JP2585857B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば旋盤，フライス盤等の工作機械や半
導体製造装置の位置計測に利用することができる位置検
出装置に関する。
導体製造装置の位置計測に利用することができる位置検
出装置に関する。
（従来の技術） 半導体レーザ等のコヒーレント光を回折格子に照射し
た際に生じる回折光は、回折格子の横方向の変位に敏感
である。従って、回折光を用いた回折格子の微小なステ
ップ変位の測定が可能となり、測長法に広く利用されて
いる。特に格子ピッチが１μｍから10μｍの回折格子を
利用した測長法は非常に微小な位置計測に有用である。
さらに、最近では格子ピッチの1/2周期,1/4周期,1/8周
期の変位信号を得る手法が考案され、信号処理によって
位置をさほど分割しなくても微小な位置データを得るこ
とが可能な位置検出装置が提案されている。
た際に生じる回折光は、回折格子の横方向の変位に敏感
である。従って、回折光を用いた回折格子の微小なステ
ップ変位の測定が可能となり、測長法に広く利用されて
いる。特に格子ピッチが１μｍから10μｍの回折格子を
利用した測長法は非常に微小な位置計測に有用である。
さらに、最近では格子ピッチの1/2周期,1/4周期,1/8周
期の変位信号を得る手法が考案され、信号処理によって
位置をさほど分割しなくても微小な位置データを得るこ
とが可能な位置検出装置が提案されている。
第５図は上述した位置検出装置の一例を示す概略図で
あり、回折格子11から生じる正負の回折光を干渉させて
得られる周期信号に基づいて位置を検出するものであ
る。同図においてレーザダイオード12からの光束はコリ
メータレンズ13により平行光束となり、ビームスプリッ
タ14を透過して回折格子11に入射する。回折格子11にて
回折された±ｍ次（m:整数）の回折光は±θｎの角度を
もって反射し、続いてコーナーキューブミラー151及び1
52で反射して回折格子11にその垂線に対してほぼθｎの
角度で再入射する。回折格子11にて再回折された回折光
は格子面に対して垂直方向に反射し、屈折率分布型レン
ズ17と反射膜18とから成る反射手段20に入射する。反射
手段20で反射した回折光は回折格子11に３度目の入射を
する。回折格子11にて３度目の回折をされた回折光は±
θｎの角度をもって反射し、再びコーナーキューブミラ
ー151及び152で反射して回折格子11にその垂線に対して
ほぼθｎの角度で４度目の入射をする。回折格子11にて
４度目の回折をされた回折光は格子面に対して垂直方向
に反射し、ビームスプリッタ14で反射して光電変換部16
に入射する。光電変換部16は±ｍ次の回折を４回受けた
光束を干渉させ、回折格子11の変位に応じて変化する干
渉稿の明暗を電気信号に変化させた信号Idを演算部５に
送出する。演算部５はこの信号Idにより位置データPOS
を演算して出力する。この干渉稿は回折格子11が１ピッ
チ分変位すると4m×２＝8m回の明暗の変化が得られる。
つまり、信号IdはP/8mを周期とする正弦波となる。例え
ば回折格子11の格子ピッチを４μｍとして±１次回折光
を干渉させるとすると、光電変換部16からは4/8×１＝
0.5μｍを周期とする正弦波が得られる（特開平２−857
15号公報参照）。
あり、回折格子11から生じる正負の回折光を干渉させて
得られる周期信号に基づいて位置を検出するものであ
る。同図においてレーザダイオード12からの光束はコリ
メータレンズ13により平行光束となり、ビームスプリッ
タ14を透過して回折格子11に入射する。回折格子11にて
回折された±ｍ次（m:整数）の回折光は±θｎの角度を
もって反射し、続いてコーナーキューブミラー151及び1
52で反射して回折格子11にその垂線に対してほぼθｎの
角度で再入射する。回折格子11にて再回折された回折光
は格子面に対して垂直方向に反射し、屈折率分布型レン
ズ17と反射膜18とから成る反射手段20に入射する。反射
手段20で反射した回折光は回折格子11に３度目の入射を
する。回折格子11にて３度目の回折をされた回折光は±
θｎの角度をもって反射し、再びコーナーキューブミラ
ー151及び152で反射して回折格子11にその垂線に対して
ほぼθｎの角度で４度目の入射をする。回折格子11にて
４度目の回折をされた回折光は格子面に対して垂直方向
に反射し、ビームスプリッタ14で反射して光電変換部16
に入射する。光電変換部16は±ｍ次の回折を４回受けた
光束を干渉させ、回折格子11の変位に応じて変化する干
渉稿の明暗を電気信号に変化させた信号Idを演算部５に
送出する。演算部５はこの信号Idにより位置データPOS
を演算して出力する。この干渉稿は回折格子11が１ピッ
チ分変位すると4m×２＝8m回の明暗の変化が得られる。
つまり、信号IdはP/8mを周期とする正弦波となる。例え
ば回折格子11の格子ピッチを４μｍとして±１次回折光
を干渉させるとすると、光電変換部16からは4/8×１＝
0.5μｍを周期とする正弦波が得られる（特開平２−857
15号公報参照）。
以上に示すようにこの位置検出装置によれば、光学系
により格子ピッチの1/8を周期とする非常に微細な位置
信号が得られ、精密な位置計測に有用である。
により格子ピッチの1/8を周期とする非常に微細な位置
信号が得られ、精密な位置計測に有用である。
（発明が解決しようとする課題） 上述した位置検出装置は絶対位置範囲が狭いという欠
点があり、例えば0.5μｍ周期の信号では絶対位置範囲
が0.5μｍしかとれない。この位置検出装置において絶
対位置範囲を拡くするには回折格子を多トラック化する
等の手段があるが、光学系が非常に複雑になり、装置が
大型化してしまうとともに、コストアップを招くという
問題があった。
点があり、例えば0.5μｍ周期の信号では絶対位置範囲
が0.5μｍしかとれない。この位置検出装置において絶
対位置範囲を拡くするには回折格子を多トラック化する
等の手段があるが、光学系が非常に複雑になり、装置が
大型化してしまうとともに、コストアップを招くという
問題があった。
本発明は上述した事情から成されたものであり、本発
明の目的は、光学系を複雑にせずに絶対位置範囲を拡く
することのできる位置検出装置を提供することにある。
明の目的は、光学系を複雑にせずに絶対位置範囲を拡く
することのできる位置検出装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、移動変位に応じて出力される信号を基に位
置データを出力する位置検出装置に関するものであり、
本発明の上記目的は、位置に関する情報がピッチＰで記
録されている目盛スケールと、この目盛スケールと相対
変位し、前記位置に関する情報を検出して前記相対変位
に応じてP/2n周期（ｎは２以上の正の整数）で変化する
信号のうち少なくとも１つの信号を出力する第１の検出
部と、前記目盛スケールと相対変位し、前記位置に関す
る情報を検出して前記相対変位に応じてP/2周期で変化
する信号を出力する第２の検出部と、前記第１及び第２
の検出部からの信号に基づいてP/2の絶対位置範囲を有
する位置データを演算して出力する演算部とを具備する
ことによって、また、ピッチＰの回折格子と、この回折
格子と相対変位し、前記回折格子に光束を入射する発光
部と、前記回折格子と相対変位し、前記回折格子におい
て回折された回折光を反射して前記回折格子に入射する
動作を複数回繰返す反射手段と、前記回折格子と相対変
位し、前記回折格子において２回以上回折された回折光
のうち少なくとも１つを受光し、前記相対変位に応じて
P/2n周期で変化する信号のうち少なくとも１つの信号を
出力する第１の光電変換手段と、前記回折格子において
最初に回折された回折光を受光し、前記相対変位に応じ
てP/2周期で変化する信号を出力する第２の光電変換手
段と、前記第１及び第２の光電変換手段からの信号に基
づいてP/2の絶対位置範囲を有する位置データを演算し
て出力する演算部とを具備することによって達成され
る。
置データを出力する位置検出装置に関するものであり、
本発明の上記目的は、位置に関する情報がピッチＰで記
録されている目盛スケールと、この目盛スケールと相対
変位し、前記位置に関する情報を検出して前記相対変位
に応じてP/2n周期（ｎは２以上の正の整数）で変化する
信号のうち少なくとも１つの信号を出力する第１の検出
部と、前記目盛スケールと相対変位し、前記位置に関す
る情報を検出して前記相対変位に応じてP/2周期で変化
する信号を出力する第２の検出部と、前記第１及び第２
の検出部からの信号に基づいてP/2の絶対位置範囲を有
する位置データを演算して出力する演算部とを具備する
ことによって、また、ピッチＰの回折格子と、この回折
格子と相対変位し、前記回折格子に光束を入射する発光
部と、前記回折格子と相対変位し、前記回折格子におい
て回折された回折光を反射して前記回折格子に入射する
動作を複数回繰返す反射手段と、前記回折格子と相対変
位し、前記回折格子において２回以上回折された回折光
のうち少なくとも１つを受光し、前記相対変位に応じて
P/2n周期で変化する信号のうち少なくとも１つの信号を
出力する第１の光電変換手段と、前記回折格子において
最初に回折された回折光を受光し、前記相対変位に応じ
てP/2周期で変化する信号を出力する第２の光電変換手
段と、前記第１及び第２の光電変換手段からの信号に基
づいてP/2の絶対位置範囲を有する位置データを演算し
て出力する演算部とを具備することによって達成され
る。
（作用） 本発明にあっては、最小のピッチ周期P/2nの信号を基
に精密かつ微小な変位を求め、その他のピッチ周期の信
号をその上位桁に用いることで絶対位置範囲を拡げるよ
うにしている。
に精密かつ微小な変位を求め、その他のピッチ周期の信
号をその上位桁に用いることで絶対位置範囲を拡げるよ
うにしている。
（実施例） 第１図は本発明の位置検出装置の一例を示す概略図で
あり、目盛スケール１は変位検出機構２に対して相対変
位するものであり、位置に関する情報がピッチＰで記録
されている。
あり、目盛スケール１は変位検出機構２に対して相対変
位するものであり、位置に関する情報がピッチＰで記録
されている。
変位検出機構２はピッチＰで記録された位置に関する
情報を検出してP/2n周期（但し、ｎは２以上の正の整
数）,P/2（ｎ−１）周期，…,P/4周期で変化する信号
Wn,Wn-1,…,W2のうちの少なくとも１つの信号を出力す
る第１の検出部３と、ピッチP/2の周期で変化する信号W
1を出力する第２の検出部４とから成る。第１の検出部
３で得られる信号は、例えばｎ＝４の場合P/8周期の信
号（＝W4）,P/6周期の信号（＝W3）及びP/4周期の信号
（＝W2）であり、これらの信号のうちのW4,W2及び第２
の検出部４から出力されるピッチP/2の周期の信号W1は
演算部５に送出される。
情報を検出してP/2n周期（但し、ｎは２以上の正の整
数）,P/2（ｎ−１）周期，…,P/4周期で変化する信号
Wn,Wn-1,…,W2のうちの少なくとも１つの信号を出力す
る第１の検出部３と、ピッチP/2の周期で変化する信号W
1を出力する第２の検出部４とから成る。第１の検出部
３で得られる信号は、例えばｎ＝４の場合P/8周期の信
号（＝W4）,P/6周期の信号（＝W3）及びP/4周期の信号
（＝W2）であり、これらの信号のうちのW4,W2及び第２
の検出部４から出力されるピッチP/2の周期の信号W1は
演算部５に送出される。
演算部５はP/8周期の信号W4から得られる高精度な位
置データP4と、P/4周期の信号W2,P/2周期の信号W1とを
基にして演算処理を行ない、高精度な位置データP4の絶
対位置範囲をピッチＰの1/2まで拡げて位置データPOSを
出力するようになっている。
置データP4と、P/4周期の信号W2,P/2周期の信号W1とを
基にして演算処理を行ない、高精度な位置データP4の絶
対位置範囲をピッチＰの1/2まで拡げて位置データPOSを
出力するようになっている。
第２図は本発明の位置検出装置の別の一例を示す概略
図であり、回折格子11から生じる回折光を分離干渉さ
せ、生じた干渉稿の変化から回折格子11の変位量を検出
するものである。同図においてレーザダイオード12から
の光束はコリメータレンズ13により平行光束となり、ビ
ームスプリッタ141を透過して回折格子11に入射する。
回折格子11にて回折された±ｍ次の回折光は±θｎの角
度をもって反射し、続いてビームスプリッタ142及び143
を透過もしくは反射する。ビームスプリッタ142で反射
した回折光はビームスプリッタ144を透過し、ビームス
プリッタ143で反射した回折光はビームスプリッタ144で
反射し、光電変換部163に入射する。光電変換部163は±
ｍ次の回折を１回受けた光束を干渉させ、回折格子11の
変位に応じて変化する干渉稿の明暗を電気信号に変化さ
せた信号Id1を演算部５に送出する。この干渉稿は回折
格子11が１ピッチＰ分変位すると1m×２＝2m回の明暗の
変化が得られる。つまり、信号Id1はP/2mを周期とする
正弦波となる。
図であり、回折格子11から生じる回折光を分離干渉さ
せ、生じた干渉稿の変化から回折格子11の変位量を検出
するものである。同図においてレーザダイオード12から
の光束はコリメータレンズ13により平行光束となり、ビ
ームスプリッタ141を透過して回折格子11に入射する。
回折格子11にて回折された±ｍ次の回折光は±θｎの角
度をもって反射し、続いてビームスプリッタ142及び143
を透過もしくは反射する。ビームスプリッタ142で反射
した回折光はビームスプリッタ144を透過し、ビームス
プリッタ143で反射した回折光はビームスプリッタ144で
反射し、光電変換部163に入射する。光電変換部163は±
ｍ次の回折を１回受けた光束を干渉させ、回折格子11の
変位に応じて変化する干渉稿の明暗を電気信号に変化さ
せた信号Id1を演算部５に送出する。この干渉稿は回折
格子11が１ピッチＰ分変位すると1m×２＝2m回の明暗の
変化が得られる。つまり、信号Id1はP/2mを周期とする
正弦波となる。
ビームスプリッタ142及び143を透過した回折光はコー
ナーキューブミラー151及び152で反射して回折格子11に
その垂線に対してほぼθｎの角度で再入射する。回折格
子11にて再回折された回折光は格子面に対して垂直方向
に反射し、屈折率分布型レンズ27とビームスプリット膜
28とから成るビームスプリット光学系30に入射する。ビ
ームスプリット膜28を透過した回折光は光電変換部162
に入射する。光電変換部162は±ｍ次の回折を２回受け
た光束は干渉させ、回折格子11の変位に応じて変化する
干渉稿の明暗を電気信号に変化させた信号Id2を演算部
５に送出する。この干渉稿は回折格子11が１ピッチＰ分
変位すると2m×２＝4m回の明暗の変化が得られる。つま
り、信号Id2はP/4mを周期とする正弦波となる。
ナーキューブミラー151及び152で反射して回折格子11に
その垂線に対してほぼθｎの角度で再入射する。回折格
子11にて再回折された回折光は格子面に対して垂直方向
に反射し、屈折率分布型レンズ27とビームスプリット膜
28とから成るビームスプリット光学系30に入射する。ビ
ームスプリット膜28を透過した回折光は光電変換部162
に入射する。光電変換部162は±ｍ次の回折を２回受け
た光束は干渉させ、回折格子11の変位に応じて変化する
干渉稿の明暗を電気信号に変化させた信号Id2を演算部
５に送出する。この干渉稿は回折格子11が１ピッチＰ分
変位すると2m×２＝4m回の明暗の変化が得られる。つま
り、信号Id2はP/4mを周期とする正弦波となる。
ビームスプリット膜28で反射した回折光は回折格子11
に３度目の入射をする。回折格子11にて３度目の回折を
された回折光は±θｎの角度をもって反射し、再びコー
ナーキューブミラー151及び152で反射し、ビームスプリ
ッタ142及び143を透過して回折格子11にその垂線に対し
てほぼθｎの角度で４番目の入射をする。回折格子11に
て４度目の回折をされた回折光は格子面に対して垂直方
向に反射し、ビームスプリッタ141で反射して光電変換
部161に入射する。光電変換部161は±ｍ次の回折を４回
受けた光束を干渉させ、回折格子11の変位に応じて変化
する干渉稿の明暗を電気信号に変化させた信号Id3を演
算部５に送出する。この干渉稿は回折格子11が１ピッチ
Ｐ分変位すると4m×２＝8m回の明暗の変化が得られる。
つまり、信号Id3はP/8mを周期とする正弦波となる。
に３度目の入射をする。回折格子11にて３度目の回折を
された回折光は±θｎの角度をもって反射し、再びコー
ナーキューブミラー151及び152で反射し、ビームスプリ
ッタ142及び143を透過して回折格子11にその垂線に対し
てほぼθｎの角度で４番目の入射をする。回折格子11に
て４度目の回折をされた回折光は格子面に対して垂直方
向に反射し、ビームスプリッタ141で反射して光電変換
部161に入射する。光電変換部161は±ｍ次の回折を４回
受けた光束を干渉させ、回折格子11の変位に応じて変化
する干渉稿の明暗を電気信号に変化させた信号Id3を演
算部５に送出する。この干渉稿は回折格子11が１ピッチ
Ｐ分変位すると4m×２＝8m回の明暗の変化が得られる。
つまり、信号Id3はP/8mを周期とする正弦波となる。
ここで、位置検出装置の精度を決定するのは１次回折
光を用いる場合、精度が高くて格子ピッチＰの1/8の周
期を有する光電変換部161の信号Id3である。この信号Id
3は絶対位置範囲がP/8しかとれないが、格子ピッチＰの
一周期信号又は格子ピッチＰの半周期信号に比べて所望
の分解能を得るのに電気的分割数が少なくて済み、精度
も高くできる。これに対し信号Id2及びId1は信号の周期
がP/4及びP/2であり、多くの電気的分割をする必要があ
るが、絶対位置範囲が信号Id3のP/8に対してP/4及びP/2
と広くとることができる。これらの信号Id2及びId1は格
子トラックや発光系を増設せず、かつ光学系を複雑にす
ることなく、光電変換部162,163及びビームスプリッタ1
42,143,144を設けるだけで得られるものである。
光を用いる場合、精度が高くて格子ピッチＰの1/8の周
期を有する光電変換部161の信号Id3である。この信号Id
3は絶対位置範囲がP/8しかとれないが、格子ピッチＰの
一周期信号又は格子ピッチＰの半周期信号に比べて所望
の分解能を得るのに電気的分割数が少なくて済み、精度
も高くできる。これに対し信号Id2及びId1は信号の周期
がP/4及びP/2であり、多くの電気的分割をする必要があ
るが、絶対位置範囲が信号Id3のP/8に対してP/4及びP/2
と広くとることができる。これらの信号Id2及びId1は格
子トラックや発光系を増設せず、かつ光学系を複雑にす
ることなく、光電変換部162,163及びビームスプリッタ1
42,143,144を設けるだけで得られるものである。
そして、演算部５は上記信号Id1,Id2,Id3を組合せ演
算することにより絶対位置範囲P/2を有し、信号Id3の精
度と同精度の位置データPOSを出力するようになってい
る。
算することにより絶対位置範囲P/2を有し、信号Id3の精
度と同精度の位置データPOSを出力するようになってい
る。
第３図は上述した本発明の位置検出装置の主要部であ
る演算部５の詳細例を示すブロック図であり、信号Id1,
Id2及びId3を入力してサンプルホールド回路311、312及
び313にて保持し、A/D変換器321,322及び323にてディジ
タル化して位置演算部331,332,及び333にて位置データP
1,P2及びP3を求める。そして、桁合せ演算部34にて位置
データP1,P2及びP3を組合せて位置データPOSを出力する
ようになっている。この桁合せ演算部34は位置データP3
の上位のP/2の絶対位置範囲を有する桁信号を位置デー
タP1及びP2と位置データP3との関係から決定して位置デ
ータPOSを求めている。例えば回折格子11の格子ピッチ
Ｐが４μｍであり、位置データP1の電気分割数が50の場
合、位置データPOSは絶対位置範囲２μｍ、分解能0.01
μｍとなる。
る演算部５の詳細例を示すブロック図であり、信号Id1,
Id2及びId3を入力してサンプルホールド回路311、312及
び313にて保持し、A/D変換器321,322及び323にてディジ
タル化して位置演算部331,332,及び333にて位置データP
1,P2及びP3を求める。そして、桁合せ演算部34にて位置
データP1,P2及びP3を組合せて位置データPOSを出力する
ようになっている。この桁合せ演算部34は位置データP3
の上位のP/2の絶対位置範囲を有する桁信号を位置デー
タP1及びP2と位置データP3との関係から決定して位置デ
ータPOSを求めている。例えば回折格子11の格子ピッチ
Ｐが４μｍであり、位置データP1の電気分割数が50の場
合、位置データPOSは絶対位置範囲２μｍ、分解能0.01
μｍとなる。
また、第３図の例においてP/8周期の位置データP3の
上位の桁信号を位置データP1と位置データP3とから求め
るようにしてもよい。なぜならP/2の絶対位置範囲を有
する位置データP1の検出性能が少なくとも位置データP3
の1/2周期よりも良い精度であれば位置データP2を用い
なくても位置データP1と位置データP3とを組合せて位置
データP3の絶対位置範囲をP/8からP/2に拡げることが可
能となるからである。この場合、光電変換部162は不要
となり、ビームスプリッタ膜28を反射膜とすればよい。
上位の桁信号を位置データP1と位置データP3とから求め
るようにしてもよい。なぜならP/2の絶対位置範囲を有
する位置データP1の検出性能が少なくとも位置データP3
の1/2周期よりも良い精度であれば位置データP2を用い
なくても位置データP1と位置データP3とを組合せて位置
データP3の絶対位置範囲をP/8からP/2に拡げることが可
能となるからである。この場合、光電変換部162は不要
となり、ビームスプリッタ膜28を反射膜とすればよい。
また、詳述していないが信号Id1,Id2,Id3は互いに位
相の異なる２つの信号からなることで変位方向をも検出
できるようにすることが一般的であり、さらに互いに位
相の異なる４つの信号からなることで信号の偶数次成分
を消去することが一般的に試みられている。このような
少なくとも２つの信号、例えばId1a,Id1b,Id2a,Id2b,Id
3a,Id3bを使用する場合、演算部５は第４図のように構
成される。この例では、信号Id1a,Id1b及びId2a,Id2bを
入力してコンパレータ351,352,353及び354でディジタル
化し、保持回路36に保持したデータDd1a,Dd1b及びDd2a,
Dd2bと、信号Id3a,Id3bを入力してサンプルホールド回
路314にて保持し、A/D変換器324にてディジタル化して
位置演算部334にて求めた位置データP3とを桁合せ演算
部34にて組合せて位置データPOSを出力するようになっ
ている。この桁合せ演算部34は位置データP3の２倍の周
期の上位の桁信号を位置データP3とデータDd2a,Dd2bと
の関係から決定し、さらにこれらのデータP3,Dd2a,Dd2b
とデータDd1a,Dd1bとの関係から位置データP3の４倍の
周期の上位の桁信号を決定して位置データPOSを求めて
いる。この場合、第３図示の演算部に比べサンプルホー
ルド回路やA/D変換器といった高価な部品が少なくて済
み、又、位置演算部も省くことができ、簡略な構成をと
ることができる。
相の異なる２つの信号からなることで変位方向をも検出
できるようにすることが一般的であり、さらに互いに位
相の異なる４つの信号からなることで信号の偶数次成分
を消去することが一般的に試みられている。このような
少なくとも２つの信号、例えばId1a,Id1b,Id2a,Id2b,Id
3a,Id3bを使用する場合、演算部５は第４図のように構
成される。この例では、信号Id1a,Id1b及びId2a,Id2bを
入力してコンパレータ351,352,353及び354でディジタル
化し、保持回路36に保持したデータDd1a,Dd1b及びDd2a,
Dd2bと、信号Id3a,Id3bを入力してサンプルホールド回
路314にて保持し、A/D変換器324にてディジタル化して
位置演算部334にて求めた位置データP3とを桁合せ演算
部34にて組合せて位置データPOSを出力するようになっ
ている。この桁合せ演算部34は位置データP3の２倍の周
期の上位の桁信号を位置データP3とデータDd2a,Dd2bと
の関係から決定し、さらにこれらのデータP3,Dd2a,Dd2b
とデータDd1a,Dd1bとの関係から位置データP3の４倍の
周期の上位の桁信号を決定して位置データPOSを求めて
いる。この場合、第３図示の演算部に比べサンプルホー
ルド回路やA/D変換器といった高価な部品が少なくて済
み、又、位置演算部も省くことができ、簡略な構成をと
ることができる。
さらに絶対位置範囲を拡げるためには回折格子11を多
トラック化し、格子ピッチを大きくして得られる信号の
周期を大きくしたり、各トラックより得られる信号をバ
ーニア的に用いれば良い。
トラック化し、格子ピッチを大きくして得られる信号の
周期を大きくしたり、各トラックより得られる信号をバ
ーニア的に用いれば良い。
なお、上述した実施例においては、光束を４回回折さ
せた場合を示したが、３回もしくは５回以上回折させ、
それらの回折光束の干渉信号を用いるようにしても良
い。また、別の組合せ、例えば２回目の回折光と４回目
の回折光を用いて１回目の回折光を用いないようにして
も良い。そして、回折格子を所望の次数の回折光の効率
を高めるように構成すれば検出精度をより高めることが
できる。そのために、回折格子に位相格子を用いても良
い。
せた場合を示したが、３回もしくは５回以上回折させ、
それらの回折光束の干渉信号を用いるようにしても良
い。また、別の組合せ、例えば２回目の回折光と４回目
の回折光を用いて１回目の回折光を用いないようにして
も良い。そして、回折格子を所望の次数の回折光の効率
を高めるように構成すれば検出精度をより高めることが
できる。そのために、回折格子に位相格子を用いても良
い。
また、上述した実施例ではリニアエンコーダの例を示
したが、ロータリーエンコーダにも適用可能であり、さ
らに反射回折光の代わりに透過回折光を用いることも可
能である。
したが、ロータリーエンコーダにも適用可能であり、さ
らに反射回折光の代わりに透過回折光を用いることも可
能である。
（発明の効果） 以上のように本発明の位置検出装置によれば、光学系
を複雑にすることなく絶対位置範囲を拡くすることがで
きるので、小型でかつ低コストの装置とすることがで
き、適用範囲の拡大を図ることができる。
を複雑にすることなく絶対位置範囲を拡くすることがで
きるので、小型でかつ低コストの装置とすることがで
き、適用範囲の拡大を図ることができる。
第１図は本発明の位置検出装置の一例を示す概略図、第
２図は本発明の位置検出装置の別の一例を示す概略図、
第３図及び第４図はそれぞれ本発明の位置検出装置の主
要部の一例を示すブロック図、第５図は従来の位置検出
装置の一例を示す概略図である。 １……目盛スケール、２……変位検出機構、３……第１
の検出部、４……第２の検出部、５……演算部、11……
回折格子、12……レーザダイオード、13……コリメータ
レンズ、14,141,142,143,144……ビームスプリッタ、15
1,152……コーナーキューブミラー、16,161,162,163…
…光電変換部、17,27……屈折率分布型レンズ、18……
反射膜、20……反射手段、28……ビームスプリット膜、
30……ビームスプリット光学系、311,312,313,314……
サンプルホールド回路、321,322,323,324……A/D変換
器、331,332,333,334……位置演算部、34……桁合せ演
算部、351,352,353,354……コンパレータ、36……保持
回路。
２図は本発明の位置検出装置の別の一例を示す概略図、
第３図及び第４図はそれぞれ本発明の位置検出装置の主
要部の一例を示すブロック図、第５図は従来の位置検出
装置の一例を示す概略図である。 １……目盛スケール、２……変位検出機構、３……第１
の検出部、４……第２の検出部、５……演算部、11……
回折格子、12……レーザダイオード、13……コリメータ
レンズ、14,141,142,143,144……ビームスプリッタ、15
1,152……コーナーキューブミラー、16,161,162,163…
…光電変換部、17,27……屈折率分布型レンズ、18……
反射膜、20……反射手段、28……ビームスプリット膜、
30……ビームスプリット光学系、311,312,313,314……
サンプルホールド回路、321,322,323,324……A/D変換
器、331,332,333,334……位置演算部、34……桁合せ演
算部、351,352,353,354……コンパレータ、36……保持
回路。
Claims (4)
- 【請求項１】移動変位に応じて出力される信号を基に位
置データを出力する位置検出装置において、位置に関す
る情報がピッチＰで記録されている目盛スケールと、こ
の目盛スケールと相対変位し、前記位置に関する情報を
検出して前記相対変位に応じてP/2n周期（ｎは２以上の
正の整数）で変化する信号のうち少なくとも１つの信号
を出力する第１の検出部と、前記目盛スケールと相対変
位し、前記位置に関する情報を検出して前記相対変位に
応じてP/2周期で変化する信号を出力する第２の検出部
と、前記第１及び第２の検出部からの信号に基づいてP/
2の絶対位置範囲を有する位置データを演算して出力す
る演算部とを備えたことを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】前記第１及び第２の検出部から出力される
信号が互いに位相の異なる少なくとも２つの信号で成
り、前記演算部が前記互いに位相の異なる少なくとも２
つの信号を入力してP/2n周期並びにP/2周期の位置デー
タを求め、求めた位置データのうち周期の短い位置デー
タをより周期の長い位置データと比較し、比較した結果
により前記周期の短い位置データをより周期の長い位置
データと組合せることにより前記P/2の絶対位置範囲を
有する位置データを出力するようになっている請求項１
に記裁の位置検出装置。 - 【請求項３】移動変位に応じて出力される信号を基に位
置データを出力する位置検出装置において、ピッチＰの
回折格子と、この回折格子と相対変位し、前記回折格子
に光束を入射する発光部と、前記回折格子と相対変位
し、前記回折格子において回折された回折光を反射して
前記回折格子に入射する動作を複数回繰返す反射手段
と、前記回折格子と相対変位し、前記回折格子において
２回以上回折された回折光のうち少なくとも１つを受光
し、前記相対変位に応じてP/2n周期（ｎは２以上の正の
整数）で変化する信号のうち少なくとも１つの信号を出
力する第１の光電変換手段と、前記回折格子において１
回だけ回折された回折光を受光し、前記相対変位に応じ
てP/2周期で変化する信号を出力する第２の光電変換手
段と、前記第１及び第２の光電変換手段からの信号に基
づいてP/2の絶対位置範囲を有する位置データを演算し
て出力する演算部とを備えたことを特徴とする位置検出
装置。 - 【請求項４】前記第１及び第２の光電変換手段は、±ｍ
次回折光（ｍは整数）を受光し、この±ｍ次回折光によ
り干渉稿を形成し、この干渉稿に応じた信号を出力する
ようになっている請求項３に記載の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292587A JP2585857B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292587A JP2585857B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04166719A JPH04166719A (ja) | 1992-06-12 |
| JP2585857B2 true JP2585857B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=17783707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2292587A Expired - Fee Related JP2585857B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2585857B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-30 JP JP2292587A patent/JP2585857B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04166719A (ja) | 1992-06-12 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |