JPH04184218A - 光学式位置検出器 - Google Patents

光学式位置検出器

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JPH04184218A
JPH04184218A JP2315107A JP31510790A JPH04184218A JP H04184218 A JPH04184218 A JP H04184218A JP 2315107 A JP2315107 A JP 2315107A JP 31510790 A JP31510790 A JP 31510790A JP H04184218 A JPH04184218 A JP H04184218A
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light
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optical
scales
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Keiji Matsui
圭司 松井
Shuzo Hattori
服部　秀三
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    • 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、工作機械等において位置計測に利用される光
学式位置検出器に関する。
（従来の技術） 第６図は従来の光学式位置検出器の一例を示す概略構成
図であり、この光学式位置検圧器は被計測物に取付けら
れたメインスケール２に対して相対的に変位する検出部
５を備えている。メインスケール２には透過部と非透過
部の繰返しから成る透過型回折格子がメインスケール２
の長手方向の測定長にわたって施されている。また、検
出部５は、平行光束をメインスケール２へ照射する光源
１と、メインスケール２の透過型回折格子と同じピッチ
を持った透過型回折格子が施されているインデックスス
ケール３と、インデックススケール３を透過した光を光
電変換して変位信号を出力する受光器４とから構成され
ている。
上述した構成においてその動作を説明すると、光源１か
ら発せられる平行光束がメインスケール２及びインデッ
クススケール３の各透過部を透過した後、受光器４に入
射して光電変換される。ここで、メインスケール２と検
出部５がメインスケール２の長手方向に相対的に変位し
た場合は、メインスケール２及びインデックススケール
３の透過部・非透過部の対向関係か周期的に変化するの
で、受光器４に入射する光量が周期的に変化して周期的
な変位信号を得ることができる。
（発明か解決しようとする課題） 上述した従来の光学式位置検出器では、メインスケール
とインデックススケールとの間隙長が変位信号の振幅や
波形に大きく影響を与えるため、メインスケールとイン
デックススケールとの間隙長を常に一定に保持するため
の機構が必要であった。
本発明は上述したような事情からなされたものてあり、
本発明の目的は、簡単な構造で常に安定した変位信号を
出力することができる光学式位置検出器を提供すること
にある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、被計測物上の回折格子を透過した透過光又は
前記回折格子で反射した反射光を受光して前２被計測物
の位置を計測する光学式位置検出器に関するものてあり
、本発明の上記目的は、可干渉光源から発せられる平行
光束を回折させ、±１次回折光のみを取出して干渉させ
、前記回折格子に対して垂直な干渉縞を持った干渉光を
生成して前記回折格子に照射する光学ブロックを具備す
ることによって達成される。
（作用） 本発明にあっては、被計測物上の回折格子に対して垂直
な干渉縞を持つた干渉光を前記回折格子に常に照射でき
る光学ブロックを備えているのて、簡単な構造とするこ
とができ、常に安定した変位信号を出力することかでき
る。
（実施例） 第１図は本発明の光学式位置検出器の一例を第６図に対
応させて示す概略構成図であり、この光学式位置検出器
は被計測物に取付けられたメインスケール２に対して相
対的に変位する検出部２５及び光学ブロック２６を備え
ている。検出部２５は、レーザ平行光束を光学ブロック
２６へ照射する光源２１と、光学ブロック２６及びメイ
ンスケール２を透過した光を光電変換して変位信号を出
力する受光器４とから構成されている。また、光学ブロ
ック２６は、一体型プリズム２３上に形成されており、
光源２１から発せられるレーザ平行光束を回折させる回
折格子ビームスプリッタ２２と、回折格子ヒームスブリ
ッタ２２で回折された回折光のうち２次以上の回折光を
光学ブロック２６の系外へ射出する一体型プリズム２３
と、一体型プリズム２３内を透過する回折光の中で０次
回折光のみを遮蔽するＯ次回折光遮蔽器２４とから構成
されている。
上述した構成においてその動作を説明すると、光源２１
から発せられるレーザ平行光束が回折格子ビームスプリ
ッタ２２に照射されて回折され、それらのうち０次回折
光は直進して０次回折光遮蔽器２４によってその経路を
遮断される。一方、１次以上の回折光は一体型プリズム
２３の側面に進み、それらのうち２次以上の回折光は回
折角度が大きいため一体型プリズム２３の側面から系外
へ射出される。そして、±１次回折光は一体型プリズム
２３の側面で反射され、第２図に示すように干渉する。
ここて、同図において±１次回折光を表わす実線と破線
は波面を表しており、実線同志又は破線同志の間隔は光
の波長λに相当し、実線と破線との間隔はλ／２である
。±１次回折光か重なり合うとき光路長の差が波長λの
整数倍になる地点では強め合って明線となり、波長λの
整数倍まλ／２どなる地点では弱め合って暗線となる。
従って、所定のピッチで横方向に並ぶメインスケール２
の透過型回折格子に対して垂直な明線と暗線の分布、即
ち干渉縞が生成される。このピッチは＋１次回折光と一
１次回折光の交わる角度と波長λによって決定される。
この干渉縞のできている場所にそのピッチと同じピッチ
の透過型回折格子が施されたメインスケール２が配置さ
れると、明線と透過型回折格子の透過部が向かい合った
ときに受光器４に入射される光量は最大となり、明線と
透過型回折格子の非透過部が向かい合ったと籾に受光器
４に入射される光量は最小となる。よって、メインスケ
ール２と検出部２５及び光学ブロック２６かメインスケ
ール２の長平方向に相対的に変位した場合は、明線・暗
線と透過型回折格子の透過部・非透過部との対向関係が
周期的に変化するので、受光器４に入射する光量か周期
的に変化して周期的な変位信号を得ることができる。
第３図は本発明の光学式位置検出器の別の一例を第１図
に対応させて示す概略構成図であり、同一構成箇所は同
符号を付して説明を省略する。この光学式位置検出器は
メインスケール２と受光器２７とが一体に構成されてお
り、透過型回折格子を透過した光はすぐ後方の受光器２
７に入射して光電変換される。この光学式位置検出器は
受光器２７の配置を行なう必要が無くなるので構造か簡
単になり、また受光器２７から出力される比漱的微弱な
変位信号を運ぶ電線を機械の固定側で配線できるので移
動側に電線を配線する場合に比べて移動距離を考慮した
余分な電線を必要とせず、電気的１機械的な信頼性が向
上する。なお、受光器２７の受光面に透過型回折格子を
施すことによりメインスケール２の透過型回折格子の機
能を受光器２７に合わせ持たせて、さらにコンパクトで
製造工程の少ない光学式位置検出器を提供することがで
きる。
第４図は本発明の光学式位置検出器のさらに別の一例を
第１図に対応させて示す概略構成図であり、同一構成箇
所は同符号を付して説明を省略する。なお、この図はメ
インスケール長手方向から見た図である。この光学式位
置検出器は第１図示の透過型回折格子が施されたメイン
スケール２の代わりに反射型回折格子が施されたメイン
スケール２８が配置されており、また、受光器４がメイ
ンスケール２８で反射された光を受光できる光学ブロッ
ク２６と同じ側の位置に配置されている。そして、明線
と反射型回折格子の反射部が向かい合ったときに受光器
４に入射される光量は最大となり、暗線と反射型回折格
子の反射部が向かい合ったときに受光器４に入射される
光量は最小となる。よって、メインスケール２８と検出
部２５及び光学ブロック２６がメインスケール２８の長
手方向に相対的に変位した場合は、明線・暗線と反射型
回折格子の透過部・非透過部との対向関係か周期的に変
化するので、受光器４に入射する光量か周期的に変化し
て周期的な変位信号を得ることかできる。
第５図は本発明の光学式位置検出器のさらに別の一例を
第１図に対応させて示す概略構成図であり、同一構成箇
所は同符号を付して説明を省略する。この光学式位置検
出器は第１図示の透過型回折格子が施されたメインスケ
ール２の代わりに反射型回折格子が施されたメインスケ
ール２８か配置されており、この反射型回折格子２８で
反射された光が再び一体型プリズム２３に入射され、０
次回折光遮蔽器２４の下に配置された受光器２９に照射
されて光電変換される。このように受光器２９を配置す
ることによって光学式位置検出器を小型化できる。
（発明の効果） 以上の棟に本発明の光学式位置検出器によれば、出力さ
れる変位信号は常に安定しているので、精度及び信頼性
の高い位置検出を行なうことかできる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第３図１第４図、第５図はそれぞれ本発明の光
学式位置検出器の一例を示す図、第２図は本発明の原理
を示す図、第６図は従来の光学式位置検出器の一例を示
す図である。 １．２１・・・光源、２．２８・・・メインスケール、
３・・・インデックススケール、４，２７．２９・・・
受光器、５．２５・・・検出部、２２・・・回折格子ビ
ームスプリッタ、２３・・・一体型プリズム、２４・・
・０次回折光遮蔽器、２６光学ブロツク。 出願人代理人　　安　形　雄　三 塾　１　回 苓３図 某５　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、被計測物上の回折格子を透過した透過光又は前記回
    折格子で反射した反射光を受光して前記被計測物の位置
    を計測する光学式位置検出器において、可干渉光源から
    発せられる平行光束を回折させ、±１次回折光のみを取
    出して干渉させ、前記の回折格子に対して垂直な干渉縞
    を持った干渉光を生成して前記回折格子に照射する光学
    ブロックを備えたことを特徴とする光学式位置検出器。 ２、前記可干渉光源から発せられる平行光束を回折させ
    る手段が、前記光学ブロック表面に形成された回折格子
    である請求項１に記載の光学式位置検出器。 ３、前記被計測物上の回折格子が透過型回折格子であり
    、この回折格子を透過した透過光を受光する受光手段が
    前記光学ブロックと共に変位する請求項１に記載の光学
    式位置検出器。 ４、前記被計測物上の回折格子が透過型回折格子であり
    、この回折格子を透過した透過光を受光する受光手段が
    前記回折格子と一体に構成されている請求項１に記載の
    光学式位置検出 器。 ５、前記受光手段の受光面を格子状にパターン形成して
    前記被計測物上の回折格子とした請求項４に記載の光学
    式位置検出器。 ６、前記被計測物上の回折格子が反射型回折格子であり
    、この回折格子で反射した反射光を受光する受光手段が
    前記光学ブロックと共に変位する請求項１に記載の光学
    式位置検出器。 ７、前記受光手段が前記光学ブロック内に設けらている
    請求項６に記載の光学式位置検出器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016136106A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 太陽誘電株式会社 光学ユニットおよび変位計測装置
US10591321B2 (en) 2017-04-19 2020-03-17 Mitutoyo Corporation Optical encoder
DE102023125570A1 (de) 2022-10-03 2024-04-04 Mitutoyo Corporation Optischer encoder

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0536655B1 (en) * 1991-10-03 1996-05-29 Canon Kabushiki Kaisha Measuring method and measuring apparatus
JP3116535B2 (ja) * 1992-03-13 2000-12-11 キヤノン株式会社 ロータリーエンコーダー及びエンコーダー
JP3005131B2 (ja) * 1992-12-28 2000-01-31 キヤノン株式会社 変位検出装置
US5654798A (en) * 1995-01-19 1997-08-05 Tropel Corporation Interferometric measurement of surfaces with diffractive optics at grazing incidence
US5793488A (en) * 1995-07-31 1998-08-11 Tropel Corporation Interferometer with compound optics for measuring cylindrical objects at oblique incidence
US5719676A (en) * 1996-04-12 1998-02-17 Tropel Corporation Diffraction management for grazing incidence interferometer
US6100979A (en) * 1996-09-09 2000-08-08 Robert Bosch Gmbh Arrangement for the testing of surfaces
US5889591A (en) * 1996-10-17 1999-03-30 Tropel Corporation Interferometric measurement of toric surfaces at grazing incidence
JP3902796B2 (ja) * 1996-12-30 2007-04-11 ディトゥー，トーマス，ディー． 回折測距システム用可変ピッチ格子
US5748564A (en) * 1997-04-09 1998-05-05 General Electric Company Amplified acousto-optical vibration sensor and ultrasonic transducer array
US7057741B1 (en) * 1999-06-18 2006-06-06 Kla-Tencor Corporation Reduced coherence symmetric grazing incidence differential interferometer
US20050023312A1 (en) * 2003-08-01 2005-02-03 Steinberg Judith Lynn Cargo restraint and storage device and method
US8233154B2 (en) * 2005-12-22 2012-07-31 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College High precision code plates and geophones
EP2082118B1 (en) * 2006-09-08 2015-10-07 GSI Group Corporation Interferometric optical position encoder employing spatial filtering of diffraction orders for improved accuracy
JP6322069B2 (ja) * 2014-07-02 2018-05-09 Dmg森精機株式会社 変位検出装置
US10274344B2 (en) 2016-12-27 2019-04-30 Mitutoyo Corporation Displacement encoder
US10094685B2 (en) 2016-12-27 2018-10-09 Mitutoyo Corporation Displacement encoder
JP2019086296A (ja) 2017-11-01 2019-06-06 株式会社ミツトヨ 光学式エンコーダおよびこれを備えた測定器
JP7063743B2 (ja) 2018-06-19 2022-05-09 株式会社ミツトヨ エンコーダ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4965851A (ja) * 1972-08-21 1974-06-26
JPS6482624A (en) * 1987-09-25 1989-03-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Device for alignment

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63144206A (ja) * 1986-12-08 1988-06-16 Minolta Camera Co Ltd 物体位置の測定方法
JPH0642448B2 (ja) * 1987-09-30 1994-06-01 株式会社東芝 位置合わせ方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4965851A (ja) * 1972-08-21 1974-06-26
JPS6482624A (en) * 1987-09-25 1989-03-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Device for alignment

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016136106A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 太陽誘電株式会社 光学ユニットおよび変位計測装置
US10591321B2 (en) 2017-04-19 2020-03-17 Mitutoyo Corporation Optical encoder
DE102023125570A1 (de) 2022-10-03 2024-04-04 Mitutoyo Corporation Optischer encoder

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Publication number Publication date
US5249032A (en) 1993-09-28
JP2619566B2 (ja) 1997-06-11

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