JPH01284715A - エンコーダー - Google Patents
エンコーダーInfo
- Publication number
- JPH01284715A JPH01284715A JP63113081A JP11308188A JPH01284715A JP H01284715 A JPH01284715 A JP H01284715A JP 63113081 A JP63113081 A JP 63113081A JP 11308188 A JP11308188 A JP 11308188A JP H01284715 A JPH01284715 A JP H01284715A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- diffraction grating
- beam splitter
- reflected
- polarized light
- 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.)
- Granted
Links
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 12
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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ーに関し、特に移動物体に取付けた
回折格子に可干渉性光束を入射させ該回折格子からの回
折光を互いに干渉させて干渉縞を形成し、干渉縞の明暗
の縞を計数することによって回折格子の移動量、即ち移
動物体の移動量を測定スるロータリーエンコーダーやリ
ニアエンコーダー等のエンコーダーに関するものである
。
回折格子に可干渉性光束を入射させ該回折格子からの回
折光を互いに干渉させて干渉縞を形成し、干渉縞の明暗
の縞を計数することによって回折格子の移動量、即ち移
動物体の移動量を測定スるロータリーエンコーダーやリ
ニアエンコーダー等のエンコーダーに関するものである
。
（従来の技術）
近年ＮＣ工作機械や半導体焼付装置等の精密機械に右い
ては１μｍ以下（サブミクロン）の単位で測定すること
のできる精密な測定器が要求されている。従来よりサブ
ミクロンの単位で測定することのできる測定器としては
、レーザー等の可干渉性光束を用い、移動物体からの回
折光より干渉縞を形成させ、該干渉縞を利用したロータ
リーエンコーダーやリニアエンコーダーが良く知られて
いる。
ては１μｍ以下（サブミクロン）の単位で測定すること
のできる精密な測定器が要求されている。従来よりサブ
ミクロンの単位で測定することのできる測定器としては
、レーザー等の可干渉性光束を用い、移動物体からの回
折光より干渉縞を形成させ、該干渉縞を利用したロータ
リーエンコーダーやリニアエンコーダーが良く知られて
いる。
第６図は従来のリニアエンコーダーの一例の構成図であ
る。同図において１はレーザー、２はコリメーターレン
ズ、３は不図示の移動物体に取付けた格子ピッチｄの回
折格子であり、例えば矢印の方向に速度Ｖで移動してい
る。５１．５□は各々属波長板、４．．４２は回折格子
３の傾きによって生ずる再回折光の軸ずれを防止する為
のダハプリズム、又はコーナーキューブ反射鏡、６はビ
ームスプリッタ−１７，，７，は偏光板で各々偏光軸は
互いに直交しており、更にイ波長板５、．５２の偏光軸
と４５度の角度をなすように配置されている。８８，８
□は各々受光素子である。
る。同図において１はレーザー、２はコリメーターレン
ズ、３は不図示の移動物体に取付けた格子ピッチｄの回
折格子であり、例えば矢印の方向に速度Ｖで移動してい
る。５１．５□は各々属波長板、４．．４２は回折格子
３の傾きによって生ずる再回折光の軸ずれを防止する為
のダハプリズム、又はコーナーキューブ反射鏡、６はビ
ームスプリッタ−１７，，７，は偏光板で各々偏光軸は
互いに直交しており、更にイ波長板５、．５２の偏光軸
と４５度の角度をなすように配置されている。８８，８
□は各々受光素子である。
同図においてレーザー１からの光束はコリメーターレン
ズ２により略平行光束となり回折格子３に入射する。回
折格子３で回折された正と負のｍ次の回折光は属波長板
５１．５□を介してコーナーキューブ反射鏡４．．４□
で反射させて、回折格子３に再度人射し再び正と負のｍ
次の回折光となって重なり合いビームスプリッタ−６で
２光束に分割されて偏光板７８，７□を介して受光素子
８．．８２に入射する。
ズ２により略平行光束となり回折格子３に入射する。回
折格子３で回折された正と負のｍ次の回折光は属波長板
５１．５□を介してコーナーキューブ反射鏡４．．４□
で反射させて、回折格子３に再度人射し再び正と負のｍ
次の回折光となって重なり合いビームスプリッタ−６で
２光束に分割されて偏光板７８，７□を介して受光素子
８．．８２に入射する。
ここで受光素子８．．８２に入射する光束は％波長板５
．，５２と偏光板７１，７□の組み合わせによって互い
に９０度の位相差がつけられ、回折格子３の移動方向の
弁別に用いられている。そして受光素子８．．８２で受
光される干渉縞の明暗の縞を計数することにより回折格
子３の移動量を求めている。
．，５２と偏光板７１，７□の組み合わせによって互い
に９０度の位相差がつけられ、回折格子３の移動方向の
弁別に用いられている。そして受光素子８．．８２で受
光される干渉縞の明暗の縞を計数することにより回折格
子３の移動量を求めている。
第６図に示すリニアエンコーダーは光束の回折格子３へ
の再入射なダハプリズムやコーナーキューブ反射鏡等の
反射手段を用いて行っている。これによりレーザー１の
波長が例えば周囲温度変化等により変化し、回折格子３
からの回折角度が変化しても必ず同じ角度で再度回折格
子３を照射し、２つの再回折光が必ず重なり合うように
し、受光素子８．．８２からの出力信号のＳ／Ｎ比を良
好に維持している。
の再入射なダハプリズムやコーナーキューブ反射鏡等の
反射手段を用いて行っている。これによりレーザー１の
波長が例えば周囲温度変化等により変化し、回折格子３
からの回折角度が変化しても必ず同じ角度で再度回折格
子３を照射し、２つの再回折光が必ず重なり合うように
し、受光素子８．．８２からの出力信号のＳ／Ｎ比を良
好に維持している。
しかしながらダハプリズムやコーナーキューブ反射鏡等
の反射手段を配置する際には０次の回折光を遮らない位
置に配置する必要がある。例えば回折格子３の格子ピッ
チが３．２μｍ、レーザー１の使用波長が０．７８μｍ
とし第１次回折光を利用したとすれば回折角度は５ｉｎ
−’ （０，７８７３，２） ＝ １４．２度となる。
の反射手段を配置する際には０次の回折光を遮らない位
置に配置する必要がある。例えば回折格子３の格子ピッ
チが３．２μｍ、レーザー１の使用波長が０．７８μｍ
とし第１次回折光を利用したとすれば回折角度は５ｉｎ
−’ （０，７８７３，２） ＝ １４．２度となる。
０次回折光と反射手段を分離するための回折格子３の光
束入射位置での法泉（０次回折光方向）と例えば１５ｍ
ｍ１ｌれた位置に配置したとすると反射手段を回折格子
３から１５／１ａｎ１４．２’−５９（ｍｍ）離れた位
置に配置しなければならない。従ってダハプリズムやコ
ーナーキューブ反射鏡を用いると装置全体がどうしても
大型化してしまうか、又、一般にダハプリズムやコーナ
ーキューブ反射鏡は加工精度が高く製作が難しい等の欠
点がある。
束入射位置での法泉（０次回折光方向）と例えば１５ｍ
ｍ１ｌれた位置に配置したとすると反射手段を回折格子
３から１５／１ａｎ１４．２’−５９（ｍｍ）離れた位
置に配置しなければならない。従ってダハプリズムやコ
ーナーキューブ反射鏡を用いると装置全体がどうしても
大型化してしまうか、又、一般にダハプリズムやコーナ
ーキューブ反射鏡は加工精度が高く製作が難しい等の欠
点がある。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は従来のダハプリズムやコーナーキューブ反射鏡
等を用いる代わりに焦点面近傍に反射鏡を配置した集光
系を用いることにより装置全体の小型化、及び製作上の
容易さを図ると共に偏光ビームスプリッタ−及び１／４
波長板の軸方向を適切に配置することにより、受光素子
に不要な回折光が入射しないようにし検出積度の向上を
図ったエンコー’ｊ−、例１ｆロータリーエンコーダー
やリニアエンコーダーの提供を目的とする。
等を用いる代わりに焦点面近傍に反射鏡を配置した集光
系を用いることにより装置全体の小型化、及び製作上の
容易さを図ると共に偏光ビームスプリッタ−及び１／４
波長板の軸方向を適切に配置することにより、受光素子
に不要な回折光が入射しないようにし検出積度の向上を
図ったエンコー’ｊ−、例１ｆロータリーエンコーダー
やリニアエンコーダーの提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段）
可干渉性光束を回折格子に入射させ、該回折格子からの
回折光を再度前記回折格子に入射させ、該回折格子から
の回折光より干渉縞を形成し、該干渉縞を光電変換する
ことにより前記回折格子の移動状態を測定するエンコー
ダーにおいて、該可干渉性光束を該回折格子に入射させ
る際、偏光ビームスプリッタ−で２光束に分割し、該２
光束の各々を入射光に対する進相軸を互いに同一方向に
配置した１／４波長板を介して前記回折格子のほぼ同一
位置に相異なる方向から入射させることである。
回折光を再度前記回折格子に入射させ、該回折格子から
の回折光より干渉縞を形成し、該干渉縞を光電変換する
ことにより前記回折格子の移動状態を測定するエンコー
ダーにおいて、該可干渉性光束を該回折格子に入射させ
る際、偏光ビームスプリッタ−で２光束に分割し、該２
光束の各々を入射光に対する進相軸を互いに同一方向に
配置した１／４波長板を介して前記回折格子のほぼ同一
位置に相異なる方向から入射させることである。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図である。同
図において第６図に示す要素と同一のものには同符番を
付しである。第１図において９は偏光ビームスプリッタ
−１５１，５２は各々イ波長板である。属波長板５３．
５□は後述するようにその進相軸が互いに同一方向を向
き、かつ偏光ビームスプリッタ−９に対して所定方向に
配置されている。
図において第６図に示す要素と同一のものには同符番を
付しである。第１図において９は偏光ビームスプリッタ
−１５１，５２は各々イ波長板である。属波長板５３．
５□は後述するようにその進相軸が互いに同一方向を向
き、かつ偏光ビームスプリッタ−９に対して所定方向に
配置されている。
１０１．１０２は反射鏡、１１は端面結像型の屈折率分
布型の光学部材で、一方の端に反射膜ｌ２が施されてい
る。光学部材１１と反射膜１２より集光系２０を構成し
ている。
布型の光学部材で、一方の端に反射膜ｌ２が施されてい
る。光学部材１１と反射膜１２より集光系２０を構成し
ている。
本実施例ではレーザー１か、らの可干渉性光束をコリメ
ーターレンズ２によて略平行光束とし、偏光ビームスプ
リッタ−９に入射させ直線偏光の透過光束と同じく直線
偏光の反射光束の２つの光束に分割している。このとき
レーザー１の出射光束の直線偏光方位が偏光ビームスプ
リッタ−９に対して４５度となるようにレーザー１の取
付位置を調整している。これにより偏光ビームスプリッ
タ−９からの透過光束と反射光束の強度比が略１：１と
なるようにしている。
ーターレンズ２によて略平行光束とし、偏光ビームスプ
リッタ−９に入射させ直線偏光の透過光束と同じく直線
偏光の反射光束の２つの光束に分割している。このとき
レーザー１の出射光束の直線偏光方位が偏光ビームスプ
リッタ−９に対して４５度となるようにレーザー１の取
付位置を調整している。これにより偏光ビームスプリッ
タ−９からの透過光束と反射光束の強度比が略１：１と
なるようにしている。
そして偏光ビームスプリッタ−９からの反射光束と透過
光束をイ波長板５．，５２を介して円偏光とし、反射鏡
１０．．１０□で反射させて回折格子３に入射させる際
、対象とする回折格子３からのｍ次回折光が回折格子３
から略垂直に反射するように入射させている。
光束をイ波長板５．，５２を介して円偏光とし、反射鏡
１０．．１０□で反射させて回折格子３に入射させる際
、対象とする回折格子３からのｍ次回折光が回折格子３
から略垂直に反射するように入射させている。
即ち回折格子３の格子ピッチをＰ、可干渉性光束の波長
をλ、ｍを整数とし、可干渉性光束の回折格子３への入
射角度を０１としたときθ、ｌｌ”＝ ５ｉｎ−’（
ｍ入／ Ｐ ） −−−−−−（１）となるように入
射させている。
をλ、ｍを整数とし、可干渉性光束の回折格子３への入
射角度を０１としたときθ、ｌｌ”＝ ５ｉｎ−’（
ｍ入／ Ｐ ） −−−−−−（１）となるように入
射させている。
回折格子３から略垂直に射出したｍ次回折光を光学部材
１１に入射させている。光学部材１１の焦点面近傍には
反射膜１２が施されているので、入射した光束は第２図
に示すように反射膜１２で反射した後、元の光路を戻り
光学部材１１から射出し、再度回折格子３に入射する。
１１に入射させている。光学部材１１の焦点面近傍には
反射膜１２が施されているので、入射した光束は第２図
に示すように反射膜１２で反射した後、元の光路を戻り
光学部材１１から射出し、再度回折格子３に入射する。
そして回折格子３で再度回折されたｍ次の反射回折光は
元の光路を戻り、反射鏡１０．．１０２で反射し、属波
長板５１．５□を透過し偏光ビームスプリッタ−９に再
入射する。
元の光路を戻り、反射鏡１０．．１０２で反射し、属波
長板５１．５□を透過し偏光ビームスプリッタ−９に再
入射する。
このとき再回折光は％波長板５．，５２を往復している
ので、偏光ビームスプリッタ−９で最初反射した光束は
再入射するときは偏光ビームスプリッタ−９に対して偏
光方位が９０度異なフている為、透過するようになる。
ので、偏光ビームスプリッタ−９で最初反射した光束は
再入射するときは偏光ビームスプリッタ−９に対して偏
光方位が９０度異なフている為、透過するようになる。
逆に偏光ビームスプリッタ−９で最初透過した光束は再
入射したとき反射されるようになる。
入射したとき反射されるようになる。
こうして偏光ビームスプリッタ−９で２つの回折光を重
なり合わせイ波長板５３を介した後、円偏光とし、ビー
ムスプリッタ−７６で２つの光束に分割し、各々偏光板
７１，７□を介した後、直線偏光とし受光素子８１．８
゜に各々入射させている。
なり合わせイ波長板５３を介した後、円偏光とし、ビー
ムスプリッタ−７６で２つの光束に分割し、各々偏光板
７１，７□を介した後、直線偏光とし受光素子８１．８
゜に各々入射させている。
尚、（１）式の角度θ１は回折光が集光系２０に入射し
、再度回折格子３に入射出来る程度の範囲内であれば良
いことを示している。
、再度回折格子３に入射出来る程度の範囲内であれば良
いことを示している。
本実施例においてｍ次の回折光の位相は回折格子が１ピ
ツチ移動すると２ｍπだけ変化する。
ツチ移動すると２ｍπだけ変化する。
従って受光素子８．．８２からは正と負のｍ次の回折を
２回ずつ受けた光束の干渉を受光している為１回折格子
が格子の１ピッチ分移動すると４ｍ個の正弦波信号が得
られる。
２回ずつ受けた光束の干渉を受光している為１回折格子
が格子の１ピッチ分移動すると４ｍ個の正弦波信号が得
られる。
例えば回折格子３のピッチ３．２μｍ、回折光として１
次（ｍ＝１）を利用したとすれば回折格子３が３．２μ
ｍ移動したとき受光素子８Ｉ、８□からは４個の正弦波
信号が得られる。即ち正弦波１個当りの分解能として回
折格子３のピッチのイ即ち３．２７４＝ ０．８μｍが
得られる。
次（ｍ＝１）を利用したとすれば回折格子３が３．２μ
ｍ移動したとき受光素子８Ｉ、８□からは４個の正弦波
信号が得られる。即ち正弦波１個当りの分解能として回
折格子３のピッチのイ即ち３．２７４＝ ０．８μｍが
得られる。
第７図は本実施例における偏光ビームスプリッタ−９の
偏光方位と属波長板５□、５□の進相軸（速い軸）との
位置関係について示した説明図である。同図に示すよう
にイ波長板５．，５２は、その進相軸（速い軸）が、偏
光ビームスプリッタ−９を反射・透過した直線偏光の偏
光方位に対して４５°方向に設定されており、かつ％波
長板５Ｉ、５□の進相軸が互いに同一方向に設定されて
いる。即ち、偏光ビームスプリッタ−９で反射した光束
はイ波長板５．を透過して右回りの円偏光となって回折
格子３に入射し、集光系２０で反射して戻ってくるｍ次
回折光が％波長板５．を再度透過すると、往路とは直交
した方向に振動する直線偏光となって偏光ビームスプリ
ッタ−９を透過し、受光部に導光される。
偏光方位と属波長板５□、５□の進相軸（速い軸）との
位置関係について示した説明図である。同図に示すよう
にイ波長板５．，５２は、その進相軸（速い軸）が、偏
光ビームスプリッタ−９を反射・透過した直線偏光の偏
光方位に対して４５°方向に設定されており、かつ％波
長板５Ｉ、５□の進相軸が互いに同一方向に設定されて
いる。即ち、偏光ビームスプリッタ−９で反射した光束
はイ波長板５．を透過して右回りの円偏光となって回折
格子３に入射し、集光系２０で反射して戻ってくるｍ次
回折光が％波長板５．を再度透過すると、往路とは直交
した方向に振動する直線偏光となって偏光ビームスプリ
ッタ−９を透過し、受光部に導光される。
一方、偏光ビームスプリッタ−９を最初透過した光束は
昼波長板５２を透過して左回りの円偏光となって回折格
子３に入射し、集光系２０で反射して戻ってくる一ｍ次
回折光がイ波長板５□を再反透過すると、往路とは直交
方向の直線偏光となって偏光ビームスプリッタ−９で反
射し、受光部に導光される。回折格子３に（１）式で表
わされる角度θ、で２光束を入射させると、回折格子３
による正反射光（０次反射回折光）が、±ｍ次の往復回
折光の光路に重なり合って偏光ビームスプリッタ−９に
入射する。ここで、イ波長板５１と５□の進相軸は同一
方向に設定されているので、最初偏光ビームスプリッタ
−９で反射して％波長板５．を透過して右回りの円偏光
となって回折格子３で正反射した光束は嵐波長板５□を
透過すると、イ波長板５１に入射したときとは直交する
方向の直線偏光となるので該直線偏光は偏光ビームスプ
リッタ−９を透過する。従って、この光束は受光部には
入らない。最初偏光ビームスプリッタ−９を透過して回
折格子で正反射した光束についても同様に受光部には入
らない。
昼波長板５２を透過して左回りの円偏光となって回折格
子３に入射し、集光系２０で反射して戻ってくる一ｍ次
回折光がイ波長板５□を再反透過すると、往路とは直交
方向の直線偏光となって偏光ビームスプリッタ−９で反
射し、受光部に導光される。回折格子３に（１）式で表
わされる角度θ、で２光束を入射させると、回折格子３
による正反射光（０次反射回折光）が、±ｍ次の往復回
折光の光路に重なり合って偏光ビームスプリッタ−９に
入射する。ここで、イ波長板５１と５□の進相軸は同一
方向に設定されているので、最初偏光ビームスプリッタ
−９で反射して％波長板５．を透過して右回りの円偏光
となって回折格子３で正反射した光束は嵐波長板５□を
透過すると、イ波長板５１に入射したときとは直交する
方向の直線偏光となるので該直線偏光は偏光ビームスプ
リッタ−９を透過する。従って、この光束は受光部には
入らない。最初偏光ビームスプリッタ−９を透過して回
折格子で正反射した光束についても同様に受光部には入
らない。
更に集光系２０で反射し、回折格子３に再度入射して発
生した回折光のうち、往路を戻るｍ次回折光の反対符号
の−ｍ次回折光が反対側の光路に重なり合って偏光ビー
ムスプリッタ−９に入射するか、属波長板５１と５□の
軸を前記のように設定することにより、上記正反射光と
同様に受光部に入射するのを防止している。つまり、イ
波長板５、．５２の進相軸を同一方向に設定することに
よって、信号光となる±ｍ次の往復回折光のみが受光部
に入り、正反射光及びｍ次回折抜に−ｍ次回折した光及
び−ｍ次回折抜に±ｍ次回折した光は、いずれも受光部
に入ることはない。このように本実施例では受光素子８
．．８□の出力信号のＳ／Ｎ比は低下を防止し、高１ｎ
度の検出を可能としている。
生した回折光のうち、往路を戻るｍ次回折光の反対符号
の−ｍ次回折光が反対側の光路に重なり合って偏光ビー
ムスプリッタ−９に入射するか、属波長板５１と５□の
軸を前記のように設定することにより、上記正反射光と
同様に受光部に入射するのを防止している。つまり、イ
波長板５、．５２の進相軸を同一方向に設定することに
よって、信号光となる±ｍ次の往復回折光のみが受光部
に入り、正反射光及びｍ次回折抜に−ｍ次回折した光及
び−ｍ次回折抜に±ｍ次回折した光は、いずれも受光部
に入ることはない。このように本実施例では受光素子８
．．８□の出力信号のＳ／Ｎ比は低下を防止し、高１ｎ
度の検出を可能としている。
本実施例における集光系２０は焦点面近傍に反射面を配
置している為に例えばレーザー光の発振波長の変化に伴
う回折角が微少変化して集光レンズへの入射角が多少変
化しても、略同じ光路で戻すことができる。これにより
２つの正と負の回折光を重なり合わせ受光素子８．．８
２の出力信号のＳ／Ｎ比の低下を防止している。
置している為に例えばレーザー光の発振波長の変化に伴
う回折角が微少変化して集光レンズへの入射角が多少変
化しても、略同じ光路で戻すことができる。これにより
２つの正と負の回折光を重なり合わせ受光素子８．．８
２の出力信号のＳ／Ｎ比の低下を防止している。
又、本実施例では可干渉性光束の回折格子３への入射角
度を前述の如く設定すると共に集光系を用いることによ
り装置全体の小型化を図っている。
度を前述の如く設定すると共に集光系を用いることによ
り装置全体の小型化を図っている。
例えば回折格子３の格子ピッチ３．２μｍ、レーザー１
の波長を０．７８μとすれば、±１次の回折光の回折角
度は先に述べたように１４．２度である。そこで光学部
材１１として直径２ｍｍ程度・の屈折率分布型レンズを
用いて、±１次の回折光のみを反射させる場合、回折格
子３から、レンズ１１までの距離は２／１ａｎ１４．２
’＝ ７．９ａｍとなり、８ｒｏｍ程度離せばよく、装
置全体を極めて小型に構成することができる。
の波長を０．７８μとすれば、±１次の回折光の回折角
度は先に述べたように１４．２度である。そこで光学部
材１１として直径２ｍｍ程度・の屈折率分布型レンズを
用いて、±１次の回折光のみを反射させる場合、回折格
子３から、レンズ１１までの距離は２／１ａｎ１４．２
’＝ ７．９ａｍとなり、８ｒｏｍ程度離せばよく、装
置全体を極めて小型に構成することができる。
尚、本実施例では光学部材１１として屈折率分布型レン
ズを用いているが、第３図のように集光レンズ１３と反
射鏡１４の組み合わせで構成しても良い。
ズを用いているが、第３図のように集光レンズ１３と反
射鏡１４の組み合わせで構成しても良い。
又、本実施例に右いては反射回折光を用いているが第４
図のように集光系２０を配置して透過回折光を利用して
も良い。
図のように集光系２０を配置して透過回折光を利用して
も良い。
第５図は本発明の別の実施例である。同図に右いて第１
図の要素と同一要素には同符番な付しである。第５図に
おいて１５は偏光プリズムで。
図の要素と同一要素には同符番な付しである。第５図に
おいて１５は偏光プリズムで。
第１図の実施例における偏光ビームスプリッタ−９と同
一の機能を有するものである。又、１６は折り返しプリ
ズムで、第１図の実施例における反射鏡１０．．１０□
の組み合わせと同一の機能を有している。
一の機能を有するものである。又、１６は折り返しプリ
ズムで、第１図の実施例における反射鏡１０．．１０□
の組み合わせと同一の機能を有している。
本実施例ではレーザー１からの光束をコリメーターレン
ズ２により略平行光とし、偏光プリズム１５に入射させ
ている。偏光プリズム１５に入射させた光束は反射面１
５ａ、１５ｂで反射させた後、偏光ビーム分割面１５ｃ
で反射光束Ｌｌと透過光束Ｌ２の２つの光束に分割して
いる。反射光束Ｌ１と透過光束Ｌ２は各々反射面１５ａ
。
ズ２により略平行光とし、偏光プリズム１５に入射させ
ている。偏光プリズム１５に入射させた光束は反射面１
５ａ、１５ｂで反射させた後、偏光ビーム分割面１５ｃ
で反射光束Ｌｌと透過光束Ｌ２の２つの光束に分割して
いる。反射光束Ｌ１と透過光束Ｌ２は各々反射面１５ａ
。
１５ｄで反射し、面１５ｂより射出して、％波長板５．
，５．を透過した後、折り返しプリズム１６で所定角度
屈折させ、回折格子３に前述の条件を満足するように各
々入射させている。
，５．を透過した後、折り返しプリズム１６で所定角度
屈折させ、回折格子３に前述の条件を満足するように各
々入射させている。
そして回折格子３で回折した所定次数の回折光を集光系
２０を介し、再度回折格子３に入射させ、回折格子３か
らの２つの再回折光を折り返しプリズム１６と偏光プリ
ズム１５を介し重ね合わせた後、第１図の実施例と同様
に電波長板５３を透過させ、ビームスプリッタ−６で２
つの光束に分割して各々偏光板７．．７２を介した後、
受光素子８．．８２で各々受光している。
２０を介し、再度回折格子３に入射させ、回折格子３か
らの２つの再回折光を折り返しプリズム１６と偏光プリ
ズム１５を介し重ね合わせた後、第１図の実施例と同様
に電波長板５３を透過させ、ビームスプリッタ−６で２
つの光束に分割して各々偏光板７．．７２を介した後、
受光素子８．．８２で各々受光している。
尚、以上の各実施例ではリニアエンコーダーについて説
明したがロータリーエンコーダーについても全く同様に
適用することができる。
明したがロータリーエンコーダーについても全く同様に
適用することができる。
（発明の効果）
本発明によれば可干渉性光束を偏光ビームスプリッタ−
で２つの直線偏光に分割した後、該２つの光束を所定の
方向に進相軸を向けた％波長板を通過させた後、該２つ
の光束の回折格子への入射角を前述の如く設定すると共
に焦点面近傍に反射面を配置した集光系を利用すること
により、受光部に不要な回折光が入射するのを防止し、
装置全体の小型化を図った高精度のエンコーダーを達成
することができる。
で２つの直線偏光に分割した後、該２つの光束を所定の
方向に進相軸を向けた％波長板を通過させた後、該２つ
の光束の回折格子への入射角を前述の如く設定すると共
に焦点面近傍に反射面を配置した集光系を利用すること
により、受光部に不要な回折光が入射するのを防止し、
装置全体の小型化を図った高精度のエンコーダーを達成
することができる。
第１図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第２図、
第３図は各々第１図の一部分の光学作用の説明図、第４
図は第１図の実施例において一部変更したときの部分説
明図、第５図は本発明の他の実施例の光学系の概略図、
第６図は従来のリニアエンコーダーの説明図、第７図は
本発明のエンコーダーにおける偏光ビームスプリッタ−
の偏光方位と電波長板の軸方位との関係を示す説明図で
ある。 図中、１はレーザー、２はコリメーターレンズ、３は回
折格子、４０，４□はコーナーキューブ反射鏡、５．．
５２．５３はイ波長板、６はビームスプリッタ−１７１
，７□は偏光板、８１．８゜は受光素子、９は偏光ビー
ムスプリッタ−１１０，，１０２は反射鏡、２０は集光
系である。 躬 １ 図 ８■ 鵠２図 竿３図 窮斗図 高 ５ 図 稟 ６ 図 ｐ５
第３図は各々第１図の一部分の光学作用の説明図、第４
図は第１図の実施例において一部変更したときの部分説
明図、第５図は本発明の他の実施例の光学系の概略図、
第６図は従来のリニアエンコーダーの説明図、第７図は
本発明のエンコーダーにおける偏光ビームスプリッタ−
の偏光方位と電波長板の軸方位との関係を示す説明図で
ある。 図中、１はレーザー、２はコリメーターレンズ、３は回
折格子、４０，４□はコーナーキューブ反射鏡、５．．
５２．５３はイ波長板、６はビームスプリッタ−１７１
，７□は偏光板、８１．８゜は受光素子、９は偏光ビー
ムスプリッタ−１１０，，１０２は反射鏡、２０は集光
系である。 躬 １ 図 ８■ 鵠２図 竿３図 窮斗図 高 ５ 図 稟 ６ 図 ｐ５
Claims (1)
- 可干渉性光束を回折格子に入射させ、該回折格子からの
回折光を再度前記回折格子に入射させ、該回折格子から
の回折光より干渉縞を形成し、該干渉縞を光電変換する
ことにより前記回折格子の移動状態を測定するエンコー
ダーにおいて、該可干渉性光束を該回折格子に入射させ
る際、偏光ビームスプリッターで２光束に分割し、該２
光束の各々を入射光に対する進相軸を互いに同一方向に
配置した１／４波長板を介して前記回折格子のほぼ同一
位置に相異なる方向から入射させることを特徴とするエ
ンコーダー。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63113081A JPH0718714B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | エンコーダー |
| US07/346,701 US5000542A (en) | 1988-05-10 | 1989-05-03 | Optical type encoder |
| DE3915143A DE3915143C2 (de) | 1988-05-10 | 1989-05-09 | Optischer Geber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63113081A JPH0718714B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | エンコーダー |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6180959A Division JP2629606B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | エンコーダー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01284715A true JPH01284715A (ja) | 1989-11-16 |
| JPH0718714B2 JPH0718714B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=14603000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63113081A Expired - Fee Related JPH0718714B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | エンコーダー |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5000542A (ja) |
| JP (1) | JPH0718714B2 (ja) |
| DE (1) | DE3915143C2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2683117B2 (ja) * | 1989-10-31 | 1997-11-26 | キヤノン株式会社 | エンコーダー |
| JP3034899B2 (ja) * | 1990-04-09 | 2000-04-17 | 日本電信電話株式会社 | エンコーダ |
| JP3109900B2 (ja) * | 1992-04-21 | 2000-11-20 | キヤノン株式会社 | 測定装置 |
| US5231536A (en) * | 1992-05-01 | 1993-07-27 | Xrl, Inc. | Robust, LED illumination system for OCR of indicia on a substrate |
| US5424829A (en) * | 1992-09-02 | 1995-06-13 | Mitutoyo Corporation | Apparatus wherein diffracted light does not return to the source |
| GB2270379B (en) * | 1992-09-02 | 1997-01-22 | Mitutoyo Corp | Lattice interference-type displacement detection equipment |
| JPH074993A (ja) * | 1993-03-23 | 1995-01-10 | Ricoh Co Ltd | エンコーダ装置 |
| US5442172A (en) * | 1994-05-27 | 1995-08-15 | International Business Machines Corporation | Wavefront reconstruction optics for use in a disk drive position measurement system |
| US6399940B1 (en) | 1999-05-10 | 2002-06-04 | Fanuc America Corporation | Optical rotary position encoder |
| US7057741B1 (en) | 1999-06-18 | 2006-06-06 | Kla-Tencor Corporation | Reduced coherence symmetric grazing incidence differential interferometer |
| DE10235669B4 (de) * | 2002-08-03 | 2016-11-17 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung |
| DE102004053082A1 (de) * | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesssystem |
| JP4722474B2 (ja) * | 2004-12-24 | 2011-07-13 | 株式会社ミツトヨ | 変位検出装置 |
| JP4852318B2 (ja) * | 2006-02-20 | 2012-01-11 | 株式会社マグネスケール | 変位検出装置、偏光ビームスプリッタ及び回折格子 |
| JP6427399B2 (ja) * | 2014-04-14 | 2018-11-21 | Dmg森精機株式会社 | 変位検出装置 |
| US10120196B2 (en) | 2016-09-30 | 2018-11-06 | National Taiwan University Of Science And Technology | Optical device |
| CN113566714B (zh) * | 2021-07-29 | 2022-09-20 | 同济大学 | 一种自溯源型光栅干涉精密位移测量系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3726595A (en) * | 1970-01-07 | 1973-04-10 | Canon Kk | Method for optical detection and/or measurement of movement of a diffraction grating |
| DE2003492A1 (de) * | 1970-01-27 | 1971-08-12 | Leitz Ernst Gmbh | Messverfahren fuer Schrittgeber zum Messen von Laengen oder Winkeln sowie Anordnungen zur Durchfuehrung dieses Messverfahrens |
| US3738753A (en) * | 1970-09-21 | 1973-06-12 | Holograf Corp | Interferometer utilizing gratings to measure motion |
| DE2240968A1 (de) * | 1972-08-21 | 1974-03-07 | Leitz Ernst Gmbh | Optisches verfahren zur messung der relativen verschiebung eines beugungsgitters sowie einrichtungen zu seiner durchfuehrung |
| DE3039425A1 (de) * | 1980-10-18 | 1982-05-19 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Einrichtung zur fotoelektrischen bestimmung der lage mindestens einer schaerfenebene eines bildes |
| US4629886A (en) * | 1983-03-23 | 1986-12-16 | Yokogawa Hokushin Electric Corporation | High resolution digital diffraction grating scale encoder |
| EP0311144B1 (en) * | 1983-11-04 | 1993-07-14 | Sony Magnescale, Inc. | Optical instrument for measuring displacement |
| US4596467A (en) * | 1984-03-16 | 1986-06-24 | Hughes Aircraft Company | Dissimilar superimposed grating precision alignment and gap measurement systems |
| JPH073344B2 (ja) * | 1987-06-15 | 1995-01-18 | キヤノン株式会社 | エンコ−ダ− |
-
1988
- 1988-05-10 JP JP63113081A patent/JPH0718714B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-03 US US07/346,701 patent/US5000542A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-09 DE DE3915143A patent/DE3915143C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5000542A (en) | 1991-03-19 |
| DE3915143C2 (de) | 1995-04-27 |
| DE3915143A1 (de) | 1989-11-23 |
| JPH0718714B2 (ja) | 1995-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS63311121A (ja) | エンコ−ダ− | |
| US4979826A (en) | Displacement measuring apparatus | |
| JP2586120B2 (ja) | エンコーダー | |
| US7084987B2 (en) | Method and system to interferometrically detect an alignment mark | |
| JP2629948B2 (ja) | エンコーダー | |
| JPH01284715A (ja) | エンコーダー | |
| JPS6391515A (ja) | 光電測角装置 | |
| JP6702666B2 (ja) | 変位検出装置 | |
| JPS63277926A (ja) | 測長装置 | |
| US5067813A (en) | Optical apparatus for measuring displacement of an object | |
| JPH046884B2 (ja) | ||
| JPH02138821A (ja) | ロータリーエンコーダ | |
| JPS59163517A (ja) | 光学式スケ−ル読取装置 | |
| JPH0416177Y2 (ja) | ||
| JP2629606B2 (ja) | エンコーダー | |
| JPH04130220A (ja) | エンコーダ | |
| JP3068408B2 (ja) | 格子干渉型変位検出装置 | |
| JP2020051782A (ja) | 光学式角度センサ | |
| JP2020076593A (ja) | 変位検出装置 | |
| JPS61178613A (ja) | エンコーダー | |
| JP2003035570A (ja) | 回折干渉式リニアスケール | |
| JPS62163921A (ja) | ロ−タリ−エンコ−ダ− | |
| JPS61130816A (ja) | リニアエンコ−ダ− | |
| JP3517506B2 (ja) | 光学式変位測定装置 | |
| JPH0428014Y2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |