JPH044974Y2 - - Google Patents
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- JPH044974Y2 JPH044974Y2 JP1984096504U JP9650484U JPH044974Y2 JP H044974 Y2 JPH044974 Y2 JP H044974Y2 JP 1984096504 U JP1984096504 U JP 1984096504U JP 9650484 U JP9650484 U JP 9650484U JP H044974 Y2 JPH044974 Y2 JP H044974Y2
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- grating
- scale
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Description
本考案は、格子干渉型変位検出装置に係り、特
に、マイクロメータ等の携帯型のデジタル表示測
長器に用いるのに好適な、回折格子を有するスケ
ールと、該スケールに対して相対移動可能とされ
た、前記回折格子に光を照射する光源、前記回折
格子による零次及び１次回折波を各々回折点に反
射する零次及び１次反射ミラー、及び、干渉縞を
検出する受光器を有する検出器とを備え、前記ス
ケールと検出器の相対移動による干渉縞の移動か
らスケールの相対変位量を検出する格子干渉型変
位検出装置の改良に関する。
に、マイクロメータ等の携帯型のデジタル表示測
長器に用いるのに好適な、回折格子を有するスケ
ールと、該スケールに対して相対移動可能とされ
た、前記回折格子に光を照射する光源、前記回折
格子による零次及び１次回折波を各々回折点に反
射する零次及び１次反射ミラー、及び、干渉縞を
検出する受光器を有する検出器とを備え、前記ス
ケールと検出器の相対移動による干渉縞の移動か
らスケールの相対変位量を検出する格子干渉型変
位検出装置の改良に関する。
一般に、物体の長さ等を測定する直線型変位測
定器において、その本体に対する測定子の移動
量、コラムに対するスライダの移動量等のよう
に、相対移動するものの移動量を測定する場合、
一方に光学格子を有するメインスケールを固定
し、他方に同じく光学格子を有するインデツクス
スケールを含む検出器を固定し、メインスケール
と検出器の相対変位に伴う光学格子の重なりによ
る光の明暗の変化を捉えて、メインスケールと検
出器の相対移動変位量を光電的に読取る光学式変
位検出装置を備えたものが知られており、各分野
で利用されている。 このような光学式変位検出装置の分解能は、光
学格子の幅及びピツチと、光電変換後の信号を分
割する電子回路の特性により定まる。一般に、光
学格子は、エツチング法により製造されるので、
4μｍ前後の光学格子が最終測定精度上限界に近
く、又、電子回路も大幅なコストアツプを伴わな
い範囲で用いるとなると、最終的な分解能は1μ
ｍ前後であり、これを更に高精度化するのは困難
であつた。 このような問題点を解消するものとして、例え
ば特開昭47−10034で、第３図に示す如く、光透
過部と光遮断部の長さが等しい一定周期Ｐの回折
格子１０を有するスケールと、該スケールに対し
て相対移動可能とされた、前記回折格子１０に波
長λの単色光を照射する光源１２、前記回折格子
１０による零次回折波１４及び１次回折波１６を
同じ回折点Ｏに向けて各々反射する、平面鏡から
なる零次反射ミラー１８及び１次反射ミラー２
０、及び、干渉縞を受光する受光器２２を有する
検出器とを備え、前記スケールと検出器の相対移
動による干渉縞の移動からスケールの相対変位量
を検出するようにした、いわゆる格子干渉型の変
位検出装置も提案されている。第３図において、
２４，２６は、各々光源１２又は受光器２２の前
方に配置されたコリメータレンズである。 このような格子干渉型変位検出装置によれば、
例えばスケールをホログラム方式で製造すること
によつて、1μｍ以下の光学格子を形成すること
ができるので、１／100μｍの分解能を達成する
ことも可能である。
定器において、その本体に対する測定子の移動
量、コラムに対するスライダの移動量等のよう
に、相対移動するものの移動量を測定する場合、
一方に光学格子を有するメインスケールを固定
し、他方に同じく光学格子を有するインデツクス
スケールを含む検出器を固定し、メインスケール
と検出器の相対変位に伴う光学格子の重なりによ
る光の明暗の変化を捉えて、メインスケールと検
出器の相対移動変位量を光電的に読取る光学式変
位検出装置を備えたものが知られており、各分野
で利用されている。 このような光学式変位検出装置の分解能は、光
学格子の幅及びピツチと、光電変換後の信号を分
割する電子回路の特性により定まる。一般に、光
学格子は、エツチング法により製造されるので、
4μｍ前後の光学格子が最終測定精度上限界に近
く、又、電子回路も大幅なコストアツプを伴わな
い範囲で用いるとなると、最終的な分解能は1μ
ｍ前後であり、これを更に高精度化するのは困難
であつた。 このような問題点を解消するものとして、例え
ば特開昭47−10034で、第３図に示す如く、光透
過部と光遮断部の長さが等しい一定周期Ｐの回折
格子１０を有するスケールと、該スケールに対し
て相対移動可能とされた、前記回折格子１０に波
長λの単色光を照射する光源１２、前記回折格子
１０による零次回折波１４及び１次回折波１６を
同じ回折点Ｏに向けて各々反射する、平面鏡から
なる零次反射ミラー１８及び１次反射ミラー２
０、及び、干渉縞を受光する受光器２２を有する
検出器とを備え、前記スケールと検出器の相対移
動による干渉縞の移動からスケールの相対変位量
を検出するようにした、いわゆる格子干渉型の変
位検出装置も提案されている。第３図において、
２４，２６は、各々光源１２又は受光器２２の前
方に配置されたコリメータレンズである。 このような格子干渉型変位検出装置によれば、
例えばスケールをホログラム方式で製造すること
によつて、1μｍ以下の光学格子を形成すること
ができるので、１／100μｍの分解能を達成する
ことも可能である。
しかしながら、前記のような格子干渉型変位検
出装置で干渉縞を発生させるためには、前記回折
格子１０の周期Ｐ、入射角θ及び光源１２の波長
λの間に、次式の関係が成立する必要がある。 2P sinθ＝mλ ……(1) ここで、ｍは整数である。 従つて、各構成要素の相互位置関係や光源１２
の波長λを厳密に一定に維持する必要がある。即
ち、例えば光源１２の波長λが変動すると、回折
角も変動するため、第３図に一点鎖線Ａで示す如
く、１次回折波１６が回折点Ｏに戻れなくなる場
合が生じる。従つて、光源１２の波長λは厳密に
一定に維持する必要があり、そのため、例えば波
長安定性が１℃当りΔλ′／λ＝10-6と比較的高
い、波長632.8nmのHe−Neレーザを用いた場合
であつても、該He−Neレーザを恒温室に配置す
る必要があり、工作現場での使用には適さない。
又、たとえ何らかの方法によつて恒温室を省略で
きたとしても、長大なHe−Neレーザ管を用いた
のでは、小型化困難であり、携帯には適さない。 前記の問題点のうち、小型化を達成するため、
He−Neレーザの代わりに半導体レーザを用いる
ことも考えられるが、その波長の安定性は１℃当
りΔλ′／λ＝10-4程度であるので、前記He−Ne
レーザよりも条件がより厳しくなり、周囲温度が
例えば０〜35℃程度に変化する工作現場での使用
環境を考慮すると、干渉縞を検出できなくなる恐
れがあつた。
出装置で干渉縞を発生させるためには、前記回折
格子１０の周期Ｐ、入射角θ及び光源１２の波長
λの間に、次式の関係が成立する必要がある。 2P sinθ＝mλ ……(1) ここで、ｍは整数である。 従つて、各構成要素の相互位置関係や光源１２
の波長λを厳密に一定に維持する必要がある。即
ち、例えば光源１２の波長λが変動すると、回折
角も変動するため、第３図に一点鎖線Ａで示す如
く、１次回折波１６が回折点Ｏに戻れなくなる場
合が生じる。従つて、光源１２の波長λは厳密に
一定に維持する必要があり、そのため、例えば波
長安定性が１℃当りΔλ′／λ＝10-6と比較的高
い、波長632.8nmのHe−Neレーザを用いた場合
であつても、該He−Neレーザを恒温室に配置す
る必要があり、工作現場での使用には適さない。
又、たとえ何らかの方法によつて恒温室を省略で
きたとしても、長大なHe−Neレーザ管を用いた
のでは、小型化困難であり、携帯には適さない。 前記の問題点のうち、小型化を達成するため、
He−Neレーザの代わりに半導体レーザを用いる
ことも考えられるが、その波長の安定性は１℃当
りΔλ′／λ＝10-4程度であるので、前記He−Ne
レーザよりも条件がより厳しくなり、周囲温度が
例えば０〜35℃程度に変化する工作現場での使用
環境を考慮すると、干渉縞を検出できなくなる恐
れがあつた。
本考案は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、光源の波長変動に拘わらず常に干
渉縞を発生させることができ、従つて、相対変位
量を検出することができる格子干渉型変位検出装
置を提供することを目的とする。
されたもので、光源の波長変動に拘わらず常に干
渉縞を発生させることができ、従つて、相対変位
量を検出することができる格子干渉型変位検出装
置を提供することを目的とする。
本考案は、回折格子を有するスケールと、該ス
ケールに対して相対移動可能とされた、前記回折
格子に光を照射する光源、前記回折格子による１
次回折波を同じ回折点に向けて反射する１次反射
ミラー、及び、干渉縞を検出する受光器を少くと
も有する検出器とを備え、前記スケールと検出器
の相対移動による干渉縞の移動からスケールの相
対変位量を検出する格子干渉型変位検出装置にお
いて、前記１次反射ミラーを、前記回折点を曲率
中心とする凹面鏡として、前記目的を達成したも
のである。 又、本考案の実施態様は、前記光源を、半導体
レーザとして、小型軽量化を達成したものであ
る。
ケールに対して相対移動可能とされた、前記回折
格子に光を照射する光源、前記回折格子による１
次回折波を同じ回折点に向けて反射する１次反射
ミラー、及び、干渉縞を検出する受光器を少くと
も有する検出器とを備え、前記スケールと検出器
の相対移動による干渉縞の移動からスケールの相
対変位量を検出する格子干渉型変位検出装置にお
いて、前記１次反射ミラーを、前記回折点を曲率
中心とする凹面鏡として、前記目的を達成したも
のである。 又、本考案の実施態様は、前記光源を、半導体
レーザとして、小型軽量化を達成したものであ
る。
本考案において、格子干渉型変位検出装置の１
次反射ミラーを、回折点を曲率中心とする凹面鏡
としたので、光源の波長変動により回折角が変化
した場合であつても、１次回折波が確実に回折点
に戻る。従つて、常に干渉縞が発生し、相対変位
量を検出することが可能となる。
次反射ミラーを、回折点を曲率中心とする凹面鏡
としたので、光源の波長変動により回折角が変化
した場合であつても、１次回折波が確実に回折点
に戻る。従つて、常に干渉縞が発生し、相対変位
量を検出することが可能となる。
以下、図面を参照して、本考案の実施例を詳細
に説明する。 本考案の第１実施例は、第１図に示す如く、本
考案を透過型スケールを有する格子干渉型変位検
出装置に適用したもので、前出第３図に示した従
来例と同様の、透過型の回折格子１０を有する透
過型スケールと、光源１２、零次反射ミラー１
８、１次反射ミラー２０、受光器２２及びコリメ
ータレンズ２４，２６を有する検出器とを備えた
格子干渉型変位検出装置において、前記１次反射
ミラー２０を、回折点Ｏを曲率中心とする凹面鏡
としたものである。 前記回折格子１０は、例えばホログラム方式に
より0.5μｍピツチで形成することができ、該回折
格子１０を有するスケールは、例えばマイクロメ
ータ等の当接型測長器のスピンドルに一体的に連
結されている。 前記光源１２としては、例えば波長790nmの半
導体レーザが用いられており、当接型測長器の携
帯が可能とされている。 第１図において、３０は、前記光源１２に電力
を供給する電源３０Ａと、前記受光器２２出力の
受光信号を増幅する増幅する増幅器３０Ｂと、該
増幅器３０Ｂの出力を波形整形し必要に応じて分
割、例えば25分割を行う分割回路３０Ｃと、該分
割回路３０Ｃの出力を計数するカウンタ３０Ｄ
と、該カウンタ３０Ｄの計数値を表示するデジタ
ル表示器３０Ｅとから構成された電気回路であ
る。 他の点については、前記従来例と同様であるの
で説明は省略する。 本実施例においては、光源１２の波長λが変動
して、１次回折波１６の回折方向が一点鎖線Ａに
示す如く変化しても、１次反射ミラー２０によつ
て確実に回折点Ｏに反射される。従つて、干渉縞
が常に発生し、相対変位量を検出することができ
る。 この第１実施例においては、光学格子を0.5μｍ
ピツチで形成しているので、受光面では0.25μｍ
と考えられ、これを分割回路３０Ｃで25分割する
ことによつて、１／100μｍの分解能を得ること
ができた。 次に、本考案の第２実施例を詳細に説明する。 この第２実施例は、本考案を反射型スケールを
有する格子干渉型変位検出装置に適用したもの
で、第２図に示す如く、反射型の回折格子４０を
有する、零次反射ミラーを兼ねた反射型スケール
と、該反射型スケールに対して相対移動可能とさ
れた、前記第１実施例と同様の光源１２、該光源
１２と同一側に配置された、前記回折格子４０に
よる１次回折波を同じ回折点Ｏに向けて反射する
一対の１次反射ミラー４２、及び、同じく前記光
源１２と同一側に配置された、前記第１実施例と
同様の受光器２２を有する検出器とを備えた格子
干渉型変位検出装置において、前記１次反射ミラ
ー４２を、何れも、前記回折点Ｏを曲率半径とす
る凹面鏡としたものである。 他の点及び作用については前記第１実施例と同
様であるので説明は省略する。 この第２実施例においては、検出器の各構成要
素が全て回折格子４０に関して同一側に配置され
ているので、前記第１実施例に比べてより一層の
小型化が可能である。 前記実施例においては、何れも、光源１２とし
て半導体レーザを用いているので、小型化が容易
であり、携帯型の測長器、例えばマイクロメータ
を実現することができる。なお、光源１２の種類
はこれに限定されず、例えばHe−Neレーザを用
いた場合であつても、本考案により、恒温室外で
の測定が可能となる。
に説明する。 本考案の第１実施例は、第１図に示す如く、本
考案を透過型スケールを有する格子干渉型変位検
出装置に適用したもので、前出第３図に示した従
来例と同様の、透過型の回折格子１０を有する透
過型スケールと、光源１２、零次反射ミラー１
８、１次反射ミラー２０、受光器２２及びコリメ
ータレンズ２４，２６を有する検出器とを備えた
格子干渉型変位検出装置において、前記１次反射
ミラー２０を、回折点Ｏを曲率中心とする凹面鏡
としたものである。 前記回折格子１０は、例えばホログラム方式に
より0.5μｍピツチで形成することができ、該回折
格子１０を有するスケールは、例えばマイクロメ
ータ等の当接型測長器のスピンドルに一体的に連
結されている。 前記光源１２としては、例えば波長790nmの半
導体レーザが用いられており、当接型測長器の携
帯が可能とされている。 第１図において、３０は、前記光源１２に電力
を供給する電源３０Ａと、前記受光器２２出力の
受光信号を増幅する増幅する増幅器３０Ｂと、該
増幅器３０Ｂの出力を波形整形し必要に応じて分
割、例えば25分割を行う分割回路３０Ｃと、該分
割回路３０Ｃの出力を計数するカウンタ３０Ｄ
と、該カウンタ３０Ｄの計数値を表示するデジタ
ル表示器３０Ｅとから構成された電気回路であ
る。 他の点については、前記従来例と同様であるの
で説明は省略する。 本実施例においては、光源１２の波長λが変動
して、１次回折波１６の回折方向が一点鎖線Ａに
示す如く変化しても、１次反射ミラー２０によつ
て確実に回折点Ｏに反射される。従つて、干渉縞
が常に発生し、相対変位量を検出することができ
る。 この第１実施例においては、光学格子を0.5μｍ
ピツチで形成しているので、受光面では0.25μｍ
と考えられ、これを分割回路３０Ｃで25分割する
ことによつて、１／100μｍの分解能を得ること
ができた。 次に、本考案の第２実施例を詳細に説明する。 この第２実施例は、本考案を反射型スケールを
有する格子干渉型変位検出装置に適用したもの
で、第２図に示す如く、反射型の回折格子４０を
有する、零次反射ミラーを兼ねた反射型スケール
と、該反射型スケールに対して相対移動可能とさ
れた、前記第１実施例と同様の光源１２、該光源
１２と同一側に配置された、前記回折格子４０に
よる１次回折波を同じ回折点Ｏに向けて反射する
一対の１次反射ミラー４２、及び、同じく前記光
源１２と同一側に配置された、前記第１実施例と
同様の受光器２２を有する検出器とを備えた格子
干渉型変位検出装置において、前記１次反射ミラ
ー４２を、何れも、前記回折点Ｏを曲率半径とす
る凹面鏡としたものである。 他の点及び作用については前記第１実施例と同
様であるので説明は省略する。 この第２実施例においては、検出器の各構成要
素が全て回折格子４０に関して同一側に配置され
ているので、前記第１実施例に比べてより一層の
小型化が可能である。 前記実施例においては、何れも、光源１２とし
て半導体レーザを用いているので、小型化が容易
であり、携帯型の測長器、例えばマイクロメータ
を実現することができる。なお、光源１２の種類
はこれに限定されず、例えばHe−Neレーザを用
いた場合であつても、本考案により、恒温室外で
の測定が可能となる。
以上説明した通り、本考案によれば、光源の波
長変動に拘わらず、常に干渉縞を生じさせること
が可能となり、従つて、相対変位量を検出するこ
とが可能となる。又、工作現場等の劣悪環境下で
の使用が可能となるだけでなく、小型軽量化も容
易である等の優れた効果を有する。
長変動に拘わらず、常に干渉縞を生じさせること
が可能となり、従つて、相対変位量を検出するこ
とが可能となる。又、工作現場等の劣悪環境下で
の使用が可能となるだけでなく、小型軽量化も容
易である等の優れた効果を有する。
第１図は、本考案に係る格子干渉型変位検出装
置の第１実施例の構成を示す、一部ブロツク線図
を含む線図、第２図は、同じく、第２実施例の要
部構成を示す線図、第３図は、従来の格子干渉型
変位検出装置の原理構成を示す線図である。 １０，４０……回折格子、１２……光源、１４
……零次回折波、１６……１次回折波、１８……
零次反射ミラー、２０，４２……１次反射ミラ
ー、２２……受光器、Ｏ……回折点。
置の第１実施例の構成を示す、一部ブロツク線図
を含む線図、第２図は、同じく、第２実施例の要
部構成を示す線図、第３図は、従来の格子干渉型
変位検出装置の原理構成を示す線図である。 １０，４０……回折格子、１２……光源、１４
……零次回折波、１６……１次回折波、１８……
零次反射ミラー、２０，４２……１次反射ミラ
ー、２２……受光器、Ｏ……回折点。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 回折格子を有するスケールと、 該スケールに対して相対移動可能とされた、
前記回折格子に光を照射する光源、前記回折格
子による１次回折波を同じ回折点に向けて反射
する１次反射ミラー、及び、干渉縞を検出する
受光器を少くとも有する検出器とを備え、 前記スケールと検出器の相対移動による干渉
縞の移動からスケールの相対変位量を検出する
格子干渉型変位検出装置において、 前記１次反射ミラーが、前記回折点を曲率中
心とする凹面鏡とされていることを特徴とする
格子干渉型変位検出装置。 (2) 前記光源が、半導体レーザである実用新案登
録請求の範囲第１項記載の格子干渉型変位検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9650484U JPS6112016U (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 格子干渉型変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9650484U JPS6112016U (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 格子干渉型変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6112016U JPS6112016U (ja) | 1986-01-24 |
| JPH044974Y2 true JPH044974Y2 (ja) | 1992-02-13 |
Family
ID=30655996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9650484U Granted JPS6112016U (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 格子干渉型変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6112016U (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0443165Y2 (ja) * | 1988-12-03 | 1992-10-13 | ||
| SG11201809393PA (en) * | 2016-05-03 | 2018-11-29 | Arges Gmbh | Optical rotation angle measuring system |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5165958A (ja) * | 1974-10-31 | 1976-06-08 | Leitz Ernst Gmbh |
-
1984
- 1984-06-27 JP JP9650484U patent/JPS6112016U/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5165958A (ja) * | 1974-10-31 | 1976-06-08 | Leitz Ernst Gmbh |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6112016U (ja) | 1986-01-24 |
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