JP6363520B2 - 光学ユニットおよび変位計測装置 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、検出器に不要な光が入射すること抑制し、計測精度を高めることができる変位計測装置およびこれに含まれる光学ユニットを提供することにある。
前記第1回折格子には、光源からの光が入射する。
前記第2回折格子は、前記第1回折格子から出射した回折光がこの第2回折格子に入射することにより干渉光を生成する。
光学手段は、対向する平行な一対の反射面を有する。光学手段は、前記第1回折格子から出射した複数次数の回折光のうち特定の一の次数の回折光である±m次回折光(mは自然数)を、前記一対の反射面でそれぞれ反射させて前記第2回折格子に導くように構成される
本発明では、対向する平行な一対の反射面により±m次回折光がそれぞれ反射させられ、第2回折格子に導かれる。したがって、±m次以外の次数の回折光は、一対の反射面により反射されない光路を通るか、または、たとえ反射されたとしても第2回折格子に入射しない光路を通る。このように、変位計測に不要な次数の回折光が、第2回折格子の後段に設けられる検出器に入射することを抑制できるので、計測精度を高めることができる。
すなわち、一対の反射面が導光部材と一体で構成されている。これにより、この一対の反射面を含む導光部材の製造が容易になり、また、一対の反射面の相対的の位置決めが容易になる。
これにより、計測に不要な0次光が検出器に入射されないので、計測精度を高めることができる。
前記光学ユニットは、前記導光部材と一体で設けられ、前記第1回折格子から出射した0次光を、前記第2回折格子の位置とは異なる位置に導くように反射する反射部材をさらに具備してもよい。
これにより、導光部材および反射部材の製造が容易になり、それらの相対的の位置決めが容易になる。
第1回折格子からの0次光を反射する機能、および第2回折格子からの干渉光を反射する機能を、1つの反射部材で兼用でき、光学ユニットの小型化に寄与する。
前記光学手段は、対向する平行な一対の反射面を有する。前記光学手段は、前記第1回折格子から出射した特定の一の次数の回折光である±m次回折光(mは自然数)のうち、+m次回折光を一対の反射面で反射させるように構成される。また、前記光学手段は、−m次回折光を前記一対の反射面の間を通して、これら±m次回折光を前記第2回折格子に導くように構成される。
前記検出器は、前記干渉光を検出する。
前記演算部は、前記検出器により得られる信号に基づき、前記第1回折格子および前記第2回折格子の相対変位を演算するように構成される。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光学ユニットを備える変位計測装置を示す斜視図である。図2は、図1においてz軸方向から見た変位計測装置を示す。この変位計測装置100Aは、光源12、光学ユニット50、およびPD(光検出器:Photo Detector(または、Photo Diode))40を備える。図2では、光源12、コリメートレンズ14およびアパーチャ部材16の図示が省略されている。
ここで、上記特許文献2に記載の実施例1に係る変位計測装置では、0次光を含む不要な次数の回折光が第2回折格子から生成されるという課題があった。そこで、本発明者らは、第1回折格子および第2回折格子の構造を変えることで、その対策をしようとした。例えば、図3、4は、第1回折格子21および第2回折格子22の構造として、格子線21a、22aによる溝(格子溝)の深さD(図2参照)と、回折効率との関係を示すシミュレーションによるグラフである。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。これ以降の説明では、上記第1の実施形態に係る変位計測装置100Aが含む部材や機能等について実質的に同様の要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。
図8は、本発明の第3の実施形態に係る光学ユニット55を備える変位計測装置を示す斜視図である。
図9は、本発明の第4の実施形態に係る変位計測装置の光学ユニットの構成を示す。光源、PD等の図示は省略されている。
図10は、本発明の第5の実施形態に係る光学ユニットを備える変位計測装置の構成を示す。
[他の種々の実施形態]
21、21'…第1回折格子
22、22'、52…第2回折格子
23…±m次回折光
23A…+m次回折光
23B…−m次回折光
25…±m'次回折光
25A…+m'次回折光
25B…−m'次回折光
26…0次光
27…干渉光
30…光学部材
31、81…導光部材
33、83…反射面
35…プリズムミラー
35a…ミラー部
37…ミラー
40、45…PD
50、55…光学ユニット
100A、100B、100C、100D…変位計測装置
Claims (11)
- 光源からの光が入射する第1回折格子と、
前記第1回折格子から出射した回折光が入射することにより干渉光を生成する第2回折格子と、
対向する平行な一対の反射面とを有し、前記第1回折格子から出射した複数次数の回折光のうち特定の一の次数の回折光である±m次回折光(mは自然数)を、前記一対の反射面でそれぞれ反射させて前記第2回折格子に導くように構成された導光部材と、
前記導光部材の外部に設けられ、前記光源からの光を前記導光部材に導くように反射し、かつ、前記第1回折格子から出射した0次光を、前記第2回折格子の位置とは異なる位置に導くように反射する反射部材と
を具備する光学ユニット。 - 請求項1に記載の光学ユニットであって、
前記導光部材は、前記一対の反射面以外の一側面を有し、
前記反射部材は、前記導光部材の前記一側面に取り付けられることで前記導光部材と一体で設けられる
光学ユニット。 - 請求項1または2に記載の光学ユニットであって、
前記第1回折格子は、反射型の回折格子であり、
前記第2回折格子は、透過型の回折格子である
光学ユニット。 - 請求項1に記載の光学ユニットであって、
前記第1回折格子および前記第2回折格子は、反射型の回折格子であり、
前記導光部材と前記第2回折格子との間に配置され、前記第2回折格子からの前記干渉光を、該干渉光を検出する検出器に導くように反射する第2の反射部材をさらに具備する
光学ユニット。 - 光源からの光が入射する第1回折格子と、
前記第1回折格子から出射した回折光が入射することにより干渉光を生成する第2回折格子と、
対向する平行な一対の反射面とを有し、前記第1回折格子から出射した複数次数の回折光のうち特定の一の次数の回折光である±m次回折光(mは自然数)を、前記一対の反射面でそれぞれ反射させて前記第2回折格子に導くように構成された導光部材と、
前記導光部材の外部に設けられ、前記第1回折格子から出射した0次光を、前記第2回折格子の位置とは異なる位置に導くように反射し、かつ、前記第2回折格子からの前記干渉光を、該干渉光を検出する検出器に導くように反射する反射部材と
を具備する光学ユニット。 - 請求項5に記載の光学ユニットであって、
前記導光部材は、前記一対の反射面以外の一側面を有し、
前記反射部材は、前記導光部材の前記一側面に取り付けられることで前記導光部材と一体で設けられる
光学ユニット。 - 請求項5または6に記載の光学ユニットであって、
前記第1回折格子は、透過型の回折格子であり、
前記第2回折格子は、反射型の回折格子である
光学ユニット。 - 請求項5から7のうちいずれか1項に記載の光学ユニットであって、
前記第2回折格子は、反射型の回折格子であり、
前記反射部材は、
前記0次光を反射する第1の面と、
前記第1の面の反対側に設けられ、前記干渉光を反射する第2の面と
を有する
光学ユニット。 - 光源からの光が入射する第1回折格子と、
前記第1回折格子から出射した回折光が入射することにより干渉光を生成する第2回折格子と、
対向する平行な一対の反射面を有し、前記第1回折格子から出射した特定の一の次数の回折光である±m次回折光(mは自然数)のうち、+m次回折光を一対の反射面で反射させ、かつ、−m次回折光を前記一対の反射面の間を通して、これら±m次回折光を前記第2回折格子に導くように構成された光学手段と
を具備する光学ユニット。 - 光源と、
前記光源からの光が入射する第1回折格子と、
前記第1回折格子から出射された回折光が入射することにより干渉光を生成する第2回折格子と、
対向する平行な一対の反射面を有し、前記第1回折格子から出射した複数次数の回折光のうち特定の一の次数の回折光である±m次回折光(mは自然数)を、前記一対の反射面でそれぞれ反射させて前記第2回折格子に導くように構成された導光部材と、
前記導光部材の外部に設けられ、前記光源からの光を前記導光部材に導くように反射し、かつ、前記第1回折格子から出射した0次光を、前記第2回折格子の位置とは異なる位置に導くように反射する反射部材と、
前記干渉光を検出する検出器と、
前記検出器により得られる信号に基づき、前記第1回折格子および前記第2回折格子の相対変位を演算する演算部と
を具備する変位計測装置。 - 光源と、
前記光源からの光が入射する第1回折格子と、
前記第1回折格子から出射された回折光が入射することにより干渉光を生成する第2回折格子と、
対向する平行な一対の反射面を有し、前記第1回折格子から出射した複数次数の回折光のうち特定の一の次数の回折光である±m次回折光(mは自然数)を、前記一対の反射面でそれぞれ反射させて前記第2回折格子に導くように構成された導光部材と、
前記干渉光を検出する検出器と、
前記導光部材の外部に設けられ、前記第1回折格子から出射した0次光を、前記第2回折格子の位置とは異なる位置に導くように反射し、かつ、前記第2回折格子からの前記干渉光を前記検出器に導くように反射する反射部材と、
前記検出器により得られる信号に基づき、前記第1回折格子および前記第2回折格子の相対変位を演算する演算部と
を具備する変位計測装置。
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