JPH0513243B2 - - Google Patents
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- JPH0513243B2 JPH0513243B2 JP59205854A JP20585484A JPH0513243B2 JP H0513243 B2 JPH0513243 B2 JP H0513243B2 JP 59205854 A JP59205854 A JP 59205854A JP 20585484 A JP20585484 A JP 20585484A JP H0513243 B2 JPH0513243 B2 JP H0513243B2
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- photodiodes
- light
- amplifier
- beam splitter
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- HODRFAVLXIFVTR-RKDXNWHRSA-N tevenel Chemical compound NS(=O)(=O)C1=CC=C([C@@H](O)[C@@H](CO)NC(=O)C(Cl)Cl)C=C1 HODRFAVLXIFVTR-RKDXNWHRSA-N 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/02075—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration of particular errors
- G01B9/02078—Caused by ambiguity
- G01B9/02079—Quadrature detection, i.e. detecting relatively phase-shifted signals
- G01B9/02081—Quadrature detection, i.e. detecting relatively phase-shifted signals simultaneous quadrature detection, e.g. by spatial phase shifting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光の干渉を利用してスケールの移動
を検出するようにした光学式変位測定装置の信号
検出機構に関し、特にD.C.成分を除いた検出信号
が得られるようにした信号検出機構に関するもの
である。
を検出するようにした光学式変位測定装置の信号
検出機構に関し、特にD.C.成分を除いた検出信号
が得られるようにした信号検出機構に関するもの
である。
〔従来の技術〕
移動する回折格子をスケールとして用い回折光
を干渉させて回折格子の位置変化（移動距離）を
検出するようにした光学式変位測定装置として、
実公昭57−81510号公報又は特開昭58−191907号
公報に示されるような２つのビームの回折光どう
しの干渉を利用した技術が知られている。
を干渉させて回折格子の位置変化（移動距離）を
検出するようにした光学式変位測定装置として、
実公昭57−81510号公報又は特開昭58−191907号
公報に示されるような２つのビームの回折光どう
しの干渉を利用した技術が知られている。
このような測定装置における回折格子の位置変
化を検出するための信号検出機構としては、第５
図に示されるような構成のものが用いられること
が多い。第５図において１は２つのビームによる
干渉光、２はハーフミラー、３，４は偏光板、５
はλ／４板、６，７はフオトデイテクタである。
この構成のものは、第６図ａ，ｂに示すような方
向の判別のため90°位相の異なつた検出信号Ａ，
Ｂを得ることを目的としているので、入射された
上記干渉光１はハーフミラー２によつて２分され
て偏光板３，４に出射される。
化を検出するための信号検出機構としては、第５
図に示されるような構成のものが用いられること
が多い。第５図において１は２つのビームによる
干渉光、２はハーフミラー、３，４は偏光板、５
はλ／４板、６，７はフオトデイテクタである。
この構成のものは、第６図ａ，ｂに示すような方
向の判別のため90°位相の異なつた検出信号Ａ，
Ｂを得ることを目的としているので、入射された
上記干渉光１はハーフミラー２によつて２分され
て偏光板３，４に出射される。
ところでこのようにして得られた第６図ａ，ｂ
の検出信号Ａ，Ｂには外光やゴミ等に因るD.C.成
分が含まれるため、D.C.成分キヤンセル回路とし
て第７図のような構成のものが用いられていた。
第７図においてD1，D2はフオトダイオード、
AMP1〜AMP3はアンプである。
の検出信号Ａ，Ｂには外光やゴミ等に因るD.C.成
分が含まれるため、D.C.成分キヤンセル回路とし
て第７図のような構成のものが用いられていた。
第７図においてD1，D2はフオトダイオード、
AMP1〜AMP3はアンプである。
しかしながら上記キヤンセル回路においては、
初段のアンプのゲインを上げにくく、またゲイン
のばらつきやオフセツトが発生して良質の検出信
号が得られなくなるという欠点が生じた。また
D.C.成分のみを別に検出するようにしているため
に光を３分割する必要があるので、検出信号はさ
らに少なくなる傾向にあつた。
初段のアンプのゲインを上げにくく、またゲイン
のばらつきやオフセツトが発生して良質の検出信
号が得られなくなるという欠点が生じた。また
D.C.成分のみを別に検出するようにしているため
に光を３分割する必要があるので、検出信号はさ
らに少なくなる傾向にあつた。
本発明は上記問題点に対処してなされたもの
で、大きな検出信号が得られるようにした光学式
変位測定装置の信号検出機構を提供することを目
的とするものである。
で、大きな検出信号が得られるようにした光学式
変位測定装置の信号検出機構を提供することを目
的とするものである。
このような目的を達成するために本発明は、２
つのビームによる干渉光が入射されこの入射光を
入射光の直進方向の第１の光路および入射光と隔
たつた第２の光路へ２分して出射するための偏光
ビームスプリツタと、直列に接続された上記第１
の光路に位置する第１のフオトダイオードおよび
上記第２の光路に位置する第２のフオトダイオー
ドと、これら第１および第２のフオトダイオード
に接続された逆バイアス電源と、第１および第２
のフオトダイオードの接続点に入力端が接続され
たアンプとを含み、上記偏光ビームスプリツタに
干渉光が入射された時アンプからD.C.成分を除い
た検出信号を出力させるように構成した光学式変
位測定装置の信号検出機構を提供するものであ
る。
つのビームによる干渉光が入射されこの入射光を
入射光の直進方向の第１の光路および入射光と隔
たつた第２の光路へ２分して出射するための偏光
ビームスプリツタと、直列に接続された上記第１
の光路に位置する第１のフオトダイオードおよび
上記第２の光路に位置する第２のフオトダイオー
ドと、これら第１および第２のフオトダイオード
に接続された逆バイアス電源と、第１および第２
のフオトダイオードの接続点に入力端が接続され
たアンプとを含み、上記偏光ビームスプリツタに
干渉光が入射された時アンプからD.C.成分を除い
た検出信号を出力させるように構成した光学式変
位測定装置の信号検出機構を提供するものであ
る。
上記構成によれば第１および第２のフオトダイ
オードの接続点における各々のフオトダイオード
のD.C.成分はキヤンセルされ、アンプのゲインを
上げることができるので大きな検出信号を得るこ
とができる。
オードの接続点における各々のフオトダイオード
のD.C.成分はキヤンセルされ、アンプのゲインを
上げることができるので大きな検出信号を得るこ
とができる。
以下図面を参照して本発明実施例を説明する。
第１図は本発明実施例による信号検出機構を示
す構成図で、８，９は偏向ビームスプリツタ、１
０〜１３はフオトデイテクタである。第２図は偏
向ビームスプリツタ８，９の具体的構成を示して
いる。
す構成図で、８，９は偏向ビームスプリツタ、１
０〜１３はフオトデイテクタである。第２図は偏
向ビームスプリツタ８，９の具体的構成を示して
いる。
２つのビームによる干渉光１はハーフミラー２
によつて２分された後、１Ａ，１Ｂの各々はさら
に偏光ビームスプリツタ８，９によつて互いに
90°隔てた方向に２分されてフオトデイテクタ１
０〜１３に入射される。すなわちフオトデイテク
タ１０の方向には紙面平行な成分が、またフオト
デイテクタ１１の方向には紙面垂直な成分がそれ
ぞれ干渉し出射される。
によつて２分された後、１Ａ，１Ｂの各々はさら
に偏光ビームスプリツタ８，９によつて互いに
90°隔てた方向に２分されてフオトデイテクタ１
０〜１３に入射される。すなわちフオトデイテク
タ１０の方向には紙面平行な成分が、またフオト
デイテクタ１１の方向には紙面垂直な成分がそれ
ぞれ干渉し出射される。
ここで２つの干渉信号の位相は180°異なり強度
はほとんで等しい。
はほとんで等しい。
一方、ハーフミラー２によつてλ／４板５を介
して入射した光も、デイテクタ１２，１３では上
記１０，１１と同様な関係にある。
して入射した光も、デイテクタ１２，１３では上
記１０，１１と同様な関係にある。
第３図は本発明のキヤンセル回路を示すもの
で、D3，D4はフオトダイオード、AMP4はアン
プである。このキヤンセル回路は偏光ビームスプ
リツタ８，９に対応して２個用意される。
で、D3，D4はフオトダイオード、AMP4はアン
プである。このキヤンセル回路は偏光ビームスプ
リツタ８，９に対応して２個用意される。
説明のため偏光ビームスプリツタ８の場合に例
をとると、第１のフオトダイオードD3はフオト
デイテクタ１０の位置に配置され、第２のフオト
ダイオードD4はフオトデイテクタ１１の位置に
配置される。またこれら第１および第２のフオト
ダイオードD3，D4は直列に接続されると共に接
続点ＧはアンプAMP4の入力端に接続され、さら
に第１および第２のダイオードD3，D4に対して
は逆バイアス電源が接続される。
をとると、第１のフオトダイオードD3はフオト
デイテクタ１０の位置に配置され、第２のフオト
ダイオードD4はフオトデイテクタ１１の位置に
配置される。またこれら第１および第２のフオト
ダイオードD3，D4は直列に接続されると共に接
続点ＧはアンプAMP4の入力端に接続され、さら
に第１および第２のダイオードD3，D4に対して
は逆バイアス電源が接続される。
以上において第１および第２のフオトダイオー
ドD3，D4の接続点Ｇでは各々のフオトダイオー
ドのD.C.成分がキヤンセルされるので、振幅は２
倍となり、第４図ａのような大きな検出信号がア
ンプAMP4から出力される。
ドD3，D4の接続点Ｇでは各々のフオトダイオー
ドのD.C.成分がキヤンセルされるので、振幅は２
倍となり、第４図ａのような大きな検出信号がア
ンプAMP4から出力される。
同様にして偏光ビームスプリツタ９の場合にお
いても同じ動作が行われるので、第４図ｂのよう
にａとは90°位相の異なつた大きな検出信号が出
力される。
いても同じ動作が行われるので、第４図ｂのよう
にａとは90°位相の異なつた大きな検出信号が出
力される。
本発明においては直列に接続される２つのフオ
トダイオードの特性が揃つていれば、光のD.C.成
分およびダークカレント等の不要成分が除かれた
信号がアンプAMPに入力され、高いゲインで増
幅されるので出力信号を大きくとることができ
る。
トダイオードの特性が揃つていれば、光のD.C.成
分およびダークカレント等の不要成分が除かれた
信号がアンプAMPに入力され、高いゲインで増
幅されるので出力信号を大きくとることができ
る。
またさらに第８図に示す様に一枚基板上に作成
された２つのフオトデイテクタを使用した場合に
はさらに良質の信号を得る事ができる。
された２つのフオトデイテクタを使用した場合に
はさらに良質の信号を得る事ができる。
以上説明して明らかなように本発明によれば、
ビームスプリツタの第１および第２の出射光路に
各々フオトダイオードを接続し、これら２つのフ
オトダイオードを直列に接続すると共に接続点に
アンプを接続し、各々フオトダイオードには逆バ
イアス電源を接続するように構成したものである
から、大きな検出信号を得ることができる。
ビームスプリツタの第１および第２の出射光路に
各々フオトダイオードを接続し、これら２つのフ
オトダイオードを直列に接続すると共に接続点に
アンプを接続し、各々フオトダイオードには逆バ
イアス電源を接続するように構成したものである
から、大きな検出信号を得ることができる。
特に簡単な光学部品とキヤンセル回路とを組み
合せるだけで少ない部品でD.C.成分をキヤンセル
することができるので、大きいだけでなく良質な
検出信号を得ることができるので信頼性を向上さ
せることができる。
合せるだけで少ない部品でD.C.成分をキヤンセル
することができるので、大きいだけでなく良質な
検出信号を得ることができるので信頼性を向上さ
せることができる。
第１図および第３図は本発明実施例を示す構成
図および回路図、第２図および第４図ａ，ｂは本
発明を説明するための斜視図および特性図、第５
図乃至第７図はいずれも従来例を示す斜視図、特
性図および回路図である。第８図は本発明の一基
板上に作成されたフオトデイテクタを使用する場
合の例を示す。 １……干渉光、２……ハーフミラー、８，９…
…偏光ビームスプリツタ、１０〜１３……フオト
デイテクタ、D1〜D4……フオトダイオード、
AMP1〜AMP4……アンプ。
図および回路図、第２図および第４図ａ，ｂは本
発明を説明するための斜視図および特性図、第５
図乃至第７図はいずれも従来例を示す斜視図、特
性図および回路図である。第８図は本発明の一基
板上に作成されたフオトデイテクタを使用する場
合の例を示す。 １……干渉光、２……ハーフミラー、８，９…
…偏光ビームスプリツタ、１０〜１３……フオト
デイテクタ、D1〜D4……フオトダイオード、
AMP1〜AMP4……アンプ。
Claims (1)
- １ ２つのビームによる干渉光が入射されこの入
射光を入射光の直進方向の第１の光路および入射
光と隔たつた第２の光路へ２分して出射するため
の偏光ビームスプリツタと、直列に接続された上
記第１の光路に位置する第１のフオトダイオード
および上記第２の光路に位置する第２のフオトダ
イオードと、これら第１および第２のフオトダイ
オードに接続された逆バイアス電源と、第１およ
び第２のフオトダイオードの接続点に入力端が接
続されたアンプとを含み、上記ビームスプリツタ
に干渉光が入射された時アンプからD.C.成分を除
いた検出信号を出力させるように構成したことを
特徴とする光学式変位測定装置の信号検出機構。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205854A JPS6183912A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 光学式変位測定装置の信号検出機構 |
| DE8484307484T DE3484649D1 (de) | 1983-11-04 | 1984-10-31 | Optisches instrument zur messung einer verschiebung. |
| DE88117622T DE3486178T2 (de) | 1983-11-04 | 1984-10-31 | Optisches Instrument zur Messung einer Verschiebung. |
| EP84307484A EP0146244B2 (en) | 1983-11-04 | 1984-10-31 | Optical instrument for measuring displacement |
| EP88117622A EP0311144B1 (en) | 1983-11-04 | 1984-10-31 | Optical instrument for measuring displacement |
| US06/668,097 US4676645A (en) | 1983-11-04 | 1984-11-05 | Optical instrument for measuring displacement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205854A JPS6183912A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 光学式変位測定装置の信号検出機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6183912A JPS6183912A (ja) | 1986-04-28 |
| JPH0513243B2 true JPH0513243B2 (ja) | 1993-02-22 |
Family
ID=16513808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59205854A Granted JPS6183912A (ja) | 1983-11-04 | 1984-10-01 | 光学式変位測定装置の信号検出機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6183912A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000147021A (ja) | 1998-11-11 | 2000-05-26 | Ando Electric Co Ltd | 電気光学サンプリングオシロスコープ用受光回路 |
| JP2008209556A (ja) * | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Epson Imaging Devices Corp | 電気光学装置、半導体装置、表示装置およびこれを備える電子機器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4113381A (en) * | 1976-11-18 | 1978-09-12 | Hewlett-Packard Company | Surveying instrument and method |
| JPS5892819A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-02 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 光電式エンコ−ダ装置 |
-
1984
- 1984-10-01 JP JP59205854A patent/JPS6183912A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4113381A (en) * | 1976-11-18 | 1978-09-12 | Hewlett-Packard Company | Surveying instrument and method |
| JPS5892819A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-02 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 光電式エンコ−ダ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6183912A (ja) | 1986-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |