JP2715623B2 - Encoder - Google Patents

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JP2715623B2
JP2715623B2 JP2081526A JP8152690A JP2715623B2 JP 2715623 B2 JP2715623 B2 JP 2715623B2 JP 2081526 A JP2081526 A JP 2081526A JP 8152690 A JP8152690 A JP 8152690A JP 2715623 B2 JP2715623 B2 JP 2715623B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンコーダ、特に回折と干渉とを利用したエ
ンコーダに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an encoder, and more particularly to an encoder using diffraction and interference.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来,この種のエンコーダとして、例えば特開昭63−
309816号公報のものが知られており、具体的には、第10
図に示す如き構成を有している。
Conventionally, as this type of encoder, for example,
No. 309816 is known, and specifically,
It has a configuration as shown in the figure.

レーザーダイオード60から発する可干渉(コヒーレン
ト)光は、集光レンズ61により集光光束を生成し、偏光
ビームスプリッター62によりP,S偏光した2光束に分割
される。そして、各偏光光は反射鏡63a,63bでそれぞれ
反射され、所定の等しい入射角を持って、透過型の回折
格子64に達する。
The coherent light emitted from the laser diode 60 generates a condensed light beam by a condensing lens 61 and is split into two P and S polarized light beams by a polarizing beam splitter 62. Then, each polarized light is reflected by the reflecting mirrors 63a and 63b, respectively, and reaches the transmission type diffraction grating 64 with a predetermined equal incident angle.

この回折格子64は、測定方向に沿って所定のピッチを
有し、この測定方向に沿って移動可能に設けられてい
る。
The diffraction grating 64 has a predetermined pitch along the measurement direction, and is provided movably along the measurement direction.

ここで、集光レンズ61は、偏光ビームスプリッター6
2,反射鏡63a,63bを介した各光束を、回折格子64上で集
光するように構成されている。
Here, the condenser lens 61 is a polarizing beam splitter 6
2. Each light beam passing through the reflecting mirrors 63a and 63b is condensed on the diffraction grating 64.

さて、所定の等しい入射角を持って回折格子64を交差
した各光束は、この回折格子64によって、この回折格子
64のピッチ方向と直交した方向に回折し、回折角の変化
を補正するためのレンズ65によって平行光束となる。
Now, each light beam that has crossed the diffraction grating 64 with a predetermined equal incident angle is
The light is diffracted in a direction perpendicular to the pitch direction of the light 64 and becomes a parallel light beam by a lens 65 for correcting a change in the diffraction angle.

ここで、回折角の変化を補正するためのレンズ65は、
レーザーダイオード60の温度変化による出力光の波長変
動によって、回折角が変化した場合でも、この回折角の
変化による影響をキャンセルするように機能している。
すなわち回折角が変化した際にも、レンズ65は、回折格
子64を所定の2方向を照明する2光束を同一方向に指向
させながら平行光束化を図り、この両平行が常に重なり
合うように構成されている。
Here, the lens 65 for correcting the change in the diffraction angle is
Even if the diffraction angle changes due to the wavelength change of the output light due to the temperature change of the laser diode 60, it functions to cancel the influence of the change in the diffraction angle.
That is, even when the diffraction angle changes, the lens 65 is configured so that the diffraction grating 64 is turned into a parallel light beam while directing two light beams illuminating two predetermined directions in the same direction, and the two parallel lights always overlap. ing.

その後、レンズ65を介した平行光束は、1/4波長板66
を介することによって円偏光となり、ビームスプリッタ
ー67により2分割される。そして、分割された各光束
は、偏光板68a,68bを介して受光素子69a,69bにて光電検
出され、測定方向における回折格子64の移動に応じた受
光素子69a,69bの出力信号に基づいて回折格子44の移動
量を、2つの出力信号の位相差に基づいて移動回折格子
の移動方向を検出することができる。
After that, the parallel light beam passing through the lens 65 is
, And becomes a circularly polarized light, and is split into two by the beam splitter 67. Then, each of the split light beams is photoelectrically detected by the light receiving elements 69a and 69b via the polarizing plates 68a and 68b, and based on output signals of the light receiving elements 69a and 69b according to the movement of the diffraction grating 64 in the measurement direction. The amount of movement of the diffraction grating 44 can be detected based on the phase difference between the two output signals.

従って、以上にて述べたエンコーダは、回折角の変化
を補正するためのレンズ65の配置により、回折角が変化
した際にも、検出器で干渉光が常に検出できるため高精
度な測定が行えるものである。
Therefore, in the encoder described above, the arrangement of the lens 65 for correcting the change in the diffraction angle allows the detector to always detect the interference light even when the diffraction angle changes, so that highly accurate measurement can be performed. Things.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記の如き従来技術においては、レーザーダイオード
60の温度変化に伴う波長変動による移動回折格子64の回
折角変化を補正用のレンズ65の配置によって補正してい
る。
In the prior art as described above, a laser diode
The change in the diffraction angle of the moving diffraction grating 64 due to the wavelength change due to the temperature change of 60 is corrected by the arrangement of the lens 65 for correction.

しかしながら、この補正用のレンズ65と移動回折格子
64との焦点合わせ,光軸合わせ等の調整が面倒かつ難し
い。
However, this correction lens 65 and moving diffraction grating
Adjustment such as focusing and optical axis alignment with 64 is troublesome and difficult.

また、この装置は、上述の如く、光源の波長変動に対
する回折角の変化には有利であるものの、透過型の移動
回折格子64が第8図中の上下方向での変動に対する補正
が不十分である。
Further, as described above, this apparatus is advantageous in changing the diffraction angle with respect to the wavelength fluctuation of the light source, but the transmission type movable diffraction grating 64 has insufficient correction for the fluctuation in the vertical direction in FIG. is there.

すなわち、この変動によって、検出器69a,69b上に達
する2つの回折光の射出方向が変化すると共に補正用の
レンズ65を介した検出光の集光状態が変化するため、検
出器69a,69bの検出面での干渉状態が大きく変化する。
That is, due to this change, the emission directions of the two diffracted lights reaching the detectors 69a and 69b change and the state of condensing the detection light via the correction lens 65 changes, so that the detectors 69a and 69b The interference state on the detection surface changes greatly.

この結果、検出器で検出される出力信号が不安定とな
る恐れがある。
As a result, the output signal detected by the detector may become unstable.

以上の如く、本発明はこれら問題に鑑みてなされたも
のであり、簡単な構成かつ調整が極めて容易で、なおか
つ高精度なエンコーダを安価に提供することを目的とし
ている。
As described above, the present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a high-precision encoder with a simple configuration and extremely easy adjustment, and at a low cost.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は上記の目的を達成するために、所定の周期的
なピッチの測定用回折格子(6A)が形成されたスケール
(6)と、コヒーレントな平行光束を供給する平行光束
供給手段(1,2)と、該平行光束を第1光束L1と第2光
束L2とに分割し,前記スケール(6)に該第1及び第2
光束を所定の2方向で照射する照明光学手段とを有する
照明系と、 前記スケール(6)にて発生する回折光を受光して光
電的に検出する検出系(7,8,9a,9b,10a,10b,11)とを備
え、 前記照明系と前記検出系とに対して前記スケール
(6)の前記ピッチ方向の相対的な移動量を前記検出系
にて検出するエンコーダにおいて、 前記平行光束供給手段(1,2)の波長変化に伴う回折
角変動及び前記スケール(6)の機械的変動を補正する
ために前記測定用回折格子(6A)と平行かつ同方向に等
しい周期的なピッチを有する補正用回折格子(5A,5a,5
b,50a,50b)を前記スケール(6)の照射側と対向して
配置し、 前記照明光学手段(3,4a,4b,30,31a,31b)は、該補正
用回折格子(5A,5a,5b,50a,50b)に対して前記第1及び
第2光束L1,L2を垂直入射させるように構成し、 前記補正用回折格子(5A,5a,5b,50a,50b)を介した前
記第1及び第2光束の回折光LD1,LD2を前記測定用回折
格子(6A)に対し所定の2方向で照明するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a scale (6) on which a measuring diffraction grating (6A) having a predetermined periodic pitch is formed, and a parallel light beam supplying means (1, 1) for supplying a coherent parallel light beam. and 2) a flat Yukimitsu flux dividing the first light flux L 1 and the second light flux L 2, first and second in the scale (6)
An illumination system having illumination optical means for irradiating the light beam in two predetermined directions; and a detection system (7, 8, 9a, 9b, 9) for receiving the diffracted light generated by the scale (6) and photoelectrically detecting it. 10a, 10b, 11), wherein the detection system detects the relative movement amount of the scale (6) in the pitch direction with respect to the illumination system and the detection system. To correct the diffraction angle fluctuation due to the wavelength change of the supply means (1, 2) and the mechanical fluctuation of the scale (6), a periodic pitch equal to and parallel to the measuring diffraction grating (6A) is used. Correction grating (5A, 5a, 5
b, 50a, 50b) are disposed so as to face the irradiation side of the scale (6), and the illumination optical means (3, 4a, 4b, 30, 31a, 31b) is provided with the correction diffraction grating (5A, 5a). , 5b, 50a, 50b) said first and second light beams L 1, L 2 and configured to vertically incident on the correction diffraction grating (5A, through 5a, 5b, 50a, and 50b) the diffracted light LD 1, the LD 2 the measuring diffraction grating of the first and second light flux (6A) with respect to those for illuminating a predetermined two directions.

また、検出精度の向上を図るためには、前記スケール
(6)と平行な位置に反射部材(40)を配置し、前記照
明光学手段(30,31a,31b)によって、前記補正用回折格
子(6A)が形成されている面の法線方向に発生する前記
第1及び第2光束の回折光LD1(m),LD2(−m)を前
記測定用回折格子(6A)に再入射させて再回折させる構
成を採用することが望ましい。
In order to improve the detection accuracy, a reflection member (40) is arranged at a position parallel to the scale (6), and the correction optical grating (30, 31a, 31b) is used by the illumination optical means (30, 31a, 31b). The diffracted light beams LD 1 (m) and LD 2 (−m) of the first and second light beams generated in the direction normal to the surface on which 6A) is formed are re-incident on the diffraction grating for measurement (6A). It is desirable to adopt a configuration that causes re-diffraction.

また、照明効率の向上のためには、前記補正用回折格
子は、前記第1光束L1と第2光束L2との各々の通過領域
に互いに逆の回折特性を有するブレーズ型格子(50a,50
b)で前記補正用回折格子を構成することが好ましい。
Further, in order to improve the illumination efficiency, the correction diffraction grating, the first light flux L 1 and blazed grating having a diffraction characteristics of mutually opposite to each passage region between the second light flux L 2 (50a, 50
It is preferable to configure the correction diffraction grating in b).

〔作 用〕(Operation)

本発明は、スケール6上の測定用回折格子6Aと同じピ
ッチを有する補正用回折格子5Aをスケール上の回折格子
の照明側に対向して配置することによって、この測定用
回折格子6Aからの回折光の回折角が光源の波長変化によ
って変動する問題とスケール6面の直交方向(法線方
向)にこのスケール6が機械的変動する問題とを解消で
きることに着目したものである。
According to the present invention, the correction diffraction grating 5A having the same pitch as the measurement diffraction grating 6A on the scale 6 is arranged so as to face the illumination side of the diffraction grating on the scale, so that diffraction from the measurement diffraction grating 6A is performed. It is noted that the problem that the diffraction angle of light fluctuates due to a change in the wavelength of the light source and the problem that the scale 6 mechanically fluctuates in the direction perpendicular to the surface of the scale 6 (normal direction) can be solved.

具体的には、第1A図に示す如く、補正用回折格子5に
対して垂直にコリメート光Lを照明すると、±m次回折
光が発生する。そして、例えばθ方向に発生するm次
回折光L(m)について考えると、スケール上の測定用
回折格子6Aにより、このm次回折光L(m)はθだけ
偏向した方向に再回折されて、測定用回折格子6Aと直交
した方向に−m次回折光LDが発生する。
Specifically, as shown in FIG. 1A, when the collimated light L is illuminated perpendicularly to the correction diffraction grating 5, ± m-order diffracted light is generated. Considering, for example, the m-th order diffracted light L (m) generated in the θ m direction, the m-order diffracted light L (m) is re-diffracted in the direction deflected by θ m by the measuring diffraction grating 6A on the scale. The -m-order diffracted light LD is generated in a direction orthogonal to the measurement diffraction grating 6A.

但し、0次回折光を境にして右側のm次回折光を+m
次回折光とし、左側のものを−m次回折光とする。
However, the m-th order diffracted light on the right side of the 0th order diffracted light is + m
And the left-hand diffracted light is the -mth-order diffracted light.

ここで、照明光束の波長をλ、回折格子5A,6Aのピッ
チをP、回折光の次数をm(整数)、回折角をθとす
るとき、 の関係が成立する。このとき、m次回折光の回折角はθ
m,−m次回折光の回折角はθ-mとなり、両者にはθ
−θ-mの関係が成立するが、以下における説明を簡単に
するため、±m次回折光の回折角は共にθとして説明
する。
Here, the wavelength of the illumination light beam lambda, the diffraction grating 5A, the pitch of 6A P, the order of the diffracted light m (integer), when the diffraction angle is theta m, Is established. At this time, the diffraction angle of the m-th order diffracted light is θ
The diffraction angles of the m and −m-order diffracted lights are θ −m , and both have θ m =
- [theta] -m relationship is established but, for simplicity of explanation in the following, the diffraction angle of the ± m order diffracted light will be described as both theta m.

さて、温度変化に伴い光源波長λが変動すると、上式
(1)から回折角θが変化することが分かる。第1A図
に示す如く、光源波長λが短波長側へシフトした場合、
補正用回折格子5から発生する−m次回折光LDの回折角
θはθmLとなって小さくなる。そして、この−m次回
折光LDが測定用回折格子6Aにより回折されて生成される
m次回折光LD(m)についての回折角θも、同じよう
にθmLとなって小さくなる。
Now, when the light source wavelength λ fluctuates with a temperature change, it can be seen from the above equation (1) that the diffraction angle θ m changes. As shown in FIG. 1A, when the light source wavelength λ is shifted to a shorter wavelength side,
Diffraction angle theta m of -m order diffracted light LD generated from correction diffraction grating 5 is smaller becomes theta mL. Similarly, the diffraction angle θ m of the m-th order diffracted light LD (m) generated by diffracting the −m order diffracted light LD by the measurement diffraction grating 6A also becomes θ mL and becomes smaller.

したがって、測定用回折格子6Aにより再回折するm次
回折光LD(m)は、この測定用回折格子6Aと直交した方
向へ常に射出する。
Therefore, the m-th order diffracted light LD (m) re-diffracted by the measurement diffraction grating 6A always exits in a direction orthogonal to the measurement diffraction grating 6A.

また、光源波長λが長波長側へシフトして、補正用回
折格子5Aによる−m次回折光LDの回折角θがθmHとな
って大きくなる場合についても、測定用回折格子6Aによ
るm次回折光LD(m)の回折角θは、θmHとなってお
り、このm次回折光LD(m)は常に測定用回折格子6Aと
直交した方向に射出する。
Further, also in the case where the light source wavelength λ shifts to the longer wavelength side and the diffraction angle θ m of the −m-order diffracted light LD by the correction diffraction grating 5A becomes θ mH and becomes large, the measurement diffraction grating 6A diffraction angle theta m of diffracted light LD (m) is, theta mH has become, the m order diffracted light LD (m) is always injected to the perpendicular to the measurement grating 6A direction.

以上の如く、本発明では、常に測定用回折格子6Aと直
交した方向へ検出用の回折光を射出させることができる
ものの、光源の波長変動に応じてスケールを射出する検
出用の回折光LD(m)は横方向にX1だけシフトする。
As described above, in the present invention, although the diffracted light for detection can always be emitted in a direction orthogonal to the diffraction grating 6A for measurement, the diffracted light for detection LD (emitted from the scale according to the wavelength variation of the light source) m) is shifted laterally by X 1.

しかしながら、ある大きさのコリメート光で補正用回
折格子5Aと測定用回折格子6Aとを照明しているため、こ
のコリメート光の径に対する検出すべき回折光の横シフ
ト量X1は無視できる程小さくなる。
However, since the illumination and measuring the diffraction grating 6A and correction diffraction grating 5A with collimated light of a certain size, the lateral shift amount X 1 of the diffracted light to be detected to the diameter of the collimated light is negligibly small Become.

また、第1B図に示す如く、スケール6が上下方向に変
動することによって、補正用回折格子5Aとスケール6の
測定用回折格子6Aとの距離g、所謂ギャップgがΔgだ
け変動した場合においても、測定用回折格子6Aにより再
回折する−m次回折光LD(m)は、常に測定用回折格子
6Aと直交した方向に射出する。この時も、波長変動が生
じた場合と同様に、スケールの機械的な変動に応じてス
ケールを射出する検出用の回折光LD(m)は横方向にシ
フトするが、ある大きさのコリメート光で照明している
ため、このコリメート光の径に対する検出すべき回折光
の横シフト量X2は無視できる程小さくなる。
Further, as shown in FIG. 1B, even when the distance g between the correction diffraction grating 5A and the measurement diffraction grating 6A of the scale 6, that is, the so-called gap g, changes by Δg due to the vertical movement of the scale 6, as shown in FIG. 1B. The m-th order diffracted light LD (m) that is re-diffracted by the measuring diffraction grating 6A is always the measuring diffraction grating.
Inject in the direction perpendicular to 6A. At this time, as in the case where the wavelength fluctuates, the detection diffracted light LD (m) emitted from the scale is shifted in the horizontal direction according to the mechanical fluctuation of the scale, but the collimated light having a certain size is emitted. in order illuminates, lateral shift amount X 2 of the diffracted light to be detected to the diameter of the collimated light is negligibly small.

したがって、本発明は、スケール上の測定用回折格子
6Aと同様なピッチを有する補正用回折格子5Aをこの測定
用回折格子6Aと対向して光源側に配置するだけで、波長
変動による回折角変化とギャップ変動との影響を解消で
きるのみならず、調整が極めて簡単で製造上において極
めて有利な構成であることが理解できる。
Therefore, the present invention provides a measuring diffraction grating on a scale.
Just by arranging the correction diffraction grating 5A having the same pitch as 6A on the light source side facing the measurement diffraction grating 6A, not only can the effects of the diffraction angle change and the gap change due to the wavelength change be eliminated, It can be understood that the adjustment is extremely simple and the configuration is very advantageous in manufacturing.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は本発明の第1実施例の概略的な構成図を示す
ものであり、この第1図を参照しながら本実施例につい
て詳述する。
FIG. 2 is a schematic block diagram of the first embodiment of the present invention, and this embodiment will be described in detail with reference to FIG.

平行平面板のスケール6上には透過領域と遮光領域と
が所定のピッチで交互に形成される振幅格子の測定用回
折格子6Aが設けられており、スケール6は水平方向に移
動可能に設けられている。
A diffraction grating 6A for measuring an amplitude grating in which transmission regions and light shielding regions are alternately formed at a predetermined pitch is provided on the scale 6 of the parallel plane plate, and the scale 6 is provided so as to be movable in the horizontal direction. ing.

このスケール6の上方には照明系、スケール6の下方
には検出系がそれぞれ設けられている。
An illumination system is provided above the scale 6, and a detection system is provided below the scale 6.

まず、照明系について説明すると、光源としてのレー
ザーダイオード1から発する可干渉性(コヒーレント)
の光束は、コリメートレンズ2によってコリメート化
(平行光束化)される。そして、偏光ビームスプリッタ
ー3によって、例えば透過方向にP偏光(紙面方向に偏
光)と反射方向にS偏光(紙面に直交する方向に偏光)
とに分割される。この2つの偏光した光束(L1,L2
は、反射部材4a,4bによって、平行平面板5上に形成さ
れた回折格子5Aに対し垂直に照明される。
First, an illumination system will be described. Coherence (coherent) emitted from a laser diode 1 as a light source
Are collimated (parallel light flux) by the collimating lens 2. Then, the polarized beam splitter 3 causes, for example, P-polarized light in the transmission direction (polarized light in the paper direction) and S-polarized light in the reflection direction (polarized light in a direction perpendicular to the paper surface).
And divided into These two polarized light beams (L 1 , L 2 )
Is illuminated perpendicularly to the diffraction grating 5A formed on the plane-parallel plate 5 by the reflection members 4a and 4b.

ここで、この回折格子5Aは前記主スケールと同様な振
幅格子で形成されており、レーザーダイオード1の波長
変動に伴う回折角変化及び主スケールの上下方向での機
械的変動を補正するための補正用回折格子として機能す
る。
Here, the diffraction grating 5A is formed of the same amplitude grating as that of the main scale, and is used to correct a change in diffraction angle due to a wavelength change of the laser diode 1 and a mechanical change in the vertical direction of the main scale. Function as a diffraction grating.

照明光L1,L2は、この補正用回折格子5Aによって回折
され、それぞれ各次数の回折光が発生する。すると、補
正用回折格子5Aからの±m次回折光LD1,LD2がスケール
6上の回折格子6Aを入射角θの2方向から照明する。
この2つの±m次回折光LD1,LD2はスケール6の回折格
子6Aによって再回折し、この測定用回折格子6Aの垂直方
向に発生する±m次の再回折光LD1(m),LD2(−m)
が検出系に向けて同一光路上を進行する。
The illumination lights L 1 and L 2 are diffracted by the correction diffraction grating 5A, and each order of diffraction light is generated. Then, ± m order diffracted light LD 1, LD 2 from the correction diffraction grating 5A illuminates the diffraction grating 6A on the scale 6 from two directions of the incident angle theta m.
These two ± m-order diffracted lights LD 1 and LD 2 are re-diffracted by the diffraction grating 6A of the scale 6, and ± m-order re-diffracted light LD 1 (m), LD generated in the vertical direction of the measurement diffraction grating 6A. 2 (-m)
Travels on the same optical path toward the detection system.

今、レーザーダイオード1から出力される光束の波長
が変動する場合及び補正用回折格子5Aとスケール6の測
定用回折格子6Aとの間のギャップが変動した場合には、
第1A図及び第1B図に示した如く、スケール6の測定用回
折格子6Aに対し直交した方向に射出して検出系へ向かう
2つの回折光LD1(m),LD2(−m)は射出方向におい
ては全く変化しないものの、測定方向においては相反す
る方向へX1、X2だけ横シフトする。
Now, when the wavelength of the light beam output from the laser diode 1 changes, and when the gap between the correction diffraction grating 5A and the measurement diffraction grating 6A of the scale 6 changes,
As shown in FIGS. 1A and 1B, two diffracted lights LD 1 (m) and LD 2 (−m) emitted in a direction perpendicular to the measuring diffraction grating 6A of the scale 6 and directed to the detection system are: Although it does not change at all in the injection direction, it shifts in the opposite direction in the measurement direction by X 1 and X 2 .

しかしながら、検出系へ導かれる2つの回折光はLD1
(m),LD2(−m)、先に述べたコリメートレンズ2に
よってコリメートされた際に、所定の大きさの光束径を
有することになるため、2つの回折光の測定方向のシフ
ト量X1、X2に対して光束径が十分に大きくなっている。
However, the two diffracted lights guided to the detection system are LD 1
(M), LD 2 (−m), when it is collimated by the above-described collimating lens 2, it has a light beam diameter of a predetermined size. beam diameter is sufficiently large relative to 1, X 2.

したがって、両回折光は実質的に重なり合って同一光
路上を進行するため、後述する検出器にて検出される干
渉光の干渉状態は実質的に変化することなく常にS/N比
が高く安定した出力信号を検出することができる。
Therefore, since both diffracted lights substantially overlap and travel on the same optical path, the S / N ratio is always high and stable without substantially changing the interference state of the interference light detected by the detector described later. An output signal can be detected.

ここで、レーザーダイオード1から出力される光束の
波長が変動する場合についての一例を考える。
Here, an example in which the wavelength of the light beam output from the laser diode 1 fluctuates will be considered.

25゜の時の光源の光源波長をλを780mmとし、25゜よ
り±25゜変化した時の光源の光源波長変動Δλを±6n
m、補正用回折格子5Aとスケールの測定用回折格子6Aと
のギャップgを5mm、回折格子5A及び6AのピッチPを4
μm、コリメート光束の径φを2mmとし、さらに補正用
回折格子5Aとスケールの測定用回折格子6Aで発生する±
1次回折光を検出しようとするとき、0゜から50゜まで
の温度変化に対する光源の波長変動12nmによる検出光の
横シフト量X1は、上式(1)及び第1A図の関係より求め
られ、 となる。
When the wavelength of the light source at 25 ° is λ of 780 mm, the variation Δλ of the light source at ± 25 ° from 25 ° is ± 6n.
m, the gap g between the correction diffraction grating 5A and the scale measurement diffraction grating 6A is 5 mm, and the pitch P between the diffraction gratings 5A and 6A is 4 mm.
μm, the diameter φ of the collimated light beam is 2 mm, and the diffraction grating 5A generated by the correction diffraction grating 5A and the scale measurement diffraction grating 6A.
1 when attempting to detect the diffracted light, the horizontal shift amount X 1 of the detection light due to the wavelength variation 12nm of the light source with respect to the temperature change of 50 DEG from 0 DEG, was obtained from the relationship of the above equation (1) and Figure 1A , Becomes

従って、光束径φに対するこの横シフト量X1は1%程
度であるため、実質的に検出精度に悪影響を及ぼすこと
なく、常にS/N比が高く安定した出力信号を検出でき
る。
Therefore, since the lateral shift amount X 1 relative to beam diameter φ is approximately 1%, without adversely affecting the substantial detection accuracy, always detects an output signal high and stable S / N ratio.

また、補正用回折格子5Aとスケール6の測定用回折格
子6Aとの間のギャップが変動した場合についての一例を
考える。
Also, consider an example in which the gap between the correction diffraction grating 5A and the measurement diffraction grating 6A of the scale 6 fluctuates.

光源波長λを780nmとし、補正用回折格子5Aとスケー
ルの測定用回折格子6Aとのギャップgを5mm、ギャップ
変動Δgを100μm、回折格子5A及び6AのピッチPを4
μm、コリメート光束の径を2mmとする。そして、さら
に補正用回折格子5Aと測定用回折格子6Aで発生する±1
次回折光を検出しようとするとき、ギャップ変動による
検出光の横シフト量X2は、上式(1)及び第1B図の関係
から求められ、 となる。
The light source wavelength λ is 780 nm, the gap g between the correction diffraction grating 5A and the scale measurement diffraction grating 6A is 5 mm, the gap variation Δg is 100 μm, and the pitch P of the diffraction gratings 5A and 6A is 4
μm, the diameter of the collimated light beam is 2 mm. Further, ± 1 generated by the correction diffraction grating 5A and the measurement diffraction grating 6A.
When trying to detect the diffracted light, the horizontal shift amount X 2 of the detection light due to the gap variation is determined from the relationship of the above equation (1) and Figure 1B, Becomes

よって、光束径φに対するこの横シフト量X2も1%程
度であるため、この場合にも、常にS/N比が高く安定し
た出力信号を検出できる。
Therefore, since it is the lateral shift amount X 2 also approximately 1% of the beam diameter phi, also in this case, always possible to detect the output signal high and stable S / N ratio.

尚、コリメートされる照明光の光束径φは、補正用回
折格子5Aと測定用回折格子6Aとのギャップg,光源の波長
変動範囲、ギャップ変動範囲,各回折格子のピッチ等に
より最適な状態に任意に選択することができる。
The luminous flux diameter φ of the collimated illumination light is optimized according to the gap g between the correction diffraction grating 5A and the measurement diffraction grating 6A, the wavelength variation range of the light source, the gap variation range, the pitch of each diffraction grating, and the like. It can be arbitrarily selected.

さて、スケール6を射出して同一光路上を進行する2
つの回折光LD1(m),LD2(−m)は互いに直交方向に
偏光しており、1/4波長板7を通過すると、互いに反対
回りの円偏光となる。そして、ビームスプリッター8に
より2つの光路に分割され、各偏光板9a,9bを通して検
出器10a,10bによって光電検出される。
Now, the scale 6 is emitted and travels on the same optical path 2
The two diffracted lights LD 1 (m) and LD 2 (−m) are polarized in directions orthogonal to each other, and when they pass through the quarter-wave plate 7, they become circularly polarized lights in opposite directions. Then, the light is split into two optical paths by the beam splitter 8, and is photoelectrically detected by the detectors 10a and 10b through the respective polarizing plates 9a and 9b.

このとき、例えば光電検出される2つの正弦波状の出
力信号間に90゜の位相差をつけて、方向弁別できるよう
に、偏光板9a,9bは調整され配置されている。
At this time, for example, the polarizing plates 9a and 9b are adjusted and arranged so that a phase difference of 90 ° is provided between two photoelectrically detected sine wave output signals so that the direction can be discriminated.

さて、相対的に位相が90゜ずれた正弦波状の2つの出
力信号は、例えば第4図に示す如き従来の光電式エンコ
ーダにおいて適用されている手法で信号処理される。
The two sine-wave output signals whose phases are relatively shifted by 90 ° are subjected to signal processing by a method applied in a conventional photoelectric encoder as shown in FIG. 4, for example.

図示の如く、各検出器より得られる各出力信号を増幅
させるプリアンプ20と,この各増幅信号をパルス状に整
形する波形整形回路21と,各パルス信号を2値的なパル
ス信号に変換する方向弁別回路22と,この方向弁別回路
を介したパルス信号を計数する計数回路23と,パルス信
号を計数による計測結果を所望の形式で表示させる表示
部24を設けることによって計測値を得ることができる。
As shown in the figure, a preamplifier 20 for amplifying each output signal obtained from each detector, a waveform shaping circuit 21 for shaping each amplified signal into a pulse, and a direction for converting each pulse signal into a binary pulse signal A measurement value can be obtained by providing a discrimination circuit 22, a counting circuit 23 that counts the pulse signals through the direction discrimination circuit, and a display unit 24 that displays a measurement result by counting the pulse signals in a desired format. .

以上の構成によって、S/N比が高く安定した出力信号
の検出が実現できる。
With the above configuration, stable detection of an output signal having a high S / N ratio can be realized.

尚、本実施例では補正用回折格子5A及び測定用回折格
子6Aとを振幅格子で形成しているが、これを所定のピッ
チを持つ周期的な凹凸形状の位相格子にて構成しても良
い。
In the present embodiment, the correction diffraction grating 5A and the measurement diffraction grating 6A are formed of an amplitude grating, but may be formed of a periodic uneven phase grating having a predetermined pitch. .

次に第2実施例について説明する。 Next, a second embodiment will be described.

本実施例では、第2図に示した補正用回折格子5Aの代
わりに第3図に示す如き鋸歯状の形状を有するブレーズ
格子50a,50bを適用し、回折効率を上げて装置全体の照
明効率を格段に向上させたものである。
In this embodiment, instead of the correction diffraction grating 5A shown in FIG. 2, blaze gratings 50a and 50b having a saw-tooth shape as shown in FIG. 3 are applied to increase the diffraction efficiency and increase the illumination efficiency of the entire apparatus. Is significantly improved.

尚、本実施例のスケール6上には、所定の周期的なピ
ッチPを有する凹凸形状の位相格子で形成された測定用
回折格子6Aが設けられている。
In addition, on the scale 6 of the present embodiment, there is provided a measuring diffraction grating 6A formed of an uneven phase grating having a predetermined periodic pitch P.

このブレーズ格子50a,50bは、測定用回折格子6Aに対
して所定の2方向に向けて最も強度の強い回折光を発生
させるために、互いに鋸歯状の歯の向きが反対となる第
1及び第2領域を有している。
The blazed gratings 50a and 50b have first and second sawtooth-shaped teeth opposite to each other in order to generate the strongest diffracted light in two predetermined directions with respect to the measuring diffraction grating 6A. It has two regions.

このとき、鋸歯状となる格子斜面の角度をδ、最も強
い強度を持つ回折光の回折角θ、ブレーズ格子50a,50
bの屈折率をnとするとき、 n sin δ=sin(θ+δ) ……(2) の関係が成立する。
At this time, the angle of the sawtooth-shaped grating slope is δ, the diffraction angle θ B of the diffracted light having the strongest intensity, and the blaze gratings 50a and 50b.
Assuming that the refractive index of b is n, the relationship of n sin δ = sin (θ B + δ) (2) is established.

従って、ブレーズ格子50a,50bの斜面の角度δは、上
式(2)より となる。
Therefore, the angle δ of the slopes of the blaze gratings 50a and 50b is given by the above equation (2). Becomes

ここで、本発明の目的である波長変動及びギャップ変
動に対する補償を達成するには、ブレーキ格子50a,50b
により生成される最も強度の強い回折光の回折角θ
は、測定用回折格子6Aが照明光束を回折させる角度θ
と等しく、しかもブレーズ格子50a,50bのピッチPB
スケール6の回折格子6AのピッチPと等しく構成される
必要がある。
Here, in order to achieve the compensation for the wavelength variation and the gap variation which is the object of the present invention, the brake gratings 50a, 50b
Angle θ of the strongest diffracted light generated by
B is the angle θ at which the measurement diffraction grating 6A diffracts the illumination light beam.
equal to m, moreover blaze grating 50a, 50b pitch P B equally needs to be configured with the pitch P of the diffraction grating 6A of the scale 6.

従って、上式(1)より(3)式は、 となり、この(4)式をほぼ満足するようにブレーズ格
子50a,50bを構成することが望ましい。
Therefore, from the above equations (1), equation (3) is It is desirable to form the blaze gratings 50a and 50b so as to substantially satisfy the expression (4).

尚、本実施例では、第3図に示す如く、このブレーズ
格子50a,50bを同一の平行平面板50上に一体的に構成し
たが、このブレーズ格子50a,50bを同一平面上に分離し
て配置しても良い。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the blazed gratings 50a and 50b are integrally formed on the same parallel plane plate 50. However, the blazed gratings 50a and 50b are separated on the same plane. It may be arranged.

次に、本発明の第3実施例について説明する。第5図
は第3実施例の概略的構成を示すものであり、第2図と
同一の機能を持つ部材については同一の符号を付してあ
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a schematic configuration of the third embodiment, and members having the same functions as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

本実施例は、第1実施例の透過型の測定用回折格子6A
を反射型とし、この測定用回折格子6Aを反射回折する検
出光を反射鏡11を介して検出系へ導くようにしたもので
ある。
In this embodiment, the transmission type diffraction grating 6A of the first embodiment is used.
Is a reflection type, and detection light reflected and diffracted by the measurement diffraction grating 6A is guided to a detection system via a reflection mirror 11.

尚、本実施例の構成は基本的に第1図と同様であるた
め詳細な説明は省略する。
The configuration of the present embodiment is basically the same as that of FIG. 1, and a detailed description thereof will be omitted.

第5図には、補正用回折格子5a,5bが同一平面上に分
離して設けられているが、例えば平行平面板に測定用回
折格子6Aより反射回折する検出光を透過させる透過領域
と、この透過領域を挟んで左右に補正用回折格子5a,5b
とを形成しても良い。
In FIG. 5, correction diffraction gratings 5a and 5b are provided separately on the same plane.For example, a transmission area for transmitting detection light reflected and diffracted from the measurement diffraction grating 6A on a parallel plane plate, Correcting diffraction gratings 5a and 5b
May be formed.

また、補正用回折格子5a,5bの代わりに第1実施例に
おいて詳述した如きブレーズ格子を設けて、照明効率の
向上を図っても良いことは言うまでもない。
It goes without saying that a blaze grating as described in detail in the first embodiment may be provided in place of the correction diffraction gratings 5a and 5b to improve the illumination efficiency.

次に、本発明の第4実施例について説明する。第6図
は第4実施例の概略的構成を示すものであり、第2図及
び第5図と同一の機能を持つ部材については同一の符号
を付してある。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows a schematic configuration of the fourth embodiment. Members having the same functions as those in FIGS. 2 and 5 are denoted by the same reference numerals.

本実施例では、第3実施例と比べて、光学部材30及び
1/4波長板31a,31bを設けて照明光と検出光の光路の引回
し及び照明光束の状態を変えるとともに、スケールと平
行に対向して反射部材40を設けることによりスケール6
の測定用回折格子6Aのピッチ方向の直交方向(法線方
向)に発生する回折光を反射させて測定用回折格子6Aへ
再入射させるようにしたものである。
In the present embodiment, compared to the third embodiment, the optical members 30 and
Quarter-wavelength plates 31a and 31b are provided to change the optical path of the illumination light and the detection light, and the state of the illumination light flux is changed.
The diffraction light generated in the direction (normal direction) orthogonal to the pitch direction of the measurement diffraction grating 6A is reflected and re-enters the measurement diffraction grating 6A.

第6図を参照しながら第4実施例について詳述する。 The fourth embodiment will be described in detail with reference to FIG.

レーザーダイオード1からの光束はコリメートレンズ
によりコリメートされて、光学部材30に入射する。
The light beam from the laser diode 1 is collimated by the collimating lens and enters the optical member 30.

この光学部材30は、照明光及び射出光が通過するよう
に上底部の端が切欠けられた略台形形状の第1ブロック
30a及び第2ブロック30bとを有し、各ブロックの底面部
同士が接合されている。この接合面は偏光ビームスプリ
ット面で形成されており、光学部材30は偏光ビームスプ
リッターとして機能する。
The optical member 30 has a substantially trapezoidal first block whose upper bottom is notched so that illumination light and emission light pass therethrough.
30a and a second block 30b, and the bottom surfaces of the blocks are joined to each other. This bonding surface is formed of a polarization beam splitter, and the optical member 30 functions as a polarization beam splitter.

さて、コリメートレンズ2からのコリメート光は光学
部材30の偏光ビームスプリット面31Aによって透過方向
にはP偏光(紙面方向に偏光)、反射方向にはS偏光
(紙面方向と直交する方向に偏光)に分離され、光学部
材30の各斜面で反射し、各光束は互いに平行となるよう
に光学部材30を射出する。
The collimated light from the collimating lens 2 is converted into P-polarized light (polarized in the direction of the paper) in the transmission direction and S-polarized light (polarized in the direction perpendicular to the direction of the paper) in the reflecting direction by the polarizing beam splitting surface 31A of the optical member 30. The light is separated and reflected by each inclined surface of the optical member 30, and each light beam exits the optical member 30 so as to be parallel to each other.

そして、P偏光とS偏光との光束は、1/4波長板31a,3
1bを介することによって互いに反対回りの円偏光となっ
た後、補正用回折格子5a,5bによって回折し、±m次の
回折光LD1,LD2が入射角θで2方向からスケール6上
の測定用回折格子6Aを照明する。この測定用回折格子6A
は回折光LD1,LD2を反射回折させて、この測定用回折格
子6Aの垂直方向に±m次の反射回折光LD1(m)、LD
2(−m)を発生させる。そして、この反射回折光同士
は反射部材40で正反射されて、測定用回折格子6Aに再入
射する。すると、この2つの再入射光は測定用回折格子
6Aによって回折され、±m次の反射回折光LD1(m,m)、
LD2(−m,−m)が再び元の光路を逆に遡り、補正用回
折格子5a,5b、1/4波長板31a,31bを通過する。
Then, the luminous fluxes of the P-polarized light and the S-polarized light are divided into quarter-wave plates 31a, 31
After passing through 1b, the light becomes circularly polarized light in opposite directions to each other, then diffracted by the correction diffraction gratings 5a and 5b, and ± m-order diffracted lights LD 1 and LD 2 are incident on the scale 6 from two directions at an incident angle θ m The measurement diffraction grating 6A is illuminated. This measurement diffraction grating 6A
Reflects and diffracts the diffracted light beams LD 1 and LD 2 , and the ± m-order reflected diffracted light beams LD 1 (m) and LD in the vertical direction of the measuring diffraction grating 6A.
2 Generates (-m). Then, the reflected diffracted light beams are regularly reflected by the reflecting member 40, and re-enter the measuring diffraction grating 6A. Then, these two re-incident lights are converted into a diffraction grating for measurement.
Diffracted by 6A, ± m order reflected diffracted light LD 1 (m, m),
LD 2 (−m, −m) goes back to the original optical path again and passes through the correction diffraction gratings 5a and 5b and the quarter-wave plates 31a and 31b.

すると、検出光LD1(m,m)はS偏光状態となる一方
で、検出光LD2(−m,−m)はP偏光状態となる。この
ため、光学部材30の斜面を反射した2つの光束は、光学
部材30の偏光ビームスプリット面によって検出系へ向け
て同一光路上に導かれる。その後、1/4波長板7を通過
した2つの光束は互いに逆回りの円偏光となり、ビーム
スプリッター8によって2つの光束に分割されて、各偏
光板9a,9bを介して各検出器10a,10bで、例えば相対的に
位相が90゜ずれた2つの出力信号が光電検出される。
Then, the detection light LD 1 (m, m) is in the S polarization state, while the detection light LD 2 (−m, −m) is in the P polarization state. Therefore, the two light beams reflected on the inclined surface of the optical member 30 are guided on the same optical path toward the detection system by the polarization beam splitting surface of the optical member 30. Thereafter, the two light beams that have passed through the quarter-wave plate 7 become circularly polarized lights in opposite directions to each other, are split into two light beams by the beam splitter 8, and are passed through the respective polarizing plates 9a and 9b to the respective detectors 10a and 10b. Thus, for example, two output signals whose phases are relatively shifted by 90 ° are photoelectrically detected.

このように、本実施例においては、反射部材40の配置
によって移動可能なスケールの回折格子6Aに±1次回折
光を各々再回折させているため、このスケールが1ピッ
チ移動する毎に光電検出された出力信号は8π位相がず
れることになる。
As described above, in the present embodiment, since the ± 1st-order diffracted light is re-diffracted on the diffraction grating 6A of the scale movable by the arrangement of the reflection member 40, photoelectric detection is performed every time the scale moves by one pitch. The output signal thus shifted is 8π out of phase.

したがって、第1及び第2実施例で述べた装置と比べ
て、2倍の正弦波状の出力信号を得ることができるた
め、検出精度を2倍に向上させることができる。
Therefore, as compared with the devices described in the first and second embodiments, a sine wave output signal that is twice as high can be obtained, and the detection accuracy can be doubled.

尚、信号処理系については、例えば第4図にて示した
如き構成によってスケールの移動量及び方向を検出する
ことができる。
In the signal processing system, the movement amount and direction of the scale can be detected by, for example, the configuration shown in FIG.

以上にて述べた、本実施例の補正用回折格子5a,5bは
分離して配置されているが、平行平面板に反射面を形成
し、この反射面を挟んで左右に回折格子5a,5bを形成し
て一体的にしても良い。
As described above, the correction diffraction gratings 5a and 5b of the present embodiment are arranged separately, but a reflection surface is formed on a parallel plane plate, and the diffraction gratings 5a and 5b May be formed and integrated.

また、本実施例においても、第7図に示す如く、補正
用回折格子5a,5bの代わりに互いに逆方向に回折光を発
生させるために反射面41の左右に鋸歯状格子の歯の向き
が反対となるブレーズ格子50a,50bを設けて、回折効率
の向上を図ることができる。
Also in the present embodiment, as shown in FIG. 7, instead of the correction diffraction gratings 5a and 5b, the directions of the teeth of the saw-toothed grating are set on the left and right of the reflection surface 41 in order to generate diffracted light in directions opposite to each other. By providing the opposite blaze gratings 50a and 50b, the diffraction efficiency can be improved.

さて、第8図に示す如く、平行平面板50に形成されて
いる補正用回折格子50a,50bのピッチ方向と直交した溝
方向においてスケール6が点線で示す状態から実線で示
す状態へθだけ倒れて傾いている場合には、第7図の示
す如き反射面41は、スケール6の回折格子6Aの溝方向で
の入射光及び反射光との方向が等しくなるように構成さ
れることがより望ましい。
As shown in FIG. 8, the scale 6 falls from the state shown by the dotted line to the state shown by the solid line by θ in the groove direction orthogonal to the pitch direction of the correction diffraction gratings 50a and 50b formed on the plane-parallel plate 50. 7, the reflecting surface 41 as shown in FIG. 7 is more desirably configured such that the directions of the incident light and the reflected light in the groove direction of the diffraction grating 6A of the scale 6 become equal. .

これは、例えば、第9A図及び第9B図に示す如く、回折
格子50a,50bの溝方向を直角ミラーで構成することで達
成することができる。
This can be achieved, for example, by configuring the groove directions of the diffraction gratings 50a and 50b with right-angle mirrors as shown in FIGS. 9A and 9B.

第9A図及び第9B図における(a)は測定方向(格子の
ピッチ方向)での補正用の回折格子50a,50bの断面図で
あり、(b)は補正用の回折格子50a,50bのA−A断面
の矢示図である。
9A and 9B are cross-sectional views of the correction diffraction gratings 50a and 50b in the measurement direction (grating pitch direction), and FIG. 9B is a sectional view of the correction diffraction gratings 50a and 50b. It is an arrow view of -A section.

第9A図(b)に示す如く、V型溝を有するブロック状
の部材50cは、このV型溝に反射面41a,41bが形成されて
いる。そして、このブロック状の透過部材50cは、第9A
図(a)の如く、回折格子50a,50bが形成された平行平
面板50の各格子50a,50bの間に接着されている。
As shown in FIG. 9A (b), a block-shaped member 50c having a V-shaped groove has reflecting surfaces 41a and 41b formed in the V-shaped groove. And, the block-shaped transmission member 50c is the ninth A
As shown in FIG. 7A, the diffraction gratings 50a and 50b are bonded between the respective gratings 50a and 50b of the parallel plane plate 50 on which the diffraction gratings 50a and 50b are formed.

また、第9B図(a)に示す如く、直角プリズム50cの
斜面に反射面41a,41bが形成されている。そして、第9B
図(b)に示す如く、この反射面41a,41bを有する直角
プリズム50cは、透過領域を挟んで回折格子50a,50bが形
成された平行平面板50の透過領域の上方に接着されてい
る。
Further, as shown in FIG. 9B (a), reflection surfaces 41a and 41b are formed on the inclined surface of the right-angle prism 50c. And 9B
As shown in FIG. 2B, the right-angle prism 50c having the reflection surfaces 41a and 41b is bonded above the transmission area of the parallel flat plate 50 on which the diffraction gratings 50a and 50b are formed with the transmission area interposed therebetween.

このように、第9A図及び第9B図に示した直角ミラーは
極めて簡単に製造できるため、コスト的にも有利であ
る。
As described above, the right-angle mirror shown in FIGS. 9A and 9B can be manufactured very easily, which is advantageous in cost.

尚、本発明の各実施例では、補正用回折格子として、
振幅格子、ブレーズ格子あるいは凹凸形状の位相格子が
使用でき、またスケール上の回折格子として、振幅格子
あるいは凹凸形状の位相格子が使用できることを示し
た。
In each embodiment of the present invention, as the correction diffraction grating,
It has been shown that an amplitude grating, a blazed grating or a phase grating having an uneven shape can be used, and an amplitude grating or a phase grating having an uneven shape can be used as a diffraction grating on a scale.

このため、これらを任意に組み合わせて使用しても良
く、回折格子として機能するこれ以外のものも適用でき
ることは言うまでもない。
For this reason, these may be used arbitrarily in combination, and it goes without saying that other components that function as a diffraction grating can also be applied.

また、本発明の各実施例ではスケール6が移動する例
を示したが、このスケール6を固定して、照明系と検出
系とが一体的に移動するように構成しても良い。
Further, in each embodiment of the present invention, an example in which the scale 6 moves is shown, but the scale 6 may be fixed and the illumination system and the detection system may move integrally.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の如く、本発明によれば、補正用回折格子をスケ
ールの回折格子と対向させて配置し、補正用回折格子5A
に対し2つの光束を垂直に照明させるという簡素な構成
を付加するだけで、波長変動による回折角変化及びギャ
ップ変動等が生じた際にも、各検出器では常にS/N比が
高く安定した信頼性の高い検出信号を得られる高性能な
エンコーダを達成できる。
As described above, according to the present invention, the correction diffraction grating is disposed so as to face the scale diffraction grating, and the correction diffraction grating 5A is provided.
By simply adding a simple configuration that illuminates two light beams vertically, the S / N ratio of each detector is always high and stable even when the diffraction angle change and gap change due to wavelength change occur. A high-performance encoder capable of obtaining a highly reliable detection signal can be achieved.

しかも、補正用回折格子を比較的容易に製造でき、こ
れをエンコーダに組み込んだ時の調整が極めて容易であ
るため、コストの低減が図れ安価に提供することができ
る。
In addition, since the correction diffraction grating can be manufactured relatively easily, and adjustment when the correction diffraction grating is incorporated in the encoder is extremely easy, the cost can be reduced and the cost can be reduced.

また、補正用回折格子を単に照明光路中に配置してい
るため、装置の大型化を招くことなく極めてコンパクト
に構成できる利点がある。
In addition, since the correction diffraction grating is simply arranged in the illumination optical path, there is an advantage that the device can be configured to be extremely compact without increasing the size of the device.

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

第1A図及び第1B図は本発明の原理を示す図である。第2
図は本発明の第1実施例の概略的な構成を示す図であ
る。第3図は本発明の第2実施例の主要な部分を示す図
である。第4図は本発明の第1実施例の信号処理系のブ
ロック図である。第5図は本発明の第3実施例の概略的
な構成を示す図である。第6図は本発明の第4実施例の
概略的な構成を示す図である。第7図は反射面を備えた
補正用回折格子の様子を示す図である。第8図は補正用
回折格子の溝方向にスケールが倒れている様子を示す図
である。第9A図及び第9B図はスケールの倒れを補正する
ための補正用格子の構造を示す図である。第10図は従来
のエンコーダの概略的な構成を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 1……レーザーダイオード(平行光束供給手段) 2……コリメートレンズ(平行光束供給手段) 3……偏光ビームスプリッター(照明光学手段) 4a,4b……反射部材(照明光学手段) 31a,31b……1/4波長板(照明光学手段) 30……光学部材(照明光学手段) 5A,5a,5b,50a,50b……補正用回折格子 6……スケール 6A……測定用回折格子 40,41a,41b……反射部材
1A and 1B are diagrams illustrating the principle of the present invention. Second
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view showing a main part of a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of a signal processing system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view showing a state of a correction diffraction grating having a reflecting surface. FIG. 8 is a view showing a state where the scale is tilted in the groove direction of the correction diffraction grating. 9A and 9B are diagrams showing the structure of a correction grating for correcting the tilt of the scale. FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional encoder. [Explanation of Signs of Main Parts] 1. Laser Diode (Parallel Beam Supply Unit) 2. Collimator Lens (Parallel Beam Supply Unit) 3. Polarized Beam Splitter (Illumination Optical Unit) 4a, 4b ... Reflecting Member (Illumination) Optical means) 31a, 31b: quarter-wave plate (illumination optical means) 30: Optical member (illumination optical means) 5A, 5a, 5b, 50a, 50b: Correction diffraction grating 6: Scale 6A Diffraction grating for measurement 40,41a, 41b …… Reflective member

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】所定の周期的なピッチの測定用回折格子が
形成されたスケールと、コヒーレントな平行光束を供給
する平行光束供給手段と、該平行光束を第1光束と第2
光束とに分割し,前記スケールに該第1及び第2光束を
所定の2方向で照射する照明光学手段とを有する照明系
と、 前記スケールにて発生する回折光を受光して光電的に検
出する検出系とを備え、 前記照明系と前記検出系とに対して前記スケールの前記
ピッチ方向の相対的な移動量を前記検出系にて検出する
エンコーダにおいて、 前記平行光束供給手段の波長変化に伴う回折角変動及び
前記スケールの機械的変動を補正するために前記スケー
ルの測定用回折格子と平行かつ同方向に等しい周期的な
ピッチを有する補正用回折格子を前記スケールの照射側
と対向して配置し、 前記照明光学手段は、該補正用回折格子に対して前記第
1及び第2光束を垂直入射させるように構成され、 前記補正用回折格子は、前記補正用回折格子を介した前
記第1及び第2光束の回折光を前記測定用回折格子に対
し所定の2方向で照明するように配置され、 前記スケールと平行に対向して反射部材を配置し、 該反射部材は、前記照明光学手段によって前記スケール
の格子が形成される面の法線方向に発生する前記第1及
び第2光束の回折光を前記測定用回折格子に再入射させ
て再回折させることを特徴とするエンコーダ。
1. A scale on which a diffraction grating for measurement having a predetermined periodic pitch is formed, a parallel light beam supplying means for supplying a coherent parallel light beam, and the parallel light beam is supplied to a first light beam and a second light beam.
An illumination system for irradiating the scale with the first and second light beams in two predetermined directions, and an illumination system for receiving the diffracted light generated by the scale and photoelectrically detecting the light. An encoder that detects a relative movement amount of the scale in the pitch direction with respect to the illumination system and the detection system by the detection system. A diffraction grating for correction having a periodic pitch equal to and parallel to the measurement diffraction grating of the scale and in the same direction in order to correct the accompanying diffraction angle fluctuation and mechanical fluctuation of the scale is opposed to the irradiation side of the scale. The illumination optical unit is arranged so that the first and second luminous fluxes are perpendicularly incident on the correction diffraction grating, and the correction diffraction grating is configured to pass through the correction diffraction grating. The diffraction grating is arranged so as to illuminate the diffraction gratings of the first and second luminous fluxes in two predetermined directions with respect to the measurement diffraction grating. An encoder characterized in that diffracted light of the first and second light beams generated in a direction normal to a surface on which the scale grating is formed by means is re-entered on the measurement diffraction grating to be diffracted again.
【請求項2】前記補正用回折格子は、前記第1光束と第
2光束との各々の通過領域に互いに逆の回折特性を有す
るブレーズ型格子で形成されていることを特徴とする請
求項1に記載のエンコーダ。
2. The correction diffraction grating according to claim 1, wherein said correction diffraction grating is formed of a blazed grating having diffraction characteristics opposite to each other in respective passing regions of said first light beam and said second light beam. An encoder according to.
【請求項3】所定の周期的なピッチの測定用回折格子が
形成されたスケールと、コヒーレントな平行光束を供給
する平行光束供給手段と、該平行光束を第1光束と第2
光束とに分割し,前記スケールに該第1及び第2光束を
所定の2方向で照射する照明光学手段とを有する照明系
と、 前記スケールにて発生する回折光を受光して光電的に検
出する検出系とを備え、 前記照明系と前記検出系とに対して前記スケールの前記
ピッチ方向の相対的な移動量を前記検出系にて検出する
エンコーダにおいて、 前記平行光束供給手段の波長変化に伴う回折角変動及び
前記スケールの機械的変動を補正するために前記スケー
ルの測定用回折格子と平行かつ同方向に等しい周期的な
ピッチを有する補正用回折格子を前記スケールの照射側
と対向して配置し、 前記照明光学手段は、該補正用回折格子に対して前記第
1及び第2光束を垂直入射させるように構成され、 前記補正用回折格子は、前記第1光束と第2光束との各
々の通過領域に互いに逆の回折特性を有するブレーズ型
格子で形成され、前記補正用回折格子を介した前記第1
及び第2光束の回折光の前記測定用回折格子に対し所定
の2方向で照明することを特徴とするエンコーダ。
3. A scale on which a diffraction grating for measurement having a predetermined periodic pitch is formed, a parallel light beam supplying means for supplying a coherent parallel light beam, and the parallel light beam is supplied to a first light beam and a second light beam.
An illumination system for irradiating the scale with the first and second light beams in two predetermined directions, and an illumination system for receiving the diffracted light generated by the scale and photoelectrically detecting the light. An encoder that detects a relative movement amount of the scale in the pitch direction with respect to the illumination system and the detection system by the detection system. A diffraction grating for correction having a periodic pitch equal to and parallel to the measurement diffraction grating of the scale and in the same direction in order to correct the accompanying diffraction angle fluctuation and mechanical fluctuation of the scale is opposed to the irradiation side of the scale. The illumination optical unit is arranged so that the first and second luminous fluxes are perpendicularly incident on the correction diffraction grating, and the correction diffraction grating includes a first light flux and a second light flux. Each Formed by blazed grating of opposite diffraction characteristics from each other in the passage area, the first through the correction diffraction grating
An encoder for illuminating the measurement diffraction grating of the diffracted light of the second light flux in two predetermined directions.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE19956912A1 (en) * 1999-11-26 2001-08-09 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Angle measuring system and angle measuring method for non-contact angle measurement
FI114946B (en) * 2002-12-16 2005-01-31 Nokia Corp Diffractive grating element for balancing diffraction efficiency
DE102012222077A1 (en) * 2012-12-03 2014-06-05 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Position measuring device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH068726B2 (en) * 1987-05-11 1994-02-02 キヤノン株式会社 Length measuring device
JPS63309816A (en) * 1987-06-12 1988-12-16 Tokyo Seimitsu Co Ltd Linear scale

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