JP4154038B2 - Optical displacement measuring device - Google Patents
Optical displacement measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4154038B2 JP4154038B2 JP23454698A JP23454698A JP4154038B2 JP 4154038 B2 JP4154038 B2 JP 4154038B2 JP 23454698 A JP23454698 A JP 23454698A JP 23454698 A JP23454698 A JP 23454698A JP 4154038 B2 JP4154038 B2 JP 4154038B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- diffraction grating
- diffracted
- coherent
- displacement measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械や半導体製造装置等の可動部分の相対移動位置を検出する光学式変位測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、工作機械や半導体製造装置等の可動部分の相対移動位置を検出する装置として、回折格子を用いた光学式の変位測定装置が知られている。
【0003】
例えば、特開昭60−98302号公報に提案されている従来の光学式変位測定装置を、図16及び図17に示す。図16は、この従来の光学式変位測定装置100を模式的に示す斜視図であり、図17は、この従来の光学式変位測定装置100を模式的に示す側面図である。
【0004】
従来の光学式変位測定装置100は、工作機械等の可動部分の移動にともない図中矢印X1及びX2方向に直線移動する回折格子101と、可干渉光であるレーザ光を出射する可干渉光源102と、可干渉光源102から出射されたレーザ光を2本のビームに分割するとともに回折格子101からの2つの回折光を重ね合わせ干渉させるハーフミラー103と、回折格子101で回折された回折光を反射する2つのミラー104a,104bと、干渉した2つの回折光を受光して干渉信号を生成するフォトディテクタ105とを備えている。
【0005】
可干渉光源102から出射されたレーザ光は、ハーフミラー103により2本のビームに分割される。この2本のビームは、それぞれ回折格子101に照射される。回折格子101に照射された2本のビームは、この回折格子101でそれぞれ回折され回折光となる。この回折格子101で回折した1次回折光は、それぞれミラー104a,104bにより反射される。ミラー104a,104bにより反射された回折光は、回折格子101に再度照射され、この回折格子101で再度回折され、同一の光路をたどりハーフミラー103に戻される。ハーフミラー103に戻された回折光は、2本が重ね合わせられて干渉し、フォトディテクタ105に照射される。
【0006】
このような従来の光学式変位測定装置100では、回折格子101が図中矢印X1,X2方向に移動する。光学式変位測定装置100では、この回折格子101の移動に応じて、この回折格子101によって生じる2つの回折光に位相差が生じる。そのため、この光学式変位測定装置100では、フォトディテクタ105により得られる干渉信号から2本の回折光の位相差を検出することにより、工作機械等の可動部分の移動位置を測定することができる。
【0007】
また、特開昭60−98302号公報に提案されている他の従来の光学式変位測定装置を、図18及び図19に示す。図18は、従来の光学式変位測定装置110を模式的に示す斜視図であり、図19は、従来の光学式変位測定装置110を模式的に示す側面図である。
【0008】
従来の光学式変位測定装置110は、工作機械等の可動部分の移動にともない図中矢印X1及びX2方向に直線移動する回折格子111と、可干渉光であるレーザ光を出射する可干渉光源112と、可干渉光源112から出射されたレーザ光を2本のビームに分割するとともに回折格子111からの2つの回折光を重ね合わせて干渉させるハーフミラー113と、ハーフミラー113により分割された2本のビームを回折格子111上の同一位置に照射する2つの第1のミラー114a,114bと、回折格子111で回折された1次回折光を反射する2つの第2のミラー115a,115bと、干渉した2つの回折光を受光して干渉信号を生成するフォトディテクタ116とを備えている。
【0009】
可干渉光源112から出射されたレーザ光は、ハーフミラー113により2本のビームに分割される。この2本のビームは、それぞれ第1のミラー114a,114bに反射されて、回折格子111上の同一の位置に照射される。回折格子111に照射された2本のビームは、この回折格子111でそれぞれ回折され、回折光となる。この回折格子111で回折された1次回折光は、それぞれ第2のミラー115a,115bにより反射される。第2のミラー115a,115bにより反射された回折光は、回折格子111に再度照射され、この回折格子111で再度回折され、回折光が同一の光路をたどりハーフミラー113に戻される。ハーフミラー113に戻された回折光は、2本が重ね合わせられて干渉し、フォトディテクタ116に照射される。
【0010】
このような従来の光学式変位測定装置110では、回折格子111が図中矢印X1,X2方向に移動する。光学式変位測定装置110では、この回折格子111の移動に応じて、この回折格子111によって生じる2つの回折光に位相差が生じる。そのため、この光学式変位測定装置110では、フォトディテクタ116により得られる干渉信号から2本の回折光の位相差を検出することにより、工作機械等の可動部分の移動位置を測定することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、工作機械や産業用ロボットの高精度化にともない、例えば、数10nmから数nmといった高い分解能で位置検出ができる光学式変位測定装置が求められるようになってきた。
【0012】
このような高い分解能で位置検出ができる光学式変位測定装置が、特開平1−185415号公報に提案されている。ここで、特開平1−185415号公報に提案されている従来の光学式変位測定装置を図20に示す。
【0013】
この図20に示す光学式変位測定装置140は、工作機械等の可動部分の移動にともない図中矢印X1及び矢印X2方向に直線移動する透過型の回折格子141と、レーザ光を出射するレーザダイオード142と、レーザダイオード142から出射されたレーザ光を平行光にするコリメータレンズ143と、平行光とされたレーザ光を2本のビームに分割する第1のハーフミラー144と、分割された各ビームをそれぞれ反射して回折格子141に照射する一対の第1のミラー145a,145bと、回折格子141を透過した2本のビームにより生じる各回折光をそれぞれ反射する一対の第2のミラー146a,146bと、この一対の第2のミラー146a,146bが反射した各回折光の偏光方向を互いに直交させる一対の偏光子147a,147bと、2つの回折光を重ね合わせる第2のハーフミラー148と、この第2のハーフミラー148により重ね合わされた2つの回折光を受光する第1の受光素子149と、第2のハーフミラー148により重ね合わされた回折光をさらに2つのビームに分離する第3のハーフミラー150と、第3のハーフミラー150により分離された各ビームをそれぞれ受光する第2の受光素子151及び第3の受光素子152とを備えている。
【0014】
第1のハーフミラー144により分割された2本の可干渉光は、その入射角が第1のミラー145a,145bにより調整され、それぞれθとなっている。また、この2本の可干渉光は、回折格子141の格子面上の同一点に入射している。入射角θで照射された可干渉光により生じる回折光は、その回折角が、それぞれφとなっている。この光学式変位測定装置140では、入射角と回折角とが異なっているため、例えば、一方の可干渉光により生じる回折光に、この一方の可干渉光により生じる0次光又は他方の可干渉光により生じる1次光が混入しない。従って、この光学式変位測定装置140では、安定した回折光の検出をすることができる。
【0015】
しかしながら、この光学式変位測定装置140では、2つの可干渉光がそれぞれ回折格子141の格子面上の同一点に入射され、それぞれの2つの可干渉光の入射角が同一となっている。そのため、図21に示すように、一方の可干渉光が回折格子141に照射された際に生じる反射光が、他方の可干渉光の入射経路を逆行し、レーザダイオード142に入射してしまう。
【0016】
一般に、レーザダイオードは、戻り光に敏感であり、戻り光があると発振が不安定となりノイズが発生したり、出射するレーザ光の波長が不安定となる。そのため、この光学式変位測定装置140では、レーザダイオード142に反射光が戻ってしまうため、干渉信号のS/N比の低下や、安定性の低下が生じる。
【0017】
また、回折格子が反射型の場合には、反射光=0次光となる。そのため、回折効率の低い回折格子を用いた場合には、大量のレーザ光がレーザダイオードに戻ってしまうため、安定した干渉信号を得ることが困難となる。
【0018】
本発明は、このような実情を鑑みてなされたものであり、高い分解能で安定した位置検出が可能な光学式変位測定装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係る光学式変位測定装置は、可干渉光が照射され、この可干渉光に対して格子ベクトルに平行な方向に相対移動し、この可干渉光を回折する回折格子と、上記可干渉光を発光する発光手段と、上記発光手段により発光された可干渉光を2つの可干渉光に分割するハーフミラーを備え、上記回折格子に対して各可干渉光を照射する照射光学系と、上記各可干渉光が上記回折格子により回折されて得られる2つの回折光を重ね合わせ干渉させるハーフミラーを備えた干渉光学系と、上記干渉した2つの回折光を受光して干渉信号を検出する受光手段と、上記受光手段が検出した干渉信号から上記2つの回折光の位相差を求めて、上記回折格子の相対移動位置を検出する位置検出手段とを備え、上記発光手段は、上記2つの可干渉光の上記受光手段までの光路長の差を上記受光手段において上記干渉信号の変調率の変化として検出することが可能な可干渉性を有する可干渉光を発光し、上記照射光学系のハーフミラー及び上記干渉光学系のハーフミラーは、上記干渉信号の変調率が最大となる位置に調整され、上記照射光学系は、上記2つの可干渉光の光路を上記回折格子の格子面に垂直かつ格子ベクトルに平行な平面に対して傾いた平面上に形成し、この2つの可干渉光を上記回折格子の格子面上の同一点に照射することを特徴とする。
【0020】
この光学式変位測定装置では、2つの可干渉光の光路を回折格子の格子面に垂直な方向に対して傾いた方向に形成して、この2つの可干渉光を上記回折格子の格子面上の同一点に照射する。そして、この光学式変位測定装置では、この2つの可干渉光により生じる2つの回折光の位相差を求めて、回折格子の相対移動位置を検出する。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した実施の形態として、回折格子を用いて工作機械等の可動部分の位置検出を行う光学式変位測定装置について説明する。
【0022】
まず、本発明を適用した実施の形態の光学式変位測定装置を説明するにあたり、この光学式変位測定装置で用いる回折格子について説明する。
【0023】
図1に示すように、回折格子11は、例えば薄板状の形状を有しており、その表面に狭いスリットや溝等の格子が所定間隔毎に刻まれている。このような回折格子11に入射された光は、表面に刻まれたスリット等により回折する。回折により生じる回折光は、格子の間隔と光の波長で定まる方向に発生する。
【0024】
ここで、回折格子11の格子が形成されている面を、格子面11aと呼ぶ。なお、回折格子11が透過型の場合には、可干渉光が入射される面と回折光が発生する面とをともに格子面11aと呼ぶ。また、回折格子11の格子が形成された方向(図1中矢印C1,C2方向)、すなわち、格子の透過率や反射率、溝の深さ等の変化の方向を表す格子ベクトルに対して垂直な方向であって且つ格子面11aに平行な方向を、格子方向と呼ぶ。格子が形成された方向に垂直な方向であり且つ格子面11aに平行な方向(図1中矢印D1,D2方向)、すなわち、回折格子11の格子ベクトルに対して平行な方向を、格子ベクトル方向と呼ぶ。また、格子面11aに垂直な方向(図1中矢印E1,E2方向)、すなわち、格子方向に垂直な方向であり且つ格子ベクトル方向に垂直な方向を、法線ベクトル方向と呼ぶ。
【0025】
このような回折格子11は、工作機械等の可動部分に取り付けられ、この可動部分の移動にともなって、図1中矢印D1,D2方向、すなわち、格子ベクトル方向に移動する。
【0026】
なお、本発明では、回折格子の種類は限定されず、機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであってもよい。
【0027】
つぎに、反射型の回折格子11を用いて本発明を適用した第1の実施の形態の光学式変位測定装置について説明する。
【0028】
図2に、この第1の実施の形態の光学式変位測定装置の模式的な斜視図を示す。
【0029】
ここで、回折格子11の格子面11a上の格子ベクトル方向に平行な1つの仮想的な直線を直線nとする。また、直線nを含み法線ベクトルに平行な仮想的な面を、基準面m1とする。また、直線nを含み基準面m1とのなす角がγとなっている仮想的な面を、傾斜面m2とする。また、直線nを含み基準面m1とのなす角がδとなっている仮想的な面を、傾斜面m3とする。また、傾斜面m2と傾斜面m3は、回折格子11の格子面11aに対し、同一面側にあるものとする。
【0030】
図3に、この傾斜面m2上に配置された構成要素を傾斜面m2に対して垂直な方向から見た側面図を示す。図4に、回折格子11に入射される可干渉光及びこの回折格子11により回折される回折光を格子ベクトル方向から見た側面図を示す。図5に、傾斜面m3上に配置された構成要素をこの傾斜面m3に対して垂直な方向から見た側面図を示す。
【0031】
光学式変位測定装置40は、図2及び図3に示すように、可干渉光Laを出射する可干渉光源12と、可干渉光源12から出射された可干渉光Laを2つの可干渉光La1,La2に分割して回折格子11に照射する照射光学系41とを備えている。
【0032】
可干渉光源12は、レーザ光等の可干渉光を発光する素子である。この可干渉光源12は、例えば、可干渉距離が数百μm程度のレーザ光を発光するマルチモードの半導体レーザ等からなるものである。
【0033】
照射光学系41は、干渉光源12から出射された可干渉光Laを回折格子11の格子面11a上に結像させる第1の結像素子21と、可干渉光源12から出射された可干渉光Laを2つの可干渉光La1,La2に分離するハーフミラー22と、ハーフミラー22により分離された一方の可干渉光La1を反射する反射器23と、ハーフミラー22により分離された他方の可干渉光La2を反射する反射器24とを有している。
【0034】
この照射光学系41は、通過する可干渉光La(La1,La2)の光路が傾斜面m2上に形成されるように、各部材が配置されている。そのため、可干渉光La1,La2は、図4に示すように、回折格子11に対する、格子ベクトル方向から見た入射角がγとなっている。
【0035】
第1の結像素子21は、所定の開口数を有するレンズ等の光学素子からなるものである。第1の結像素子21には、可干渉光源12から出射された可干渉光Laが入射される。第1の結像素子21は、入射された可干渉光Laを所定のビーム径で回折格子11の格子面11aに結像させる。結像されたビーム径は、回折格子11が回折光を発生させるのに十分な格子数を含む大きさが望ましい。また、そのビーム径は、格子面11a上のゴミや傷の影響を受けないような大きさが望ましい。そのビーム径は、第1の結像素子21の開口数等を変えることにより調整することができ、例えば、数十μm以上とするのが望ましい。また、結像点は、必ずしもビーム径が最小となる点とする必要はなく、ビームの像内での光路長の差が最小となる点が格子面11a上に位置するようにしてもよい。
【0036】
ハーフミラー22には、可干渉光源12から出射された可干渉光Laが第1の結像素子21を介して入射される。このハーフミラー22は、入射された可干渉光Laの一部を透過して可干渉光La1を生成し、入射された可干渉光Laの一部を反射して可干渉光La2を生成する。
【0037】
反射器23は、ハーフミラー22を透過した可干渉光La1を反射して、回折格子11の格子面11aの所定の位置に照射する。また、反射器24は、ハーフミラー22により反射された可干渉光La2を反射して、回折格子11の格子面11aの所定の位置に照射する。
【0038】
反射器23及び反射器24は、傾斜面m2上における入射角がαとなるように、可干渉光La1及び可干渉光La2を、格子面11a上の所定の位置に照射している。なお、反射器23及び反射器24は、その反射面が、互いが向き合うように配置されている。そのため、可干渉光La1と可干渉光La2とは、格子ベクトル方向の入射方向が、互いに逆方向となっている。また、反射器23及び反射器24は、可干渉光La1及び可干渉光La2を、格子面11a上の同一の位置に照射している。
【0039】
光学式変位測定装置40では、このような可干渉光La1が回折格子11に照射されることによりこの可干渉光La1が回折し、この入射点から反射した回折光Lb1が生じる。また、このような可干渉光La2が回折格子11に照射されることによりこの可干渉光La2が回折し、この入射点から反射した回折光Lb2が生じる。回折光Lb1と回折光Lb2の回折角は、格子ベクトル方向からみた場合、図4に示すように、δとなっている。すなわち、傾斜面m3に沿って回折光Lb1,Lb2が生じる。また、回折光Lb1と回折光Lb2の傾斜面m3上における回折角は、βとなっている。なお、回折光Lb1と回折光Lb2とは、格子ベクトル方向における出射方向が互いに逆方向となっている。
【0040】
また、光学式変位測定装置40は、図2及び図5に示すように、干渉した2つの回折光Lb1,Lb2を受光して干渉信号を生成する受光素子13と、回折光Lb1及び回折光Lb2を干渉させて受光素子13に照射する受光光学系42とを備えている。
【0041】
受光光学系42は、可干渉光La1により生じる回折光Lb1を反射する反射器25と、可干渉光La2により生じる回折光Lb2を反射する反射器26と、反射器25により反射された回折光Lb1と反射器26により反射された回折光Lb2とを重ね合わせて干渉させるハーフミラー27と、ハーフミラー27により重ね合わされた2つの回折光Lb1,Lb2を受光素子13の受光面13a上に結像させる第2の結像素子28とを有している。
【0042】
受光光学系42は、上述したように2つの回折光Lb1,Lb2の格子ベクトル方向から見た回折角がδとなっているため、通過する回折光Lb1,Lb2の光路が傾斜面m3上に形成されるように、各部材が配置されている。また、受光光学系42の反射器25と反射器26とは、傾斜面m3上における回折角βで回折された回折光Lb1,Lb2を反射可能な位置に配置されている。
【0043】
反射器25には、可干渉光La1が回折格子11に照射されることにより生じる回折光Lb1が照射される。反射器25は、この回折光Lb1を反射して、ハーフミラー27に照射する。反射器26には、可干渉光La2が回折格子11に照射されることにより生じる回折光Lb2が照射される。反射器26は、この回折光Lb2を反射して、ハーフミラー27に照射する。
【0044】
ハーフミラー27は、反射器25により反射された回折光Lb1を透過し、反射器26により反射された回折光Lb2を反射することにより、この2つの回折光Lb1,Lb2とを重ね合わせる。
【0045】
第2の結像素子28は、所定の開口数を有するレンズ等の光学素子からなる。第2の結像素子28には、ハーフミラー27により重ね合わされた2つの回折光Lb1,Lb2が入射する。第2の結像素子28は、この2つの回折光Lb1,Lb2を、所定のビーム径で受光素子13の受光面13aに結像させる。その結像点は、必ずしもビーム径が最小となる点とする必要はなく、ビームの像内での光路長の差が最小となる点が受光面13a上に位置するようにしてもよい。
【0046】
受光素子13は、受光面13aに対して照射された光を、その光量に応じた電気信号に変換する光電変換素子であり、例えば、フォトディテクタ等からなるものである。この受光素子13は、受光面13aに対して照射される重ね合わされた干渉光を受光して、その光量に応じた干渉信号を生成する。
【0047】
また、光学式変位測定装置40は、受光素子13からの干渉信号に基づき回折格子11の移動位置を検出する図示しない位置検出部を備えている。この位置検出部は、受光素子13が生成した干渉信号に基づき、2つの回折光の位相差を求め、回折格子11の相対移動位置を示す位置信号を出力する。
【0048】
このような構成の光学式変位測定装置40では、可動部分の移動に応じて回折格子11が格子ベクトル方向に移動することにより、2つの回折光Lb1,Lb2に位相差が生じる。この光学式変位測定装置40では、この2つの回折光Lb1,Lb2を干渉させて干渉信号を検出し、この干渉信号から2つの回折光Lb1,Lb2の位相差を求めて、回折格子11の移動位置を検出する。
【0049】
ここで、この光学式変位測定装置40において、回折格子11の格子面11aが傾いた場合について、図6を用いて説明する。なお、この図6では、受光光学系42を、回折格子11を挟んで照射光学系41の反対側に記載しているが、これは説明のため便宜的に記載したものである。実際には、反射型の回折格子11を用いているため、照射光学系41と受光光学系42は、回折格子11の検出面11aに対して、同一面側に配置している。
【0050】
回折格子11の格子ベクトル方向の一端が法線ベクトル方向の一方向(例えば、図6中矢印X3方向)に移動し、他端が法線ベクトル方向の他方向(例えば、図6中矢印X4方向に移動して、格子面11aが傾いたとする。この場合、回折光Lb1と回折光Lb2の回折角が変化する。そのため、ハーフミラー27で重ね合わされた後の2つの回折光Lb1,Lb2の光軸が一致しない。
【0051】
ところが、この光学式変位測定装置40では、可干渉光源12が発光した可干渉光Laを、第1の結像素子21が回折格子11の格子面11aに結像しているとともに、第2の結像素子28が2つの回折光Lb1,Lb2を受光素子13の受光面13aに結像している。そのため、光学式変位測定装置40では、第2の結像素子28の開口範囲内を通過する2つの回折光Lb1,Lb2の受光面までの光路長が等しく、且つ同一点に結像される。従って、2つの回折光Lb1,Lb2の光軸がずれた場合であっても、受光面13aの結像位置は変化せず、光路長の変化が生じない。
【0052】
このことにより、本発明の第1の実施の形態の光学式変位測定装置40では、2つの回折光Lb1,Lb2が互いにずれることなく重なり合わされる。そのため、回折格子11が、格子ベクトルに平行な方向以外に移動等した場合、例えば、回折格子11が傾いたり、回折格子11にうねり等があった場合であっても、受光素子13が検出する干渉信号が低下しない。従って、この光学式変位測定装置40では、移動する可動部分の移動位置を、高分解能かつ高精度に検出することができる。また、この光学式変位測定装置40では、工作機械等の可動部分への取り付け位置の自由度が増し、また、この可動部分に振動やぶれ等があっても安定して位置検出できる。
【0053】
また、光学式変位測定装置40では、回折光Lb1,Lb2が受光面13aの同一位置に結像されているので、ビームのケラレが生じず、高精度に位置検出ができる。
【0054】
また、この光学式変位測定装置40では、第1の結像素子21又は第2の結像素子28の開口を大きくすることにより、回折格子11と照射光学系41或いは受光光学系42との間隔を大きくすることができ、また、小型の受光素子13を用いることができ、また、設計が簡易となる。
【0055】
また、光学式変位測定装置40では、可干渉光La1と可干渉光La2との光路長を等しくし、また、回折光Lb1と回折光Lb2との光路長を等しくすることにより、波長の変動に起因する測定誤差が生じなくなる。そのため、この光学式変位測定装置10では、各光路長の調整を行うために、光路長の差を干渉縞の変調率の変化として検出することが可能な可干渉性を有する可干渉光を発光する可干渉光源12を用いても良い。例えば、可干渉距離が数百μm程度の短いマルチモードの半導体レーザを可干渉光源12に用いれば、干渉縞の変調率が最大となるようにハーフミラー22,27の位置を調整することで、例えば、各光路長の差を数10μm以下に抑えることができる。
【0056】
さらに、以上のような光学式変位測定装置40では、基準面m1に対して、所定の傾斜角をもった傾斜面m2上に照射光学系41を配置し、傾斜面m3上に受光光学系42を配置し、可干渉光La1と可干渉光La2とを回折格子11の同一点に照射することにより、可干渉光と回折光とが形成する光路を分離することができ、装置の設計の自由度が増す。また、格子面11aからの0次回折光や反射光を、照射光学系41や受光光学系42に混入させることなく、回折光Lb1,Lb2を干渉させることができ、高精度に位置測定をすることができる。
【0057】
ところで、このような光学式変位測定装置40では、可干渉光La1と可干渉光La2とを所定距離離して入射しても、0次光や反射光を照射光学系41や受光光学系42に混入させないようにすることができる。すなわち、この光学式変位測定装置40では、可干渉光La1の入射点と、可干渉光La2の入射点とを異なる位置にすることで、0次光や反射光を照射光学系41や受光光学系42に混入させないようにすることができる。
【0058】
しかしながら、可干渉光La1と可干渉光La2との入射点を所定距離離した場合、回折格子11に厚みや屈折率のむらがあると、互いの光路長に差が生じて、高精度に位置測定をすることが困難となる場合がある。
【0059】
以下具体的に、回折格子11に厚みのむらがあった場合の影響について説明する。
【0060】
重ね合わせる2つの回折Lb1,Lb2光の強度をA1,A2、回折格子11の格子ベクトル方向への移動量をx、初期位相をδとすると、受光素子13が検出する干渉信号の強度Iは、以下の式(1)に示すようになる。
I=A1 2+A2 2+2A1A2cos(2Kx+δ) ・・・(1)
K=2π/Λ (Λは格子ピッチ)
この干渉信号の強度Iは、回折格子11がΛ/2移動することにより、1周期分変化する。δは、重ね合わせた2つの回折光Lb1,Lb2の光路長の差に依存する量である。従って、このδが変動すると、回折格子11が移動していなくても干渉信号Iが変動し、誤差要因となる。
【0061】
例えば、図7に示すような、ガラスの内部に格子が設けられた透過型の回折格子に厚みのむらがある場合について考えてみる。ガラスの屈折率をnとし、レーザ光Lxがガラスの一方の表面から他方の表面まで通過する距離をLとすると、このレーザ光Lxが回折格子を通過した場合の光路長はnLとなる。空気の屈折率はほぼ1であることから、レーザ光Lxが回折格子を通過する際の光路長は、このレーザ光Lxが空気中を同距離通過したときと比較して、(n−1)Lだけ長くなる。従って、回折格子のガラスの厚さが変化して、レーザ光Lxがガラスの一方の表面から他方の表面まで通過する距離がL+ΔL変化したとすると、その光路長は(n−1)ΔLだけ変化することとなる。
【0062】
このことをふまえ、例えば、図8に示すように、一方のレーザ光Lx1は回折格子の厚みのむらがない位置を透過し、他方のレーザ光Lx2は回折格子の厚みのむらがある位置を透過する2本のレーザ光について考える。レーザ光Lx2の厚みのむらを通過する長さを+ΔLとすると、2つのレーザ光Lx1,Lx2の光路長の差は、(n−1)ΔLとなる。従って、上記の式(1)で示したδが{(n−1)ΔL}・2π/λ(λは、ビームA,Bの波長)だけ変化してしまい、干渉信号に誤差が生じる。このときの位置検出の誤差量は、(Λ/2λ)(n−1)となり、例えば、Λ=0.55μm、λ=0.78μm、n=1.5、ΔL=1μmとすれば、約0.18μmとなる。この誤差は、例えば、ナノメータオーダの位置検出を行う場合には、かなり大きい値となる。
【0063】
なお、以上透過型の回折格子を例にとって説明したが、反射型の回折格子についてもガラスにより格子がカバーされているものであれば同様に誤差が生じ、また、ガラスにより格子がカバーされていないものであれば凹凸によるレーザ光の通過距離の変化がそのまま光路長の変化となり誤差が生じる。
【0064】
このように、回折格子11に厚みのむらがあった場合には、可干渉光La1と可干渉光La2との入射点を所定距離離していると誤差が生じ、例えば、ナノメータオーダの位置検出を行うことが困難となってしまう。
【0065】
そのため、この光学式変位測定装置40では、基準面m1に対して所定の傾斜角をもった傾斜面m2上に照射光学系41を配置し、傾斜面m3上に受光光学系42を配置し、可干渉光La1と可干渉光La2とを回折格子11上の同一点に入射している。すなわち、回折格子11の厚みや屈折率のむらによる誤差は、可干渉光La1と可干渉光La2とが異なる位置を通過するために生じるものであり、同一点を通過する場合には生じない。また、例えば回折格子11がガラス等でカバーされているものであるときは、2つの可干渉光La1,La2を、完全に同一の光路を通過させることは困難であるが、格子面11aのほぼ同じ位置に入射すれば、最も誤差を小さくすることができる。
【0066】
なお、0次回折光や反射光を照射光学系41や受光光学系42に混入させないためには、入射角αと回折角βとを0次回折光が第2の結像素子28の開口内に入らない程度に異ならせる。また、γは、回折格子11からの反射光が第1の結像素子21の開口内に入らない程度の角度とする。すなわち、格子面11aに垂直以外の方向から、可干渉光La1,Lb2を入射する。
【0067】
可干渉光の入射角α,γ、回折光の回折角β,δの関係は、以下の式(2)、式(3)に示すようになる。
【0068】
Sinα+Sinβ=mλ/d ・・・(2)
d:回折格子のピッチ
λ:光の波長
m:回折次数
Sinγ/Sinδ =Cosβ/Cosα ・・・(3)
従って、α=βの場合にはγ=δとなり、α≠βの場合にはγ≠δとなる。
【0069】
つぎに、透過型の回折格子11を用いて本発明を適用した第2の実施の形態の光学式変位測定装置について説明する。なお、この第2の実施の形態の光学式変位測定装置を説明するにあたり、上記第1の光学式変位測定装置と同一の構成要素については、図面中に同一の符号を付けて、その詳細な説明を省略する。また、第3の実施の形態以降についても、それまでの実施の形態と同一の構成要素については、図面中に同一の符号を付けて、その詳細な説明を省略する。
【0070】
図9に、この第2の実施の形態の光学式変位測定装置の模式的な斜視図を示す。
【0071】
ここで、直線n、基準面m1、傾斜面m2の関係は、上記第1の実施の形態と同様である。また、直線nを含み基準面m1とのなす角がδとなっており、傾斜面m2に対して格子面11aを挟んで反対側にある仮想的な面を傾斜面m3′とする。
【0072】
図10に、傾斜面m2上に配置された構成要素を、傾斜面m2及び傾斜面m3′に対して垂直な方向から見た側面図を示す。図11に、回折格子11に入射される可干渉光及びこの回折格子11により回折される回折光を格子ベクトル方向から見た側面図を示す。
【0073】
本発明の第2の実施の形態の光学式変位測定装置は、透過型の回折格子11を備え、工作機械等の可動部分の位置検出を行う装置である。
【0074】
光学式変位測定装置50は、図9及び図10に示すように、可干渉光Laを出射する可干渉光源12と、可干渉光源12から出射された可干渉光Laを2つの可干渉光La1,La2に分割して回折格子11に照射する照射光学系41とを備えている。
【0075】
この照射光学系41は、通過する可干渉光La(La1,La2)の光路が傾斜面m2上に形成されるように、各部材が配置されている。そのため、可干渉光La1,La2は、図11に示すように、格子ベクトル方向から見た入射角がγとなっている。
【0076】
反射器23は、ハーフミラー22を透過した可干渉光La1を反射して、回折格子11の格子面11aの所定の位置に照射する。また、反射器24は、ハーフミラー22により反射された可干渉光La2を反射して、回折格子11の格子面11aの所定の位置に照射する。反射器23及び反射器24は、傾斜面m2上における入射角がαとなるように、可干渉光La1及び可干渉光La2を、格子面11a上の所定の位置に照射している。可干渉光La1と可干渉光La2とは、格子ベクトル方向の入射方向が、互いに逆方向となっている。可干渉光La1の入射点と可干渉光La2の入射点とは、回折格子11上の同一点となっている。
【0077】
光学式変位測定装置50では、このような可干渉光La1が回折格子11に照射されることによりこの可干渉光La1が回折し、この入射点を透過した回折光Lb1が生じる。また、このような可干渉光La2が回折格子11に照射されることによりこの可干渉光La2が回折し、この入射点を透過した回折光Lb2が生じる。回折光Lb1と回折光Lb2の回折角は、格子ベクトル方向からみた場合、図11に示すように、δとなっている。すなわち、傾斜面m3′に沿って回折光Lb1,Lb2が生じる。また、回折光Lb1と回折光Lb2の傾斜面m3′上における回折角は、βとなっている。なお、回折光Lb1と回折光Lb2とは、格子ベクトル方向における出射方向が互いに逆方向となっている。
【0078】
また、光学式変位測定装置50は、図9及び図10に示すように、干渉した2つの回折光Lb1,Lb2を受光して干渉信号を生成する受光素子13と、回折光Lb1及び回折光Lb2を干渉させて受光素子13に照射する受光光学系42とを備えている。
【0079】
受光光学系42は、上述したように2つの回折光Lb1,Lb2の格子ベクトル方向から見た回折角がδとなっているため、通過する回折光Lb1,Lb2の光路が傾斜面m3′上に形成されるように、各部材が配置されている。また、受光光学系42の反射器25と反射器26とは、傾斜面m3′上における回折角βで回折された回折光Lb1,Lb2を反射可能な位置に配置されている。
【0080】
また、光学式変位測定装置50は、受光素子13からの干渉信号に基づき回折格子11の移動位置を検出する図示しない位置検出部を備えている。
【0081】
このような構成の光学式変位測定装置50では、可動部分の移動に応じて回折格子11が格子ベクトル方向に移動することにより、2つの回折光Lb1,Lb2に位相差が生じる。この光学式変位測定装置50では、この2つの回折光Lb1,Lb2を干渉させて干渉信号を検出し、この干渉信号から2つの回折光Lb1,Lb2の位相差を求めて、回折格子11の移動位置を検出する。
【0082】
以上のように光学式変位測定装置50では、基準面m1に対して、所定の傾斜角をもった傾斜面m2上に照射光学系41を配置し、傾斜面m3′上に受光光学系42を配置し、可干渉光La1と可干渉光La2とを同一点に入射することにより、可干渉光と回折光とが形成する光路を分離することができ、装置の設計の自由度が増す。また、格子面11aからの0次回折光や反射光を、照射光学系41や受光光学系42に混入させることなく、回折光Lb1,Lb2を干渉させることができ、高精度に位置測定をすることができる。
【0083】
なお、0次回折光や反射光を照射光学系41や受光光学系42に混入させないための入射角α,γ及び回折角β,δの関係は、上記第1の実施の形態と同様である。
【0084】
つぎに、本発明を適用した第3の実施の形態の光学式変位測定装置について、図12を用いて説明する。なお、この第3の実施の形態は、上記第1の実施の形態及び第2の実施の形態の構成要素を一部変形したものであり、以下、上記第1の実施の形態及び第2の実施の形態の構成要素のうち変形していない構成要素についてはその詳細な説明を省略する。
【0085】
第3の実施の形態の光学式変位測定装置60は、照射光学系41のハーフミラー22として、偏光ビームスプリッタを用いている。以下、この第3の実施の形態の説明において、ハーフミラー22を偏光ビームスプリッタ22として言い換えて説明する。
【0086】
また、この光学式変位測定装置60は、受光光学系42のハーフミラー27及び第2の結像素子28に変えて、図12に示すように、第1の偏光ビームスプリッタ61と、1/4波長板62と、第3の結像素子63と、無偏光ビームスプリッタ64と、第2の偏光ビームスプリッタ65と、第3の偏光ビームスプリッタ66とを用いている。
【0087】
また、この光学式変位測定装置60は、受光素子13に変えて、第1の受光素子67a,67bと、第2の受光素子68a,68bを用いている。
【0088】
可干渉光源12から出射される可干渉光Laは、照射光学系41の偏光ビームスプリッタ22に対して、偏光方向が45度傾けて入射される。この照射光学系41の偏光ビームスプリッタ22は、入射された可干渉光Laを、偏光方向が直交する2つの可干渉光La1,La2に分割する。照射光学系41の偏光ビームスプリッタ22を透過した可干渉光La1はP偏光の光となり、反射した可干渉光La2はS偏光の光となる。
【0089】
受光光学系42の第1の偏光ビームスプリッタ61には、回折格子11で回折された回折光Lb1と、回折格子11で回折された回折光Lb2とが入射される。回折光Lb1はP偏光の光となり、回折光Lb2はS偏光の光となっている。この偏光ビームスプリッタ61は、回折光Lb1を透過し、回折光Lb2を反射することによって、2つの回折光Lb1,Lb2を重ね合わせる。
【0090】
重ね合わせた2つの回折光Lb1,Lb2は、1/4波長板62を通過する。1/4波長板62は、各回折光Lb1,Lb2の偏光方向に対して、光学軸が45度傾いた位置に配置されている。そのため、各回折光Lb1,Lb2は、この1/4波長板62を通過することにより、互いに逆回りの円偏光の光となる。
【0091】
互いに逆回りの円偏光の光とされた回折光Lb1,Lb2は、第3の結像素子63を通過する。
【0092】
第3の結像素子63は、所定の開口数を有するレンズ等の光学素子からなるものである。第3の結像素子63は、回折光Lb1,Lb2を、所定のビーム径で第1の受光素子67a,67b及び第2の受光素子68a,68bの受光面に結像させる。その結像点は、必ずしもビーム径が最小となる点とする必要はなく、ビームの像内での光路長の差が最小となる点が受光面上に位置するようにしてもよい。
【0093】
この第3の結像素子63を通過した2つの回折光Lb1,Lb2は、無偏光ビームスプリッタ64で2つのビームに分割される。
【0094】
分割された一方のビームは、第2の偏光ビームスプリッタ65によりさらに偏光方向が直交する2つのビームに分割され、それぞれ、第1の受光素子67a,67bに照射される。また、分割された他方のビームは、第2の偏光ビームスプリッタ65に対して45度傾いた第3の偏光ビームスプリッタ66によりさらに偏光方向が直交する2つのビームに分割され、それぞれ、第2の受光素子68a,68bに照射される。
【0095】
ここで、互いに逆方向に回転する円偏光の光を重ね合わせた光は、2つの光の位相差にしたがって回転する直線偏光の光とみなすことができる。そのため、1/4波長板62を通過した回折光は、回折格子11の移動にともない回転する直線偏光の光となる。また、この直線偏光の光を偏光板等の偏光素子で互いにω度異なる偏光方向の成分を取り出した場合、その取り出した光の強度を検出した信号は、互いに2ω度位相が異なる信号となる。そのため、第1の受光素子67a,67bは、第2の偏光ビームスプリッタ65により取り出された互いに90度異なる偏光方向の光を検出するので、検出した信号の位相が互いに180度異なっている。従って、第1の受光素子67a,67bにより検出した信号の差を取ることにより、直流成分を除去した信号を検出することができる。また、これは、第2の受光素子68a,68bに関しても同様である。
【0096】
また、第3の偏光ビームスプリッタ66により取り出される光は、第2の偏光ビームスプリッタ65により取り出される光に対して、角度が45度異なっている。そのため、第2の受光素子68a,68bから得られる信号は、第1の受光素子67a,67bから得られる信号に対して、90度位相が異なっている。すなわち、第1の受光素子67aと第1の受光素子67bとの検出信号の差動信号と、第2の受光素子68aと第2の受光素子68bとの検出信号の差動信号とが、互いに90度位相が異なっている。従って、この光学式変位測定装置60では、互いに90度位相が異なる回折格子11の移動位置を示す位置信号に基づき、回折格子11の移動方向を特定することができる。
【0097】
以上のように、この第3の実施の形態の光学式変位測定装置60では、回折格子11の透過率、反射率、回折効率等の影響による直流変動を、検出する干渉信号から除去することができる。また、この光学式変位測定装置60では、回折格子11の移動方向を特定することができる。
【0098】
つぎに、本発明を適用した第4の実施の形態の光学式変位測定装置について、図13を用いて説明する。なお、この第4の実施の形態は、上記第3の実施の形態の構成要素を一部変形したものであり、以下、上記第3の実施の形態の構成要素のうち変形をしていない構成要素についてはその詳細な説明を省略する。
【0099】
第4の実施の形態の光学式変位測定装置70は、照射光学系41のハーフミラー22に、無偏光ビームスプリッタを用いている。以下、この第4の実施の形態の説明において、ハーフミラー22を無偏光ビームスプリッタ22として言い換えて説明する。
【0100】
また、この光学式変位測定装置70は、図13に示すように、第1の偏光ビームスプリッタ61に入射される一方の回折光を偏光方向を90度回転させる1/2波長板71を備えている。
【0101】
可干渉光源12から出射される可干渉光Laは、照射光学系41の無偏光ビームスプリッタ22に対してS偏光入射される。この照射光学系41の無偏光ビームスプリッタ22は、入射された可干渉光Laを、偏光方向が同一の2つの可干渉光La1,La2に分割する。
【0102】
回折格子11で回折された回折光Lb1と回折光Lb2は、回折された時点では、その偏光方向が同一となっている。一方の回折光Lb1は、偏光方向を90度回転させる1/2波長板71を通過して、第1の偏光ビームスプリッタ61に入射する。他方の回折光Lb2は、そのままの偏光方向で受光光学系42の第1の偏光ビームスプリッタ61に入射する。
【0103】
このため、受光光学系42の第1の偏光ビームスプリッタ61には、偏光方向が90度異なった2つの回折光Lb1,Lb2が入射されることとなる。回折光Lb1はP偏光となり、回折光Lb2はS偏光となっている。この偏光ビームスプリッタ61は、回折光Lb1を透過し、回折光Lb2を反射することによって、2つの回折光Lb1,Lb2を重ね合わせる。なお、無偏光ビームスプリッタ22にP偏光の可干渉光Laを入射した場合には、1/2波長板71を回折光Lb2側に設ければよい。
【0104】
干渉した2つの回折光Lb1,Lb2は、1/4波長板62を通過する。1/4波長板62は、各回折光Lb1,Lb2の偏光方向に対して、光学軸が45度傾けられている。そのため、各回折光Lb1,Lb2は、この1/4波長板62を通過することにより、互いに逆回りの円偏光の光となる。
【0105】
互いに逆回りの円偏光の光とされた回折光Lb1,Lb2は、第3の結像素子63を通過する。第3の結像素子63は、回折光Lb1,Lb2を、所定のビーム径で第1の受光素子67a,67b及び第2の受光素子68a,68bの受光面に結像させる。
【0106】
この第3の結像素子63を通過した2つの回折光Lb1,Lb2は、無偏光ビームスプリッタ64で2つのビームに分割される。
【0107】
一方のビームは、第2の偏光ビームスプリッタ65によりさらに偏光方向が直交する2つに分割され、それぞれ、第1の受光素子67a,67bに照射される。また、他方のビームは、第2の偏光ビームスプリッタ65に対して45度傾いた第3の偏光ビームスプリッタ66によりさらに偏光方向が直交する2つに分割され、それぞれ、第2の受光素子68a,68bに照射される。
【0108】
以上のように、この第4の実施の形態の光学式変位測定装置70では、回折格子11の透過率、反射率、回折効率等の影響による直流変動を、検出する干渉信号から除去することができる。また、この光学式変位測定装置70では、回折格子11の移動方向を特定することができる。
【0109】
つぎに、本発明を適用した第5の実施の形態の光学式変位測定装置について、図14を用いて説明する。なお、この第5の実施の形態は、上記第4の実施の形態の構成要素を一部変形したものであり、以下、上記第4の実施の形態の構成要素のうち変形をしていない構成要素についてはその詳細な説明を省略する。
【0110】
第5の実施の形態の光学式変位測定装置80は、照射光学系41のハーフミラー22に、無偏光ビームスプリッタを用いている。以下、この第5の実施の形態の説明において、ハーフミラー22を偏光ビームスプリッタ22として言い換えて説明する。
【0111】
また、この光学式変位測定装置80は、図14に示すように、受光光学系42の1/2波長板71、偏光ビームスプリッタ61、1/4波長板62、第3の結像素子63に変えて、第1の1/4波長板81と、第2の1/4波長板82と、第4の結像素子83と、第5の結像素子84とを用いている。
【0112】
可干渉光源12から出射される可干渉光Laは、照射光学系41の無偏光ビームスプリッタ22に対して入射される。この照射光学系41の無偏光ビームスプリッタ22は、入射された可干渉光Laを、偏光方向が同一の可干渉光La1,La2に分割する。
【0113】
回折格子11で回折された回折光Lb1と回折光Lb2は、回折された時点では、その偏光方向が同一となっている。一方の回折光Lb1は、そのままの偏光方向で受光光学系42の第1の1/4波長板81を通過する。ここで、この第1の1/4波長板81は、入射される回折光Lb1の偏光方向に対して光学軸が45度傾けて配置されている。従って、この一方の回折光Lb1は、所定の回転方向の円偏光の光となる。
【0114】
円偏光の光とされた回折光Lb1は、第4の結像素子83を通過する。第4の結像素子83は、所定の開口数を有するレンズ等の光学素子からなるものである。第4の結像素子83は、回折光Lb1を、所定のビーム径で第1の受光素子67a,67b及び第2の受光素子68a,68bの受光面に結像させる。その結像点は、必ずしもビーム径が最小となる点とする必要はなく、ビームの像内での光路長の差が最小となる点が受光面上に位置するようにしてもよい。
【0115】
また、他方の回折光Lb2は、そのままの偏光方向で受光光学系42の第2の1/4波長板82を通過する。ここで、この第2の1/4波長板82は、入射される回折光Lb2の偏光方向に対して光学軸が45度傾けて配置されている。また、この第2の1/4波長板82は、通過する他方の回折光Lb2が一方の回折光Lb1に対して逆回りの円偏光となるように、光学軸が傾けて配置されている。
【0116】
円偏光の光とされた回折光Lb2は、第5の結像素子84を通過する。第5の結像素子84は、所定の開口数を有するレンズ等の光学素子からなるものである。第5の結像素子84は、回折光Lb2を、所定のビーム径で第1の受光素子67a,67b及び第2の受光素子68a,68bの受光面に結像させる。その結像点は、必ずしもビーム径が最小となる点とする必要はなく、ビームの像内での光路長の差が最小となる点が受光面上に位置するようにしてもよい。
【0117】
互いに逆回りの円偏光の光とされた回折光Lb1,Lb2は、第4の結像素子83及び第5の結像素子84を通過して、無偏光ビームスプリッタ64に入射する。
【0118】
無偏光ビームスプリッタ64は、入射された2つの回折光Lb1と回折光Lb2とを重ね合わせて、2つのビームに分割する。
【0119】
分割された一方のビームは、第2の偏光ビームスプリッタ65によりさらに偏光方向が直交する2つのビームに分割され、それぞれ、第1の受光素子67a,67bに照射される。また、分割された他方のビームは、第2の偏光ビームスプリッタ65に対して45度傾いた第3の偏光ビームスプリッタ66によりさらに偏光方向が直交する2つのビームに分割され、それぞれ、第2の受光素子68a,68bに照射される。
【0120】
以上のように、この第5の実施の形態の光学式変位測定装置80では、回折格子11の透過率、反射率、回折効率等の影響による直流変動を、検出する干渉信号から除去することができる。また、この光学式変位測定装置80では、回折格子11の移動方向を特定することができる。
【0121】
以上本発明を適用した第1〜第5の実施の形態の光学式変位測定装置を説明した。各実施の形態の光学式変位測定装置では、格子が所定の間隔で平行に設けられた回折格子11を用いているが、本発明では、このような格子が平行に設けられた回折格子を用いなくても良い。例えば、図15に示すように、放射状に格子が設けられた回折格子を用いてもよい。このような放射状に格子が設けられた回折格子を用いることにより、回転移動をする工作機械の可動部分等の位置検出を行うことができる。また、本発明では、明暗を記録した振幅型の回折格子、屈折率変化や形状変化を記録した位相型の回折格子を用いても良く、その回折格子のタイプは限られない。
【0122】
また、各実施の形態の光学式変位測定装置では、回折格子11を工作機械等の可動部分に取り付けて、この回折格子11が可動部分の移動に応じて移動する場合について説明したが、本発明では、照射光学系及び干渉光学系と、回折格子11とが相対的に移動すれば良い。例えば、本発明では、回折格子が固定されていて、照射光学系及び干渉光学系が工作機械等の可動部分の移動に応じて移動しても良い。
【0123】
また、各実施の形態の光学式変位測定装置に用いられているハーフミラーやビームスプリッタ及び結像素子等は、薄膜を用いた素子やレンズ等のみに限られず、例えば、回折光学素子を用いても良い。
【0124】
なお、各実施の形態の光学式変位測定装置において、第1の結像素子21は、回折格子11の格子面11aに対して可干渉光Laを結像できる位置に配置されていればよいため、その配置の位置や個数を限定するものではない。例えば、ハーフミラー(偏光ビームスプリッタ或いは偏光ビームスプリッタ)22により分割された後の可干渉光La1,La2を結像するように、結像素子を配置しても良い。
【0125】
また、各実施の形態の光学式変位測定装置において、第2の結像素子28、第3の結像素子63、第4の結像素子83、第5の結像素子84は、受光素子13又は受光素子67,68の受光面に対して回折光Lb1,Lb2を結像できる位置に配置されていればよいため、その配置の位置や個数を限定するものではない。例えば、ハーフミラー27や偏光ビームスプリッタ61により重ね合わせる前の回折光Lb1,Lb2を結像するように結像素子を配置しても良し、無偏光ビームスプリッタ64により分割された後の回折光Lb1,Lb2を結像するように結像素子を配置しても良い。
【0126】
【発明の効果】
本発明に係る光学式変位測定装置では、2つの可干渉光の光路を回折格子の格子面に垂直な方向に対して傾いた方向に形成して、この2つの可干渉光を上記回折格子の格子面上の同一点に照射する。そして、この光学式変位測定装置では、この2つの可干渉光により生じる2つの回折光の位相差を求めて、回折格子の相対移動位置を検出する。
【0127】
このことにより、本発明に係る光学式変位測定装置では、回折格子からの0次回折光や反射光を照射光学系や受光光学系に混入させることなく、回折光を重ね合わせることができるため、安定して位置検出ができる。また、本発明に係る光学式変位測定装置では、回折格子の厚みや屈折率のむらにより誤差が生じず高精度に位置測定をすることができる。
また、照射光学系、干渉光学系のそれぞれに設けられるハーフミラーが、干渉信号の変調率が最大となるように調整されていることから、波長の変動に起因する測定誤差を生じなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の光学式変位測定装置に用いられる回折格子の斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の光学式変位測定装置の斜視図である。
【図3】上記本発明の第1の実施の形態の光学式変位測定装置の傾斜面m2上に配置された構成要素を、この傾斜面m2に対して垂直な方向から見た側面図である。
【図4】上記本発明の第1の実施の形態の光学式変位測定装置の回折格子に入射される可干渉光及びこの回折格子により回折される回折光を格子ベクトル方向から見た側面図である。
【図5】 上記本発明の第1の実施の形態の光学式変位測定装置の傾斜面m3上に配置された構成要素を、この傾斜面m3に対して垂直な方向から見た側面図である。
【図6】上記本発明の第1の実施の形態の光学式変位測定装置の回折格子が傾いた場合について説明する為の図である。
【図7】回折格子を通過するレーザ光の光路長を説明する為の図である。
【図8】回折格子に厚みのむらがある場合に、この回折格子を通過する2本のレーザ光の光路長の差を説明する為の図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の光学式変位測定装置の斜視図である。
【図10】上記本発明の第2の実施の形態の光学式変位測定装置の傾斜面m2及び傾斜面m3′上に配置された構成要素を、この傾斜面m2及び傾斜面m3′に対して垂直な方向から見た側面図である。
【図11】上記本発明の第2の実施の形態の光学式変位測定装置の回折格子に入射される可干渉光及びこの回折格子により回折される回折光を格子ベクトル方向から見た側面図である。
【図12】本発明の第3の実施の形態の受光光学系の要部斜視図である。
【図13】本発明の第4の実施の形態の受光光学系の要部斜視図である。
【図14】本発明の第5の実施の形態の受光光学系の要部斜視図である。
【図15】本発明の第1〜第5の実施の形態の光学式変位測定装置に用いられる他の回折格子を説明する為の図である。
【図16】従来の光学式変位測定装置の斜視図である。
【図17】従来の光学式変位測定装置の側面図である。
【図18】従来の他の光学式変位測定装置の斜視図である。
【図19】従来の他の光学式変位測定装置の側面図である。
【図20】従来の更に他の光学式変位測定装置を説明する為の図である。
【図21】上記従来の更に他の光学式変位測定装置の可干渉光源に戻る反射光を説明する為の図である。
【符号の説明】
11 回折格子、40,50,60,70,80 光学式変位測定装置、12可干渉光源、13,67,68 受光素子、21,28,63,83,84 結像素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical displacement measuring device that detects a relative movement position of a movable part such as a machine tool or a semiconductor manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical displacement measuring device using a diffraction grating is known as a device for detecting the relative movement position of a movable part such as a machine tool or a semiconductor manufacturing apparatus.
[0003]
For example, a conventional optical displacement measuring device proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-98302 is shown in FIGS. FIG. 16 is a perspective view schematically showing this conventional optical
[0004]
A conventional optical
[0005]
The laser light emitted from the
[0006]
In such a conventional optical
[0007]
FIG. 18 and FIG. 19 show another conventional optical displacement measuring device proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-98302. FIG. 18 is a perspective view schematically showing a conventional optical
[0008]
A conventional optical
[0009]
The laser light emitted from the
[0010]
In such a conventional optical
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, with the increase in accuracy of machine tools and industrial robots, there has been a demand for an optical displacement measuring apparatus capable of detecting a position with a high resolution of, for example, several tens of nm to several nm.
[0012]
An optical displacement measuring device capable of detecting a position with such a high resolution is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-185415. Here, a conventional optical displacement measuring device proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-185415 is shown in FIG.
[0013]
An optical
[0014]
The two coherent lights divided by the
[0015]
However, in this optical displacement measuring
[0016]
In general, a laser diode is sensitive to return light. If there is return light, oscillation becomes unstable, noise is generated, and the wavelength of emitted laser light becomes unstable. For this reason, in this optical
[0017]
When the diffraction grating is a reflection type, the reflected light = 0th order light. Therefore, when a diffraction grating with low diffraction efficiency is used, a large amount of laser light returns to the laser diode, making it difficult to obtain a stable interference signal.
[0018]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical displacement measuring apparatus capable of stable position detection with high resolution.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, an optical displacement measuring apparatus according to the present invention is irradiated with coherent light, and moves relative to the coherent light in a direction parallel to the lattice vector. A diffraction grating that diffracts;the aboveAn illumination optical system that includes a light emitting unit that emits coherent light and a half mirror that divides the coherent light emitted by the light emitting unit into two coherent lights, and irradiates each coherent light to the diffraction grating. An interference optical system including a half mirror that overlaps and interferes with two diffracted lights obtained by diffracting each coherent light by the diffraction grating;the aboveA light receiving unit that receives two interfered diffracted lights and detects an interference signal, and obtains a phase difference between the two diffracted lights from the interference signal detected by the light receiving unit, and detects a relative movement position of the diffraction grating. Position detecting means, and the light emitting means calculates a difference in optical path length of the two coherent lights to the light receiving means.The interference signal in the light receiving meansEmitting coherent light having coherence that can be detected as a change in the modulation rate of the half mirror of the irradiation optical system and the half mirror of the interference optical system,Interference signalThe modulation rate is maximizedpositionThe irradiation optical system forms the optical paths of the two coherent lights on a plane inclined with respect to a plane perpendicular to the grating plane of the diffraction grating and parallel to the grating vector. The light is irradiated to the same point on the grating surface of the diffraction grating.
[0020]
In this optical displacement measuring device, two optical paths of coherent light are formed in a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the grating surface of the diffraction grating, and the two coherent lights are formed on the grating surface of the diffraction grating. Irradiate the same point. In this optical displacement measuring device, the phase difference between the two diffracted lights generated by the two coherent lights is obtained, and the relative movement position of the diffraction grating is detected.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, as an embodiment to which the present invention is applied, an optical displacement measuring apparatus that detects the position of a movable part such as a machine tool using a diffraction grating will be described.
[0022]
First, in describing an optical displacement measuring apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied, a diffraction grating used in the optical displacement measuring apparatus will be described.
[0023]
As shown in FIG. 1, the
[0024]
Here, the surface on which the grating of the
[0025]
Such a
[0026]
In the present invention, the type of the diffraction grating is not limited, and the diffraction grating is not limited to those in which grooves or the like are mechanically formed, but may be prepared by baking interference fringes on a photosensitive resin, for example.
[0027]
Next, an optical displacement measuring apparatus according to a first embodiment to which the present invention is applied using a
[0028]
FIG. 2 is a schematic perspective view of the optical displacement measuring apparatus according to the first embodiment.
[0029]
Here, one virtual straight line parallel to the grating vector direction on the
[0030]
FIG. 3 shows a side view of the components arranged on the inclined surface m2 as seen from a direction perpendicular to the inclined surface m2. FIG. 4 is a side view of coherent light incident on the
[0031]
As shown in FIGS. 2 and 3, the optical
[0032]
The coherent
[0033]
The irradiation
[0034]
In the irradiation
[0035]
The
[0036]
The coherent light La emitted from the coherent
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
In the optical
[0040]
As shown in FIGS. 2 and 5, the optical
[0041]
The light receiving
[0042]
Since the light receiving
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
The optical
[0048]
In the optical
[0049]
Here, in the optical
[0050]
One end of the grating vector direction of the
[0051]
However, in this optical
[0052]
As a result, in the optical
[0053]
Further, in the optical
[0054]
Further, in this optical
[0055]
Further, in the optical
[0056]
Further, in the optical
[0057]
By the way, in such an optical
[0058]
However, when the incident points of the coherent light La1 and the coherent light La2 are separated from each other by a predetermined distance, if the
[0059]
Hereinafter, the influence when the
[0060]
The intensity of the two diffracted Lb1 and Lb2 lights to be superimposed1, A2Assuming that the amount of movement of the
I = A1 2+ A2 2+ 2A1A2cos (2Kx + δ) (1)
K = 2π / Λ (Λ is the lattice pitch)
The intensity I of this interference signal changes by one period as the
[0061]
For example, let us consider a case where the transmission type diffraction grating provided with a grating inside glass has uneven thickness as shown in FIG. If the refractive index of the glass is n and the distance that the laser light Lx passes from one surface of the glass to the other is L, the optical path length when this laser light Lx passes through the diffraction grating is nL. Since the refractive index of air is approximately 1, the optical path length when the laser beam Lx passes through the diffraction grating is (n−1) compared to when the laser beam Lx passes through the air at the same distance. It becomes longer by L. Accordingly, if the glass thickness of the diffraction grating changes and the distance that the laser beam Lx passes from one surface of the glass to the other changes by L + ΔL, the optical path length changes by (n−1) ΔL. Will be.
[0062]
Based on this, for example, as shown in FIG. 8, one laser beam Lx1 passes through a position where the thickness of the diffraction grating is not uneven, and the other laser beam Lx2 passes through a position where the thickness of the diffraction grating is uneven. About the laser beam of the bookThink. If the length of the laser beam Lx2 passing through the uneven thickness is + ΔL, the difference in optical path length between the two laser beams Lx1 and Lx2 is (n−1) ΔL. Therefore, δ shown in the above equation (1) changes by {(n−1) ΔL} · 2π / λ (λ is the wavelength of beams A and B), and an error occurs in the interference signal. The error amount of position detection at this time is (Λ / 2λ) (n−1). For example, if Λ = 0.55 μm, λ = 0.78 μm, n = 1.5, and ΔL = 1 μm, 0.18 μm. For example, this error is a considerably large value when the position is detected on the order of nanometers.
[0063]
Although the transmission type diffraction grating has been described above as an example, an error similarly occurs when the reflection type diffraction grating is covered with glass, and the grating is not covered with glass. If it is a thing, the change of the laser beam passing distance due to the unevenness becomes the change of the optical path length as it is, and an error occurs.
[0064]
As described above, when the
[0065]
Therefore, in this optical
[0066]
In order to prevent the 0th-order diffracted light and reflected light from entering the irradiation
[0067]
The relationship between the incident angles α and γ of the coherent light and the diffraction angles β and δ of the diffracted light is as shown in the following equations (2) and (3).
[0068]
Sinα + Sinβ = mλ / d (2)
d: Pitch of the diffraction grating
λ: Wavelength of light
m: diffraction order
Sinγ / Sinδ = Cosβ / Cosα (3)
Therefore, when α = β, γ = δ, and when α ≠ β, γ ≠ δ.
[0069]
Next, an optical displacement measuring apparatus according to a second embodiment to which the present invention is applied using a transmission
[0070]
FIG. 9 shows a schematic perspective view of the optical displacement measuring apparatus of the second embodiment.
[0071]
Here, the relationship among the straight line n, the reference plane m1, and the inclined plane m2 is the same as that in the first embodiment. In addition, an angle formed by the reference plane m1 including the straight line n is δ, and an imaginary plane on the opposite side of the inclined plane m2 across the
[0072]
FIG. 10 shows a side view of the components arranged on the inclined surface m2 as seen from a direction perpendicular to the inclined surface m2 and the inclined surface m3 ′. FIG. 11 is a side view of coherent light incident on the
[0073]
The optical displacement measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention is an apparatus that includes a
[0074]
As shown in FIGS. 9 and 10, the optical
[0075]
In the irradiation
[0076]
The
[0077]
In the optical
[0078]
Further, as shown in FIGS. 9 and 10, the optical
[0079]
Since the light receiving
[0080]
The optical
[0081]
In the optical
[0082]
As described above, in the optical
[0083]
The relationship between the incident angles α and γ and the diffraction angles β and δ for preventing the 0th-order diffracted light and reflected light from being mixed into the irradiation
[0084]
Next, an optical displacement measuring apparatus according to a third embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The third embodiment is a partial modification of the components of the first embodiment and the second embodiment. Hereinafter, the first embodiment and the second embodiment will be described. The detailed description of the components that are not modified among the components of the embodiment is omitted.
[0085]
The optical
[0086]
Further, this optical
[0087]
The optical
[0088]
The coherent light La emitted from the coherent
[0089]
The diffracted light Lb 1 diffracted by the
[0090]
The two superimposed diffracted beams Lb1 and Lb2 pass through the quarter-
[0091]
The diffracted beams Lb1 and Lb2 that are reversely polarized circularly polarized light pass through the
[0092]
The
[0093]
The two diffracted beams Lb1 and Lb2 that have passed through the
[0094]
One of the divided beams is further divided into two beams whose polarization directions are orthogonal by the second
[0095]
Here, light obtained by superimposing circularly polarized light rotating in opposite directions can be regarded as linearly polarized light rotating according to the phase difference between the two lights. Therefore, the diffracted light that has passed through the quarter-
[0096]
The light extracted by the third
[0097]
As described above, in the optical
[0098]
Next, an optical displacement measuring apparatus according to a fourth embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is a partial modification of the constituent elements of the third embodiment. Hereinafter, the constituent elements of the third embodiment that are not modified. Detailed description of the elements is omitted.
[0099]
The optical
[0100]
Further, as shown in FIG. 13, the optical
[0101]
The coherent light La emitted from the coherent
[0102]
The diffracted light Lb1 and the diffracted light Lb2 diffracted by the
[0103]
For this reason, two diffracted lights Lb1 and Lb2 whose polarization directions are different by 90 degrees are incident on the first
[0104]
The two diffracted beams Lb1 and Lb2 that have interfered pass through the quarter-
[0105]
The diffracted beams Lb1 and Lb2 that are reversely polarized circularly polarized light pass through the
[0106]
The two diffracted lights Lb1 and Lb2 that have passed through the
[0107]
One beam is further divided into two beams whose polarization directions are orthogonal to each other by the second
[0108]
As described above, in the optical
[0109]
Next, an optical displacement measuring apparatus according to a fifth embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The fifth embodiment is a partial modification of the components of the fourth embodiment, and hereinafter, the configuration of the components of the fourth embodiment that are not modified. Detailed description of the elements is omitted.
[0110]
The optical
[0111]
Further, as shown in FIG. 14, the optical
[0112]
The coherent light La emitted from the coherent
[0113]
The diffracted light Lb1 and the diffracted light Lb2 diffracted by the
[0114]
The diffracted light Lb 1 that is circularly polarized light passes through the
[0115]
The other diffracted light Lb2 passes through the second quarter-
[0116]
The diffracted
[0117]
The diffracted beams Lb1 and Lb2 that are reversely polarized light beams pass through the
[0118]
The
[0119]
One of the divided beams is further divided into two beams whose polarization directions are orthogonal by the second
[0120]
As described above, in the optical
[0121]
The optical displacement measuring devices according to the first to fifth embodiments to which the present invention is applied have been described above. In the optical displacement measuring apparatus of each embodiment, the
[0122]
Moreover, in the optical displacement measuring device of each embodiment, although the
[0123]
In addition, the half mirror, the beam splitter, the imaging element, and the like used in the optical displacement measuring device of each embodiment are not limited to an element or a lens using a thin film, for example, using a diffractive optical element. Also good.
[0124]
In the optical displacement measuring device of each embodiment, the
[0125]
In the optical displacement measuring device of each embodiment, the
[0126]
【The invention's effect】
In the optical displacement measuring apparatus according to the present invention, the optical paths of the two coherent lights are formed in a direction inclined with respect to the direction perpendicular to the grating surface of the diffraction grating, and the two coherent lights are transmitted through the diffraction grating. Irradiate the same point on the lattice plane. In this optical displacement measuring device, the phase difference between the two diffracted lights generated by the two coherent lights is obtained, and the relative movement position of the diffraction grating is detected.
[0127]
As a result, in the optical displacement measuring apparatus according to the present invention, the diffracted light can be superimposed without mixing the 0th-order diffracted light and reflected light from the diffraction grating into the irradiation optical system and the light receiving optical system. Position detection. Further, in the optical displacement measuring device according to the present invention, the position can be measured with high accuracy without causing an error due to the thickness of the diffraction grating and the uneven refractive index.
In addition, half mirrors provided in each of the irradiation optical system and the interference optical system,Interference signalSince the modulation rate is adjusted so as to be maximum, it is possible to prevent a measurement error due to wavelength variation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a diffraction grating used in an optical displacement measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the optical displacement measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view of components arranged on an inclined surface m2 of the optical displacement measuring device according to the first embodiment of the present invention as seen from a direction perpendicular to the inclined surface m2. .
FIG. 4 is a side view of coherent light incident on the diffraction grating and the diffracted light diffracted by the diffraction grating of the optical displacement measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention as seen from the grating vector direction. is there.
FIG. 5 is a side view of components arranged on an inclined surface m3 of the optical displacement measuring device according to the first embodiment of the present invention as seen from a direction perpendicular to the inclined surface m3. .
FIG. 6 is a diagram for explaining a case where the diffraction grating of the optical displacement measuring device according to the first embodiment of the present invention is tilted.
FIG. 7 is a diagram for explaining the optical path length of laser light passing through a diffraction grating.
FIG. 8 is a diagram for explaining a difference in optical path length of two laser beams passing through a diffraction grating when the diffraction grating has uneven thickness.
FIG. 9 is a perspective view of an optical displacement measuring device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows the components disposed on the inclined surface m2 and the inclined surface m3 ′ of the optical displacement measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention with respect to the inclined surface m2 and the inclined surface m3 ′. It is the side view seen from the perpendicular direction.
FIG. 11 is a side view of coherent light incident on the diffraction grating of the optical displacement measuring device according to the second embodiment of the present invention and diffracted light diffracted by the diffraction grating when viewed from the grating vector direction. is there.
FIG. 12 is a perspective view of a main part of a light receiving optical system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view of essential parts of a light receiving optical system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a perspective view of essential parts of a light receiving optical system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram for explaining another diffraction grating used in the optical displacement measuring apparatus according to the first to fifth embodiments of the present invention.
FIG. 16 is a perspective view of a conventional optical displacement measuring device.
FIG. 17 is a side view of a conventional optical displacement measuring device.
FIG. 18 is a perspective view of another conventional optical displacement measuring device.
FIG. 19 is a side view of another conventional optical displacement measuring device.
FIG. 20 is a diagram for explaining another conventional optical displacement measuring device.
FIG. 21 is a diagram for explaining reflected light returning to a coherent light source of still another conventional optical displacement measuring apparatus.
[Explanation of symbols]
11 diffraction grating, 40, 50, 60, 70, 80 optical displacement measuring device, 12 coherent light source, 13, 67, 68 light receiving element, 21, 28, 63, 83, 84 imaging element
Claims (1)
上記可干渉光を発光する発光手段と、
上記発光手段により発光された可干渉光を2つの可干渉光に分割するハーフミラーを備え、上記回折格子に対して各可干渉光を照射する照射光学系と、
上記各可干渉光が上記回折格子により回折されて得られる2つの回折光を重ね合わせ干渉させるハーフミラーを備えた干渉光学系と、
上記干渉した2つの回折光を受光して干渉信号を検出する受光手段と、
上記受光手段が検出した干渉信号から上記2つの回折光の位相差を求めて、上記回折格子の相対移動位置を検出する位置検出手段とを備え、
上記発光手段は、上記2つの可干渉光の上記受光手段までの光路長の差を上記受光手段において上記干渉信号の変調率の変化として検出することが可能な可干渉性を有する可干渉光を発光し、
上記照射光学系のハーフミラー及び上記干渉光学系のハーフミラーは、上記干渉信号の変調率が最大となる位置に調整され、
上記照射光学系は、上記2つの可干渉光の光路を上記回折格子の格子面に垂直かつ格子ベクトルに平行な平面に対して傾いた平面上に形成し、この2つの可干渉光を上記回折格子の格子面上の同一点に照射することを特徴とする光学式変位測定装置。A diffraction grating that is irradiated with coherent light, moves relative to the coherent light in a direction parallel to the grating vector, and diffracts the coherent light;
Light emitting means for emitting said coherent light,
An irradiation optical system that includes a half mirror that divides coherent light emitted by the light emitting means into two coherent lights, and irradiates each coherent light to the diffraction grating;
An interference optical system including a half mirror that superimposes and interferes with two diffracted lights obtained by diffracting each coherent light by the diffraction grating;
Light receiving means for detecting an interference signal by receiving the two diffracted light the interference,
A position detecting means for obtaining a phase difference between the two diffracted lights from the interference signal detected by the light receiving means and detecting a relative movement position of the diffraction grating;
The light emitting means detects coherent light having coherence capable of detecting a difference in optical path length of the two coherent lights to the light receiving means as a change in the modulation rate of the interference signal in the light receiving means. Flash
The half mirror of the irradiation optical system and the half mirror of the interference optical system are adjusted to a position where the modulation rate of the interference signal is maximized,
The irradiation optical system forms an optical path of the two coherent lights on a plane inclined with respect to a plane perpendicular to the grating plane of the diffraction grating and parallel to the grating vector, and diffracts the two coherent lights. An optical displacement measuring device for irradiating the same point on a lattice surface of a lattice.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23454698A JP4154038B2 (en) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | Optical displacement measuring device |
US09/346,180 US6407815B2 (en) | 1998-07-02 | 1999-07-01 | Optical displacement measurement system |
GB9915580A GB2339017B (en) | 1998-07-02 | 1999-07-02 | Optical displacement measurement system |
DE19930687.7A DE19930687B4 (en) | 1998-07-02 | 1999-07-02 | Optical displacement measuring system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23454698A JP4154038B2 (en) | 1998-08-20 | 1998-08-20 | Optical displacement measuring device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000065529A JP2000065529A (en) | 2000-03-03 |
JP4154038B2 true JP4154038B2 (en) | 2008-09-24 |
Family
ID=16972726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23454698A Expired - Fee Related JP4154038B2 (en) | 1998-07-02 | 1998-08-20 | Optical displacement measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4154038B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6093965B2 (en) | 2012-02-17 | 2017-03-15 | 株式会社ミツトヨ | Photoelectric encoder |
-
1998
- 1998-08-20 JP JP23454698A patent/JP4154038B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000065529A (en) | 2000-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4930895A (en) | Encoder for forming interference fringes by re-diffracted lights from an optical type scale and photoelectrically converting the interference fringes to thereby detect the displacement of the scale | |
US8670127B2 (en) | Interferometric encoder systems | |
US8687202B2 (en) | Displacement detecting device | |
JP3158878B2 (en) | Optical encoder | |
JP5095475B2 (en) | Optical displacement measuring device | |
JP5656467B2 (en) | Position detection device | |
JP4023923B2 (en) | Optical displacement measuring device | |
US7738112B2 (en) | Displacement detection apparatus, polarization beam splitter, and diffraction grating | |
US6407815B2 (en) | Optical displacement measurement system | |
US20200378757A1 (en) | Optical angle sensor | |
JP2004144581A (en) | Displacement detecting apparatus | |
JP5695478B2 (en) | Optical displacement measuring device | |
KR100531458B1 (en) | Optical displacement measurement system | |
JP5235554B2 (en) | Optical displacement measuring device | |
JP2547826B2 (en) | Interferometer using multimode semiconductor laser | |
JP4023917B2 (en) | Optical displacement measuring device | |
JP4154038B2 (en) | Optical displacement measuring device | |
JP7141313B2 (en) | Displacement detector | |
CN108931190B (en) | Displacement detection device | |
JP4798911B2 (en) | Diffraction interference type linear scale | |
JP2008249456A (en) | Optical encoder | |
JP2020051782A (en) | Optical angle sensor | |
JP3636888B2 (en) | Encoder | |
JPH0638050B2 (en) | Grating interference displacement detector | |
JP4153235B2 (en) | Light emitting / receiving composite unit and displacement detection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050512 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070402 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070515 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070717 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070925 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071126 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080527 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080707 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120711 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130711 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |