like.

2)変位計測装置の検出部および演算部の構成   2) Configuration of detection unit and calculation unit of displacement measuring device

図2は、検出部50および演算部40の構成を示す。検出部50は、複数の受光部51を含み、例えば3つの受光部51で構成される。検出部50を囲む破線で示す円Cは、入射される光束(例えば検出対象となる干渉光の光束)の断面外形を示す。この光束の断面外形は、例えばコリメータレンズ14(あるいは、図示しないアパーチャ等)によって整形されたビーム形状を示す。   FIG. 2 shows the configuration of the detection unit 50 and the calculation unit 40. The detection unit 50 includes a plurality of light receiving units 51 and includes, for example, three light receiving units 51. A circle C indicated by a broken line surrounding the detection unit 50 indicates a cross-sectional outline of an incident light beam (for example, a light beam of interference light to be detected). The cross-sectional outer shape of the light beam indicates a beam shape shaped by, for example, a collimator lens 14 (or an aperture (not shown)).

受光部51は、それぞれ、同じ形状、かつ等面積を有する。受光部51の形状は例えば矩形である。受光部51は、例えば回折格子対の相対移動方向であるx方向に並んで配置されている。受光部51は、当該相対移動方向に直交する方向であるy方向に並んで配置されていてもよい。受光部51の面積、配置および形状は、各受光部51ができるだけ均一な光量を受けることができるように、適宜設計されている。   Each of the light receiving parts 51 has the same shape and the same area. The shape of the light receiving unit 51 is, for example, a rectangle. The light receiving parts 51 are arranged side by side in the x direction, which is the relative movement direction of the diffraction grating pair, for example. The light receiving unit 51 may be arranged side by side in the y direction, which is a direction orthogonal to the relative movement direction. The area, arrangement, and shape of the light receiving portions 51 are appropriately designed so that each light receiving portion 51 can receive a light amount as uniform as possible.

演算部40は、選択部41および変位量演算部43を有する。選択部41は、これら受光部51で得られる光量に応じた電圧の信号値(複数の信号値)のうち、最小値より大きく、かつ、最大値以下の値のうちいずれか1つを選択するように構成される。変位量演算部43は、選択した値に基づき、回折格子対の相対移動による変位量Δxを演算するように構成される。選択部41は、好ましくは、最大値を選択する。   The calculation unit 40 includes a selection unit 41 and a displacement amount calculation unit 43. The selection unit 41 selects any one of the signal values (a plurality of signal values) of the voltage corresponding to the light amount obtained by the light receiving unit 51 that is greater than the minimum value and less than or equal to the maximum value. Configured as follows. The displacement amount calculation unit 43 is configured to calculate a displacement amount Δx due to the relative movement of the diffraction grating pair based on the selected value. The selection unit 41 preferably selects the maximum value.

3)変位計測装置の動作   3) Operation of the displacement measuring device

光源12からの光が回折格子対20に入射し、上述したように、干渉光27がこの回折格子対20から出射する。その干渉光27は、検出部50上で干渉縞を生成する。回折格子対のx方向での相対移動により、その干渉縞の明暗の状態が周期的に変化する。検出部50は、その干渉縞の明暗状態の変化に応じた光量の変化を検出することで、演算部40はこれに基づき、変位量Δxを計測する。   The light from the light source 12 enters the diffraction grating pair 20, and the interference light 27 is emitted from the diffraction grating pair 20 as described above. The interference light 27 generates interference fringes on the detection unit 50. Due to the relative movement of the diffraction grating pair in the x direction, the light and dark states of the interference fringes periodically change. The detecting unit 50 detects a change in the amount of light according to the change in the bright and dark state of the interference fringes, and the calculating unit 40 measures the displacement amount Δx based on this change.

本実施形態に係る選択部41は、上記のように、第1の回折格子21および第2の回折格子対22の相対移動により刻々と変化する、3つの受光部51で得られた3つの信号のうち、最大値を選択する。そして、変位量演算部43は、その最大値に基づき、変位量を計測する。   As described above, the selection unit 41 according to the present embodiment changes the three signals obtained by the three light receiving units 51 that change momentarily by the relative movement of the first diffraction grating 21 and the second diffraction grating pair 22. Select the maximum value. And the displacement amount calculating part 43 measures a displacement amount based on the maximum value.

最大値を選択した後の変位量演算部43による変位量Δxの演算方法としては、特許文献1に開示された方法でよい。例えば、干渉縞の明暗状態の変化による光量の変化は、周期的な信号、例えば正弦波信号として検出部50で検出される。例えば、変位量演算部43は、その正弦波信号の波数をカウントすることにより、そのカウント値を変位量に変換して出力することができる。   As a calculation method of the displacement amount Δx by the displacement amount calculation unit 43 after selecting the maximum value, the method disclosed in Patent Document 1 may be used. For example, the change in the amount of light due to the change in the light / dark state of the interference fringes is detected by the detection unit 50 as a periodic signal, for example, a sine wave signal. For example, the displacement amount calculation unit 43 can count the wave number of the sine wave signal to convert the count value into a displacement amount and output it.

あるいは、変位量演算部43は、位相分割法により変位量を演算してもよい。つまり、変位量演算部43は、検出部50で得られた信号に基づき、その信号周期より十分に短い周期のパルスを生成し、そのパルス数をカウントすることにより、変位量を計測することができる。   Alternatively, the displacement amount calculation unit 43 may calculate the displacement amount by a phase division method. That is, the displacement amount calculation unit 43 can measure the displacement amount by generating a pulse having a cycle sufficiently shorter than the signal cycle based on the signal obtained by the detection unit 50 and counting the number of pulses. it can.

変位量演算部43は、上記方法に限られず、その他の公知の演算方法により、変位量を計測することができる。   The displacement amount calculation unit 43 is not limited to the above method, and can measure the displacement amount by other known calculation methods.

次に、各受光部51で得られる信号のうち最小値以外、ここでは例えば最大値を選択する理由について説明する。なお、最大値を選択するための回路は、複数のコンパレータを組み合わせたアナログ回路で構成されていてもよいし、上記したCPUやDSP等のデジタル回路が当該最大値の選択処理を実行してもよい。   Next, the reason for selecting, for example, the maximum value other than the minimum value among the signals obtained by the respective light receiving units 51 will be described. Note that the circuit for selecting the maximum value may be configured by an analog circuit in which a plurality of comparators are combined, or the above-described digital circuit such as a CPU or DSP may execute the maximum value selection process. Good.

各受光部51で得られるそれぞれの信号は、理想的には、同じ位相および同じ振幅の信号であり、得られる信号(の振幅)が最大値に近いほど、理想的な信号となる。理想的な信号が得られるのであれば、検出部50は、受光部51として複数に分割されなくても1つでよい。   Each signal obtained by each light receiving unit 51 is ideally a signal having the same phase and the same amplitude. The closer the obtained signal (the amplitude thereof) is to the maximum value, the more ideal the signal. As long as an ideal signal can be obtained, the number of detection units 50 may not be divided into a plurality of light receiving units 51.

しかしながら、変位計測装置100の製造時における、光源12、回折格子対20、および/または検出部50等の組み付け誤差により、あるいは、高次回折光の干渉光の発生により、信号の乱れやノイズが発生する場合がある。この場合、各受光部51からの信号の位相や振幅に相対的なずれが生じており、理想的な信号が得られない。あるいは、変位計測装置100の経時(経年)劣化により、計測誤差が生じる場合も考えられる。   However, when the displacement measuring apparatus 100 is manufactured, signal disturbance or noise occurs due to an assembly error of the light source 12, the diffraction grating pair 20, and / or the detection unit 50, or due to generation of interference light of high-order diffracted light. There is a case. In this case, a relative shift occurs in the phase and amplitude of the signal from each light receiving unit 51, and an ideal signal cannot be obtained. Alternatively, there may be a case where a measurement error occurs due to deterioration (aging) of the displacement measuring apparatus 100 over time.

そこで、本実施形態に係る演算部40は、例えば各受光部51で得られた信号のうち、最大値を選択することにより、結果的に、理想の信号に最も近い信号値をサンプリングすることができる。これにより、計測誤差を抑えることができる。   Therefore, the calculation unit 40 according to the present embodiment can sample the signal value closest to the ideal signal, for example, by selecting the maximum value among the signals obtained by the respective light receiving units 51, for example. it can. Thereby, a measurement error can be suppressed.

2.第2の実施形態   2. Second embodiment

2.1)変位計測装置   2.1) Displacement measuring device

次に、本発明の第2の実施形態に係る変位計測装置について説明する。これ以降の説明では、図1等に示した実施形態に係る変位計測装置が含む要素や機能等について実質的に同様の要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。   Next, a displacement measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. In the following description, elements that are substantially the same as elements and functions included in the displacement measuring device according to the embodiment shown in FIG. 1 and the like are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. The difference will be mainly described.

本実施形態に係る変位計測装置において、上記第1の実施形態と異なる点は、主に、回折格子対および検出部のそれぞれの構成である。図3は、その回折格子対のうち、光源側の第1の回折格子および検出部側の第2の回折格子対のうちいずれか一方の回折格子70の格子構造を模式的に示す図である。   In the displacement measuring apparatus according to the present embodiment, the differences from the first embodiment are mainly the configurations of the diffraction grating pair and the detection unit. FIG. 3 is a diagram schematically showing the grating structure of one of the diffraction gratings 70 of the first diffraction grating on the light source side and the second diffraction grating pair on the detection unit side. .

この回折格子70の格子構造は、回折格子対の相対移動により、異なる位相を持つ2以上の干渉光を発生するように構成されている。具体的には、図3に示す格子構造は、3相の干渉光を発生するように構成された3つの格子パターン領域72U、72V、72Wを有する。   The grating structure of the diffraction grating 70 is configured to generate two or more interference lights having different phases by relative movement of the diffraction grating pair. Specifically, the lattice structure shown in FIG. 3 has three lattice pattern regions 72U, 72V, and 72W configured to generate three-phase interference light.

回折格子対の相対移動方向であるx方向に配列された格子線(溝)73の配置が、その相対移動方向で所定距離分、それぞれずれるように構成されている。図3に示す例に係る格子線配置は、その格子線ピッチPの1/3ピッチ分シフトするように、すなわち120°シフトするように構成されている。これにより、検出部側の回折格子(以下、説明の便宜上第2回折格子という。)は、120°ずつずれた位相を持つ干渉光を発生する。格子線の幅(溝の幅)やピッチPは、各格子パターン領域72U、72V、72Wで実質的に同じとされている。   The arrangement of grating lines (grooves) 73 arranged in the x direction, which is the relative movement direction of the diffraction grating pair, is configured to be shifted by a predetermined distance in the relative movement direction. The grid line arrangement according to the example shown in FIG. 3 is configured to shift by 1/3 pitch of the grid line pitch P, that is, by 120 °. As a result, the diffraction grating on the detection unit side (hereinafter referred to as the second diffraction grating for convenience of description) generates interference light having a phase shifted by 120 °. The grid line width (groove width) and the pitch P are substantially the same in the grid pattern regions 72U, 72V, and 72W.

図4Aは、本実施形態に係る検出部150の複数(例えば3つ)の一組の受光部150U、150V、150Wを示す。図4Bは、この第2回折格子から出射した、ある特定の位相状態における3相の実際の干渉光を示す写真と、図4Aに示した一組の受光部150U、150V、150Wと重ねて示す図である。3つの一組の受光部150U、150V、150Wが、3相の干渉光27U、27V、27Wをそれぞれ検出するように、各一組の受光部150U、150V、150Wのそれぞれの配置関係が設計されている。以上のように構成された検出部150により、異なる3相の干渉光に対応する3相の正弦波信号(U,V,W)が出力される。   FIG. 4A shows a set of a plurality of (for example, three) light receiving units 150U, 150V, and 150W of the detection unit 150 according to the present embodiment. FIG. 4B shows a photograph showing three-phase actual interference light emitted from the second diffraction grating in a specific phase state, and a set of the light receiving units 150U, 150V, and 150W shown in FIG. 4A. FIG. The arrangement relationship of each set of light receiving units 150U, 150V, and 150W is designed so that the three sets of light receiving units 150U, 150V, and 150W detect the three-phase interference lights 27U, 27V, and 27W, respectively. ing. The detection unit 150 configured as described above outputs a three-phase sine wave signal (U, V, W) corresponding to different three-phase interference light.

また、この検出部150の参照符号150U、150V、または150Wで示す領域ごとに、複数の受光部が設けられている。例えば、参照符号150Uで示す領域は3つの受光部51Uを有し、参照符号150Vで示す領域は3つの受光部51V、参照符号150Wで示す領域は3つの受光部51Wを有し、合計9個の受光部が設けられている。すなわち、検出部150は、複数の受光部が一組の受光部とされた複数組の受光部150U、150V、150Wを有する。以下では、複数の受光部51Uを、一組の受光部150Uと言う。同様に、複数の受光部51Vを、一組の受光部150V、複数の受光部51Wを、一組の受光部150Wと言う。   In addition, a plurality of light receiving units are provided for each region indicated by reference numerals 150U, 150V, or 150W of the detection unit 150. For example, the area indicated by reference numeral 150U has three light receiving parts 51U, the area indicated by reference numeral 150V has three light receiving parts 51V, and the area indicated by reference numeral 150W has three light receiving parts 51W, for a total of nine. Is provided. That is, the detection unit 150 includes a plurality of sets of light receiving units 150U, 150V, and 150W in which the plurality of light receiving units are a set of light receiving units. Hereinafter, the plurality of light receiving parts 51U are referred to as a set of light receiving parts 150U. Similarly, the plurality of light receiving units 51V are referred to as a set of light receiving units 150V, and the plurality of light receiving units 51W are referred to as a set of light receiving units 150W.

受光部51U、51V、51Wは、y方向に長い矩形状を有する。一組の受光部150Uの受光部51Uから得られる電圧信号(U相信号)を(U1,U2,U3)、一組の受光部150Vの受光部51Vから得られる電圧信号(V相信号)を(V1,V2,V3)、一組の受光部150Wの受光部51Wから得られる電圧信号(W相信号)を(W1,W2,W3)とする。   The light receiving portions 51U, 51V, 51W have a rectangular shape that is long in the y direction. The voltage signal (U-phase signal) obtained from the light-receiving unit 51U of the set of light-receiving units 150U is (U1, U2, U3), and the voltage signal (V-phase signal) obtained from the light-receiving unit 51V of the set of light-receiving units 150V. (V1, V2, V3), a voltage signal (W-phase signal) obtained from the light receiving unit 51W of the pair of light receiving units 150W is defined as (W1, W2, W3).

第1の実施形態の説明でも述べたように、1つの一組の受光部150U、150V、または150Wにおいて、受光部の面積、配置および形状は、各受光部ができるだけ均一な光量を受けることができるように、適宜設計されている。   As described in the description of the first embodiment, in one set of light receiving units 150U, 150V, or 150W, the area, arrangement, and shape of the light receiving units are such that each light receiving unit receives a light amount that is as uniform as possible. It is designed as appropriate so that it can.

図5Aは、検出部150により得られる理想的な3相信号(U,V,W)を示す。理想的には、各信号(U1,U2,U3)の振幅および位相が一致する。同様に、理想的には、各信号(V1,V2,V3)の振幅および位相が一致し、また、各信号(W1,W2,W3)の振幅および位相が一致する。しかしながら、実際には、第1の実施形態で説明した問題から、例えば各信号の波形が乱れたり、振幅が一定でない事態が起こる。   FIG. 5A shows an ideal three-phase signal (U, V, W) obtained by the detection unit 150. Ideally, the amplitude and phase of each signal (U1, U2, U3) match. Similarly, ideally, the amplitude and phase of each signal (V1, V2, V3) match, and the amplitude and phase of each signal (W1, W2, W3) match. However, actually, due to the problem described in the first embodiment, for example, the waveform of each signal is disturbed or the amplitude is not constant.

図5Bは、実際に検出部で得られる3相信号(U,V,W)をそれぞれ示す。ここでは、3つの分割された受光部で構成される検出部により得られる3相信号(一般的な3相対応の検出部による3相信号)が示されている。このように、各信号波形に乱れやノイズが発生することにより、理想的な3相の信号波形が得られない。   FIG. 5B shows three-phase signals (U, V, W) actually obtained by the detection unit. Here, a three-phase signal (a three-phase signal by a general three-phase detection unit) obtained by a detection unit configured by three divided light receiving units is shown. In this way, an ideal three-phase signal waveform cannot be obtained due to the occurrence of disturbance or noise in each signal waveform.

図6は、本実施形態に係る演算部140の構成を示すブロック図である。選択部41Uは、受光部51Uでそれぞれ得られた3つの信号(U1,U2,U3)のうち、上記第1の実施形態と同様に最小値以外、ここでは最大値Umaxを選択する。選択部41Vは、受光部51Vでそれぞれ得られた3つの信号(V1,V2,V3)のうち最大値Vmaxを選択する。選択部41Wは、受光部51Wでそれぞれ得られた3つの信号(W1,W2,W3)のうち最大値Wmaxを選択する。変位量演算部43は、これらの最大値(Umax,Vmax,Wmax)に基づき、変位量Δxを演算する。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the calculation unit 140 according to the present embodiment. Of the three signals (U1, U2, U3) respectively obtained by the light receiving unit 51U, the selection unit 41U selects a maximum value Umax here other than the minimum value, as in the first embodiment. The selection unit 41V selects the maximum value Vmax from the three signals (V1, V2, V3) respectively obtained by the light receiving unit 51V. The selection unit 41W selects the maximum value Wmax from the three signals (W1, W2, W3) respectively obtained by the light receiving unit 51W. The displacement amount calculation unit 43 calculates the displacement amount Δx based on these maximum values (Umax, Vmax, Wmax).

なお、異なる複数の位相を持つ信号から、変位量を求めるための演算方法は、上記第1の実施形態と同様でよい。あるいは、特開2015-021890号公報の図13を用いて説明される技術を適用して、U,V,Wの各信号のリニアな領域のみが用いられるようにしてもよい。   Note that the calculation method for obtaining the amount of displacement from signals having a plurality of different phases may be the same as in the first embodiment. Alternatively, the technique described with reference to FIG. 13 of Japanese Patent Laid-Open No. 2015-021890 may be applied so that only linear regions of U, V, and W signals are used.

図4Aに示すように、複数の受光部のx方向での全体の幅(一組の受光部の横幅)a1の好ましい値は、x方向において、第2回折格子から出射される1つの干渉光の光束幅d1の1/4以上で、かつ、光束幅d1より小さい値に設定される。光束幅d1は、図4Bのように、各干渉光27U、27V、または27Wの幅で示される。   As shown in FIG. 4A, the preferable value of the overall width (lateral width of a set of light receiving portions) a1 of the plurality of light receiving portions in the x direction is one interference light emitted from the second diffraction grating in the x direction. Is set to a value equal to or greater than 1/4 of the luminous flux width d1 and smaller than the luminous flux width d1. The beam width d1 is indicated by the width of each interference light 27U, 27V, or 27W as shown in FIG. 4B.

幅a1がd1より小さく設定されるのは、幅a1が光束幅d1と同じである場合、回折格子対や検出部150の組み付けによる光軸ずれがある場合、一組の受光部150U、150V、または150Wが、光束幅d1からはずれる領域を含んでしまうからである。幅a1が1/4より大きい値に設定するのは、それより小さいと、所期の検出精度、ひいては計測精度が得られないからである。   The width a1 is set to be smaller than d1 when the width a1 is the same as the beam width d1, when there is an optical axis shift due to the assembly of the diffraction grating pair and the detection unit 150, and a set of light receiving units 150U, 150V, This is because 150 W includes a region deviating from the luminous flux width d1. The reason why the width a1 is set to a value larger than 1/4 is that if it is smaller than that, the desired detection accuracy and consequently the measurement accuracy cannot be obtained.

幅a1の下限値は、1/3、1/2、または2/3などに設定することもできる。   The lower limit value of the width a1 can be set to 1/3, 1/2, 2/3, or the like.

図4Aに示すように、複数の受光部のy方向での全体の最大幅(1つの一組の受光部の縦幅)a2の好ましい値は、y方向において、第2回折格子から出射される各干渉光の光束縦幅の最小値d2(図4B参照)の1/5以上で、かつ、当該d2より小さい値に設定される。   As shown in FIG. 4A, a preferable value of the overall maximum width (vertical width of one set of light receiving portions) a2 of the plurality of light receiving portions in the y direction is emitted from the second diffraction grating in the y direction. It is set to a value that is 1/5 or more of the minimum value d2 (see FIG. 4B) of the vertical beam width of each interference light and smaller than d2.

ビームの断面形状が円Cである場合には、受光部の縦幅a2を、光束縦幅の最小値d2と同じに設定すると、上記同様に、受光部がその光束幅からはずれる領域を含んでしまうからである。   When the cross-sectional shape of the beam is a circle C, if the vertical width a2 of the light receiving portion is set to be the same as the minimum value d2 of the light beam vertical width, the light receiving portion includes a region deviating from the light beam width as described above. Because it ends up.

幅bの下限値は、1/4、1/3、または1/2、2/3などに設定することもできる。   The lower limit of the width b can be set to 1/4, 1/3, 1/2, 2/3, or the like.

2.2)比較例   2.2) Comparative example

本発明者は、第2の実施形態に係る検出部150による検出信号と、比較例に係る検出部による検出信号とを比較する実験を行った。   The inventor conducted an experiment to compare the detection signal from the detection unit 150 according to the second embodiment with the detection signal from the detection unit according to the comparative example.

実験で用いられた、この実施形態に係る検出部150の設計値は、以下の通りである。   The design values of the detection unit 150 according to this embodiment used in the experiment are as follows.

1つの受光部のx方向の長さ:25μm、
1つの受光部のy方向の長さ:150μm、
一組の受光部(3つの受光部)内での、各受光部のピッチ:30μm
一組の受光部ごとのピッチ:82μm
検出部150に入力される光束のビーム径(開口径):700μm
Length of one light receiving part in the x direction: 25 μm,
Length of one light receiving part in the y direction: 150 μm,
The pitch of each light receiving part within a set of light receiving parts (three light receiving parts): 30 μm
Pitch per pair of light receiving parts: 82μm
Beam diameter (aperture diameter) of the light beam input to the detector 150: 700 μm

図7A、Bは、3相の干渉光を検出するための、比較例に係る検出部160、170を示す。この比較例において、回折格子対のうち一方の回折格子の格子構造は、図3に示した第2の実施形態に係るものと同じである。   7A and 7B show detectors 160 and 170 according to a comparative example for detecting three-phase interference light. In this comparative example, the grating structure of one of the diffraction grating pairs is the same as that according to the second embodiment shown in FIG.

図7Aに示す比較例1に係る検出部160は、各相の干渉光をそれぞれ検出する3つの矩形の受光部160U、160V、160Wを有する。1つの受光部160U、160V、または160Wの受光面積は、本実施形態に係る3つ受光部(例えば51U)で構成される面積の和とほぼ同じとされた。   The detection unit 160 according to Comparative Example 1 illustrated in FIG. 7A includes three rectangular light receiving units 160U, 160V, and 160W that detect interference light of each phase. The light receiving area of one light receiving unit 160U, 160V, or 160W is substantially the same as the sum of the areas formed by the three light receiving units (for example, 51U) according to this embodiment.

図7Bに示す比較例2に係る検出部170において、各相の干渉光をそれぞれ検出する一組の受光部170U、170V、170Wは、回折格子対の相対移動方向に直交するy方向に配列された、3つの受光部71U、3つの受光部71V、3つの受光部71Wを有する。比較例2に係る1つの受光部の面積は、本実施形態に係る1つの受光部の面積とほぼ同じ、またはそれより小さくなるように設定された。   In the detection unit 170 according to the comparative example 2 illustrated in FIG. 7B, the pair of light receiving units 170U, 170V, and 170W that detect the interference light of each phase are arranged in the y direction orthogonal to the relative movement direction of the diffraction grating pair. Furthermore, it has three light receiving parts 71U, three light receiving parts 71V, and three light receiving parts 71W. The area of one light receiving portion according to Comparative Example 2 was set to be substantially the same as or smaller than the area of one light receiving portion according to this embodiment.

図8は、本実施形態(第2の実施形態)に係る検出部150、比較例1に係る検出部160、および比較例2に係る検出部170の各信号の、乱れやノイズに起因する変動量(偏差)σ(nm)を比較して示したデータである。図8では、回折格子対と検出部との光軸ずれが無い場合と、それがある場合のデータがそれぞれ示されている。「光軸ずれ」を意図的に持たせることにより、組み付け誤差が再現されている。   FIG. 8 shows fluctuations due to disturbances and noises of the signals of the detection unit 150 according to the present embodiment (second embodiment), the detection unit 160 according to comparative example 1, and the detection unit 170 according to comparative example 2. It is the data which compared and showed quantity (deviation) (sigma) (nm). FIG. 8 shows data when there is no optical axis misalignment between the diffraction grating pair and the detection unit, and data when there is. The assembly error is reproduced by intentionally giving "optical axis deviation".

光軸ずれがある場合として、-40μm(x軸)、+40μm(x軸)、-40μm(y軸)+40μm(y軸)の4つの例を示す。例えば「-40μm(x軸)」とは、回折格子対の光軸(回折格子対の中心軸に相当)に対して、検出部の光軸(検出部50の中心軸に相当)が、x軸の一方向に40μmずれていることを示す。   As examples of the case where there is an optical axis shift, four examples of -40 μm (x axis), +40 μm (x axis), and -40 μm (y axis) +40 μm (y axis) are shown. For example, “-40 μm (x axis)” means that the optical axis of the detection unit (corresponding to the central axis of the detection unit 50) is x with respect to the optical axis of the diffraction grating pair (corresponding to the central axis of the diffraction grating pair). It shows that it is shifted by 40 μm in one direction of the axis.

検出される3相信号が理想的であるほどσはゼロに近づくようになる。具体的には、信号の特定のスライスレベル(一定の電圧値)と、それら3相信号との交点を取る場合、その交点が時間ごとに等間隔であるほど、それら3相信号は図5の理想状態に近づき、σはゼロに近くなる。なお、本実施形態では、上記スライスレベルを、3相信号の和(理想的には常にゼロとなる)とした。   As the detected three-phase signal is ideal, σ approaches zero. Specifically, when taking an intersection between a specific slice level (a constant voltage value) of the signal and these three-phase signals, the three-phase signals are shown in FIG. Approaching the ideal state, σ approaches zero. In the present embodiment, the slice level is the sum of three-phase signals (ideally always always zero).

図8では、本実施形態に係る検出部150および比較例2のデータは、各受光部で得られた最大値が選択されたときに、それら最大値に基づくデータを示す。すなわち、比較例2においても、本実施形態と同様、3つの受光部71Uで得られた信号(U1,U2,U3)のうち最大値Umaxが選択され、3つの受光部71Vで得られた信号(V1,V2,V3)のうち最大値Vmaxが選択され、また、3つの受光部71Wで得られた信号(W1,W2,W3)のうち最大値Wmaxが選択される。   In FIG. 8, the data of the detection unit 150 and the comparative example 2 according to the present embodiment indicate data based on the maximum values when the maximum values obtained by the respective light receiving units are selected. That is, also in Comparative Example 2, as in the present embodiment, the maximum value Umax is selected from the signals (U1, U2, U3) obtained by the three light receiving units 71U, and the signals obtained by the three light receiving units 71V are selected. The maximum value Vmax is selected from (V1, V2, V3), and the maximum value Wmax is selected from the signals (W1, W2, W3) obtained by the three light receiving units 71W.

なお、本実施形態に係る検出部150について、「光軸ずれ無し」と「-40μm(x軸)」の変動量σを比べると、後者の方が変動量が小さい。これは、計測ごとの干渉光の入射状態のばらつきなどの原因によるものであり、これは問題にならない。   In the detection unit 150 according to the present embodiment, when the fluctuation amount σ of “no optical axis deviation” and “−40 μm (x axis)” are compared, the latter has a smaller fluctuation amount. This is due to causes such as variations in the incident state of interference light for each measurement, and this does not cause a problem.

図8から、本実施形態に係る検出部150では、比較例1、2に係る検出部160、170に比べ、x方向での変動量σが改善されていることがわかる。組み付け時のx方向の光軸ずれがある場合、回折格子対の相対移動により、受光部が光束からはみ出ることにより、変動量σが大きくなる。このような結果から、本技術のように、複数の受光部で得られた値のうち最大値を選択するという手段が効果的となる。   As can be seen from FIG. 8, in the detection unit 150 according to the present embodiment, the variation amount σ in the x direction is improved as compared with the detection units 160 and 170 according to Comparative Examples 1 and 2. When there is an optical axis shift in the x direction at the time of assembly, the amount of variation σ increases due to the light receiving unit protruding from the light beam due to the relative movement of the diffraction grating pair. From such a result, the means of selecting the maximum value among the values obtained by the plurality of light receiving units as in the present technology is effective.

一方、y方向では、光束内に受光部が含まれていれば、本実施形態に係る検出部150と、比較例1、2に係る検出部160、170とで、変動量σの大きな差はない。   On the other hand, in the y direction, if the light receiving portion is included in the light beam, the large difference in the amount of variation σ between the detection unit 150 according to this embodiment and the detection units 160 and 170 according to Comparative Examples 1 and 2 is Absent.

なお、比較例2の形態は、一組の受光部170U(170V、または170W)が、複数の受光部71U(71V、または71W)で構成されるので、本発明の概念に含まれる形態である。この場合、後でも説明するが、図9Aに示すように、1つの受光部のx方向の長さができるだけ長く(例えば1つの干渉光の光束幅と同じ程度)に形成されることが望ましい。   In addition, the form of the comparative example 2 is a form included in the concept of the present invention because the set of light receiving parts 170U (170V or 170W) includes a plurality of light receiving parts 71U (71V or 71W). . In this case, as will be described later, as shown in FIG. 9A, it is desirable that the length of one light receiving portion in the x direction be as long as possible (for example, about the same as the beam width of one interference light).

3.第3の実施形態   3. Third embodiment

次に、第3の実施形態として、複数の受光部で構成される一組の受光部の種々の変形例を説明する。図9A〜Dは、それらの変形例に係る一組の受光部をそれぞれ示す。本実施形態に係るこれらの変形例は、第1の実施形態および第2の実施形態のどちらにも適用可能である。   Next, as a third embodiment, various modified examples of a set of light receiving units including a plurality of light receiving units will be described. 9A to 9D each show a set of light receiving units according to these modifications. These modifications according to the present embodiment are applicable to both the first embodiment and the second embodiment.

3.1)変形例1   3.1) Modification 1

図9Aに示すように、変形例1に係る一組の受光部は、実質的に等面積でなる、横長の複数の受光部52U(52V、または52W)で構成される。横方向は、回折格子対の相対移動方向(x方向)である。受光部52Uが横長に形成されることにより、各受光部52Uは、できるだけ多くの干渉縞を横切るように設けられる。これにより、各受光部52Uが均一な光量の光を受けることができるので、計測精度が向上する。   As shown in FIG. 9A, the set of light receiving units according to Modification 1 includes a plurality of horizontally long light receiving units 52U (52V or 52W) having substantially the same area. The horizontal direction is the relative movement direction (x direction) of the diffraction grating pair. Since the light receiving parts 52U are formed horizontally, each light receiving part 52U is provided so as to cross as many interference fringes as possible. Thereby, each light receiving portion 52U can receive a uniform amount of light, so that the measurement accuracy is improved.

なお、受光部52Uは3つであったが、2つであってもよいし、4つ以上あってもよい。以下、同様である。   Although there are three light receiving parts 52U, there may be two, or four or more. The same applies hereinafter.

3.2)変形例2   3.2) Modification 2

図9Bに示す変形例2は、実質的に等面積でなるが、少なくとも2つの受光部の形状が異なるように構成された一組の受光部の例を示す。この例では、左側の第1受光部53Uaと右側の第3受光部53Ucとが、中央の第2受光部53Ubを囲むように配置されている。また、第1受光部53Uaと第3受光部53Ucとが、y軸に対して線対称形状を有する。例えば中央の第2受光部53Ubがさらに複数の受光部に分割されていてもよい。   Modified example 2 shown in FIG. 9B shows an example of a set of light receiving parts which are substantially equal in area but are configured so that the shapes of at least two light receiving parts are different. In this example, the left first light receiving portion 53Ua and the right third light receiving portion 53Uc are disposed so as to surround the center second light receiving portion 53Ub. Further, the first light receiving portion 53Ua and the third light receiving portion 53Uc have a line-symmetric shape with respect to the y axis. For example, the center second light receiving portion 53Ub may be further divided into a plurality of light receiving portions.

3.3)変形例3   3.3) Modification 3

図9Cに示すように、変形例3に係る一組の受光部は、実質的に等面積、三角形状で構成される複数の受光部54Uを有する。これらの受光部54Uの形状はすべて同じ形状とされるが、例えば、隣接する受光部54U同士の縦方向の向きが逆になるように配置されている。   As shown in FIG. 9C, the set of light receiving units according to Modification 3 includes a plurality of light receiving units 54U configured substantially in the same area and in a triangular shape. These light receiving parts 54U have the same shape, but are arranged so that, for example, the adjacent light receiving parts 54U have opposite vertical directions.

3.4)変形例4   3.4) Modification 4

図9Dに示すように、変形例4に係る一組の受光部は、複数の受光部のうち少なくとも1つの受光部の面積が、他の受光部の面積と異なるように構成される。この例では、3の受光部54Ua、54Ub、54Ucが設けられ、中央の受光部54Ub、の面積が、その両隣の受光部54Ua54Ucのそれぞれの面積の2倍となっている。この場合、演算部が、中央の受光部51で得られる信号値に1/2を乗じる演算を実行すればよい。   As illustrated in FIG. 9D, the set of light receiving units according to Modification 4 is configured such that the area of at least one light receiving unit among the plurality of light receiving units is different from the areas of the other light receiving units. In this example, three light receiving portions 54Ua, 54Ub, 54Uc are provided, and the area of the central light receiving portion 54Ub is twice the area of each of the light receiving portions 54Ua 54Uc on both sides thereof. In this case, the calculation unit may perform a calculation by multiplying the signal value obtained by the central light receiving unit 51 by 1/2.

変形例4では、受光部54Ua、54Ub、54Ucの形状は三角形とされているが、もちろん矩形であってもよい。   In the fourth modification, the light receiving portions 54Ua, 54Ub, and 54Uc are triangular, but may be rectangular.

4.他の種々の実施形態   4). Various other embodiments

本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and other various embodiments can be realized.

上記実施形態に係る変位計測装置は、リニアな変位を計測する装置であったが、回転角の変位を計測するロータリエンコーダにも本発明を適用可能である。   Although the displacement measuring apparatus according to the above embodiment is an apparatus that measures linear displacement, the present invention can also be applied to a rotary encoder that measures displacement of a rotation angle.

ロータリエンコーダを用いる場合、受光部の形状は、もちろん矩形でもよいが、その他、三角形や扇形であってもよい。   In the case of using a rotary encoder, the shape of the light receiving unit may be a rectangle, but may be a triangle or a fan.

変位計測装置の光学系は、図1に示した構成例に代えて、例えば特開2015-17943号公報の図1に示した構成を備えていてもよい。この場合、回折格子対のうちいずれか1つの回折格子は、当該いずれか1つの回折格子から発生した+n次回折光または−n次回折光の進路に沿う一組の回折光の干渉光を出射する。すなわち、この干渉光は、第1回折格子による+n次(または−n次)回折光が、第2回折格子を0次光として透過することにより生成された光と、第1回折格子を0次光として透過する光が、第2回折格子に入射して生成された+n次(または−n次)回折光との干渉光である。このような変位計測装置の構成は、上述した第1〜3の実施形態やその他の実施形態に適用可能である。   The optical system of the displacement measuring device may have the configuration shown in FIG. 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 2015-17943, for example, instead of the configuration example shown in FIG. In this case, any one diffraction grating of the diffraction grating pair emits a set of interference light beams of a diffracted light along the path of the + n-order diffracted light or the −n-order diffracted light generated from any one of the diffraction gratings. That is, the interference light includes the light generated when the + n-order (or -n-order) diffracted light by the first diffraction grating passes through the second diffraction grating as the 0th-order light, and the 0th order through the first diffraction grating. Light transmitted as light is interference light with + n-order (or -n-order) diffracted light generated by being incident on the second diffraction grating. Such a configuration of the displacement measuring apparatus is applicable to the first to third embodiments described above and other embodiments.

上記実施形態に係る選択部は、最小値以外の値として最大値を選択するように構成されていた。しかし、最大値として高出力のスパイクノイズが想定される場合、その最大値を除外するために、最大値より小さい値(例えば最大値の次に大きい値)が選択されてもよい。このようなスパイクノイズは、別途のフィルタを使うことにより除去することもできるが、最大値を除外することにより、そのような別途のフィルタを必要としない。   The selection unit according to the embodiment is configured to select the maximum value as a value other than the minimum value. However, when high output spike noise is assumed as the maximum value, a value smaller than the maximum value (for example, a value next to the maximum value) may be selected to exclude the maximum value. Such spike noise can be removed by using a separate filter, but by removing the maximum value, such a separate filter is not required.

上記実施形態では、第1回折格子および第2回折格子が、格子線の配列方向(図1においてx方向)に相対移動可能に設けられていた。しかし、それらは、特開2014-102260号公報に開示されているように、光源からの光線の進路に沿って離接する方向(図1においてz方向)に相対移動可能に設けられ、演算部はその相対移動の変位量を演算する構成であってもよい。   In the above embodiment, the first diffraction grating and the second diffraction grating are provided so as to be relatively movable in the arrangement direction of the grating lines (x direction in FIG. 1). However, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-102260, they are provided so as to be relatively movable in the direction of separation along the path of the light beam from the light source (z direction in FIG. 1). The structure which calculates the displacement amount of the relative movement may be sufficient.

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも2つの特徴部分を組み合わせることも可能である。   It is also possible to combine at least two feature portions among the feature portions of each embodiment described above.

20…回折格子対
21…回折格子(第1回折格子)
22…回折格子(第2回折格子)
21a、22a、73…格子線
23、25…回折光
23a、25b…+n次回折光
23b、25a…−n次回折光
27、27U、27V、27W…干渉光
40、140…演算部
41、41U、41V、41W…選択部
43…変位量演算部
50、150…検出部
51、51U、51V、51W、52U、53Ua、53Ub、53Uc、54U、55Ua、55Ub、55Uc、71U、71V,71W…受光部
72U、72V、72W…格子パターン領域
100…変位計測装置
150U、150V、150W…一組の受光部
20 ... Diffraction grating pair 21 ... Diffraction grating (first diffraction grating)
22 ... Diffraction grating (second diffraction grating)
21a, 22a, 73 ... grating lines 23, 25 ... diffracted light 23a, 25b ... + n order diffracted light 23b, 25a ... -n order diffracted light 27, 27U, 27V, 27W ... interference light 40, 140 ... computing units 41, 41U, 41V , 41W ... selection unit 43 ... displacement amount calculation unit 50, 150 ... detection unit 51, 51U, 51V, 51W, 52U, 53Ua, 53Ub, 53Uc, 54U, 55Ua, 55Ub, 55Uc, 71U, 71V, 71W ... light receiving unit 72U , 72V, 72W ... lattice pattern region 100 ... displacement measuring device 150U, 150V, 150W ... a set of light receiving units

Claims (13)

光源と、
前記光源からの光が入射する第1回折格子と、
前記光源からの光線の進路に沿って前記第1回折格子に対向して配置され、前記第1回折格子と相対移動可能に設けられた第2回折格子と、
前記第2回折格子から出射された光を受光する複数の受光部を有する検出部と、
前記複数の受光部からそれぞれ得られる複数の信号値のうち、最小値より大きく、かつ、最大値以下の値のうちいずれか1つを選択し、選択した値に基づき、前記相対移動による変位量を演算する演算部と
を具備する変位計測装置。
A light source;
A first diffraction grating on which light from the light source is incident;
A second diffraction grating disposed to face the first diffraction grating along a path of a light beam from the light source and provided to be movable relative to the first diffraction grating;
A detection unit having a plurality of light receiving units for receiving light emitted from the second diffraction grating;
A displacement amount due to the relative movement is selected based on the selected value selected from among a plurality of signal values obtained from the plurality of light receiving units, each of which is greater than the minimum value and less than or equal to the maximum value. A displacement measuring device comprising: a computing unit that computes.
前記演算部は、前記最大値を選択する
請求項1に記載の変位計測装置。
The displacement measuring apparatus according to claim 1, wherein the calculation unit selects the maximum value.
前記複数の受光部は等面積を有する
請求項1または2に記載の変位計測装置。
The displacement measuring apparatus according to claim 1, wherein the plurality of light receiving units have an equal area.
前記第1回折格子および前記第2回折格子のうちいずれか一方の格子構造は、前記相対移動により異なる位相を持つ2以上の光を発生するように構成されており、
前記検出部は、前記複数の受光部が一組の受光部とされた複数組の受光部を有する
請求項1から3のうちいずれか1項に記載の変位計測装置。
One of the grating structures of the first diffraction grating and the second diffraction grating is configured to generate two or more lights having different phases due to the relative movement,
The displacement measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection unit includes a plurality of sets of light receiving units in which the plurality of light receiving units are a set of light receiving units.
前記複数の受光部の、前記相対移動方向での全体の幅は、前記相対移動方向において、前記第2回折格子ら出射される1つの光の光束幅の1/3以上で、かつ、当該1つの光の光束幅より小さい値に設定される
請求項4に記載の変位計測装置。
The overall width of the plurality of light receiving portions in the relative movement direction is not less than 1/3 of the light flux width of one light emitted from the second diffraction grating in the relative movement direction, and the 1 The displacement measuring device according to claim 4, wherein the displacement measuring device is set to a value smaller than a beam width of two lights.
前記複数の受光部の、前記相対移動方向に直交する方向での全体の幅は、前記相対移動方向に直交する方向において、前記第2回折格子から出射される1つの光の光束幅の1/5以上で、かつ、当該1つの光の光束幅より小さい値に設定される
請求項4または5に記載の変位計測装置。
The overall width of the plurality of light receiving portions in the direction orthogonal to the relative movement direction is 1 / (light beam width of one light emitted from the second diffraction grating in the direction orthogonal to the relative movement direction). The displacement measuring device according to claim 4, wherein the displacement measuring device is set to a value that is 5 or more and smaller than a light flux width of the one light.
前記第1回折格子および前記第2回折格子のうちいずれか一方の格子構造は、所定の格子線ピッチを持つ2以上の格子パターン領域を有し、これら格子パターン領域の格子線配置が、前記相対移動方向で所定距離それぞれずれるように構成されている
請求項1から6のうちいずれか1項に記載の変位計測装置。
One of the grating structures of the first diffraction grating and the second diffraction grating has two or more grating pattern regions having a predetermined grating line pitch, and the lattice line arrangement of these grating pattern regions is the relative The displacement measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the displacement measuring device is configured to be shifted by a predetermined distance in the moving direction.
前記第1回折格子および前記第2回折格子の相対移動方向は、前記第1回折格子および前記第2回折格子が前記光源からの光線の進路に沿って離接する方向に直交する方向である
請求項1から7のうちいずれか1項に記載の変位計測装置。
The relative movement direction of the first diffraction grating and the second diffraction grating is a direction orthogonal to a direction in which the first diffraction grating and the second diffraction grating are separated from each other along a path of a light beam from the light source. The displacement measuring device according to any one of 1 to 7.
前記第1回折格子および前記第2回折格子の相対移動方向は、前記第1回折格子および前記第2回折格子が前記光源からの光線の進路に沿って離接する方向である
請求項1から7のうちいずれか1項に記載の変位計測装置。
The relative movement direction of the first diffraction grating and the second diffraction grating is a direction in which the first diffraction grating and the second diffraction grating are separated from each other along a path of a light beam from the light source. The displacement measuring apparatus of any one of them.
nを1以上の自然数とした場合、前記第1回折格子および前記第2回折格子のうちいずれか1つの回折格子は、
前記第1回折格子による+n次回折光が第2回折格子に入射して前記第2回折格子から発生する−n次回折光と、前記第1回折格子による−n次回折光が前記第2回折格子に入射して前記第2回折格子から発生する+n次回折光との干渉光、または、
前記第1回折格子および前記第2回折格子のうちいずれか一方から発生した+n次回折光または−n次回折光の進路に沿う一組の回折光の干渉光を出射する
請求項1から7のうちいずれか1項に記載の変位計測装置。
When n is a natural number of 1 or more, any one of the first diffraction grating and the second diffraction grating is
The + n-order diffracted light generated from the second diffraction grating when the + n-order diffracted light from the first diffraction grating is incident on the second diffraction grating and the −n-order diffracted light from the first diffraction grating are incident on the second diffraction grating. Interference light with + n-order diffracted light generated from the second diffraction grating, or
The interference light of a set of diffracted light along the path of + n-order diffracted light or -n-order diffracted light generated from one of the first diffraction grating and the second diffraction grating is emitted. The displacement measuring device according to claim 1.
光源と、
前記光源からの光が入射する第1回折格子と、
前記光源からの光線の進路に沿って前記第1回折格子に対向して配置され、前記第1回折格子と相対移動可能に設けられ、前記相対移動により異なる位相を持つ2以上の光を出射する第2回折格子と、
前記第2回折格子から出射された光をそれぞれ受光する、前記複数の受光部を一組の受光部とされた複数組の受光部を有する検出部と
を具備する変位計測装置。
A light source;
A first diffraction grating on which light from the light source is incident;
Two or more lights that are arranged to face the first diffraction grating along the path of the light beam from the light source, are provided so as to be movable relative to the first diffraction grating, and have different phases due to the relative movement. A second diffraction grating;
A displacement measuring apparatus comprising: a detector having a plurality of sets of light receiving units, each receiving the light emitted from the second diffraction grating, wherein the plurality of light receiving units are a set of light receiving units.
光源と、前記光源からの光が入射する第1回折格子と、前記光源からの光線の進路に沿って前記第1回折格子に対向して配置され、前記第1回折格子と相対移動可能に設けられた第2回折格子と、検出部とを備える変位計測装置の信号処理装置であって、
前記検出部における、前記第2回折格子から出射された光を受光する複数の受光部からそれぞれ得られる複数の信号値のうち、最小値より大きく、かつ、最大値以下の値のうちいずれか1つを選択し、選択した値に基づき、前記相対移動による変位量を演算する演算部
を具備する変位計測信号処理装置。
A light source, a first diffraction grating on which light from the light source is incident, and a light beam from the light source are disposed so as to face the first diffraction grating along the path of the light beam, and are provided so as to be movable relative to the first diffraction grating. A signal processing device of a displacement measuring device comprising the second diffraction grating and a detection unit,
Any one of a plurality of signal values obtained from the plurality of light receiving units that receive the light emitted from the second diffraction grating in the detection unit is greater than the minimum value and equal to or less than the maximum value. A displacement measurement signal processing apparatus comprising: a calculation unit that selects one and calculates a displacement amount due to the relative movement based on the selected value.
光源と、前記光源からの光が入射する第1回折格子と、前記光源からの光線の進路に沿って前記第1回折格子に対向して配置され、前記第1回折格子と相対移動可能に設けられた第2回折格子と、検出部とを備える変位計測装置による信号処理方法であって、
前記検出部における、前記第2回折格子から出射された光を受光する複数の受光部からそれぞれ得られる複数の信号値のうち、最小値より大きく、かつ、最大値以下の値のうちいずれか1つを選択し、
選択した値に基づき、前記相対移動による変位量を演算する
変位計測信号処理方法。
A light source, a first diffraction grating on which light from the light source is incident, and a light beam from the light source are disposed so as to face the first diffraction grating along the path of the light beam, and are provided so as to be movable relative to the first diffraction grating. A signal processing method by a displacement measuring device comprising the second diffraction grating and a detector,
Any one of a plurality of signal values obtained from the plurality of light receiving units that receive the light emitted from the second diffraction grating in the detection unit is greater than the minimum value and equal to or less than the maximum value. Select
A displacement measurement signal processing method for calculating a displacement amount due to the relative movement based on a selected value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102373861B1 (en) * 2021-07-09 2022-03-15 (주)스마트 제어계측 System for measuring displacement of structure using ccd line camera

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