JPH05240612A - 光学式変位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回折格子よりなるスケールと光検出器とを有
する光学式変位測定装置において、回折格子にゴミ等が
付着して測定値に誤差が生ずるのを防止することを目的
とする。 【構成】 互いに略平行な２以上の可干渉性光を発生す
る可干渉性光源１０、１２と、斯かる可干渉性光を各々
２方向に分岐するビームスプリッタ１４、１６と、２方
向に分岐された可干渉性光を回折する回折格子３０と、
回折格子３０によって回折された可干渉性光を再度回折
格子３０に入射させるための反射器１８、２０と、回折
格子３０によって再度回折された可干渉性光をビームス
プリッタ１４、１６によって干渉させて干渉光を生成
し、こうして可干渉性光源１０、１２からの２以上の可
干渉性光に対応して生成された２以上の干渉性光４２、
６２を合成して回折格子３０の変位を検出するように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＮＣ工作機械等
に使用して好適な光学式変位測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザとホログラムスケールを組
み合わせたレーザスケールは、０．０１μｍ程度の分解
能を有し誤差が極めて少ないため、高精度の光学式変位
測定装置として実用化されている。

【０００３】レーザスケールはホログラムスケールと斯
かるスケールに対して相対的に変位する検出光学装置と
を含む。レーザスケールに使用されるホログラムは極め
て精度の高い２つの平面波を重ね合わせて干渉させ、そ
の干渉縞を写真乾板に焼き付けることによって製造さ
れ、体積型位相ホログラムと称される。

【０００４】斯かる干渉縞の周期は平面波の波長とその
交差角によって決まり、例えば約０．５５μｍである。
干渉縞の周期がスケールの波長を構成しており、斯かる
値は光の波長と同程度の大きさであり、一般のリソグラ
フィの技術や、電子ビームによる書き込みでは達成する
ことはできない。

【０００５】こうしてスケールをホログラフィクに記録
して形成されたホログラムスケールは、他のスケールで
は達成することができない高い分解能を得ることができ
る特徴を有する。

【０００６】検出光学装置はホログラムスケールの変位
を読み取る検出ヘッド部を形成しており、光の回折と干
渉を利用して波動光学的に変位を測定するように構成さ
れている。光検出器によって測定される干渉光の周期は
スケール波長の１／４の波長を有しており、スケール波
長を０．５５μｍとすれば、約０．１４μｍである。従
って、斯かる干渉光の波形を１／１６分周すれば約０．
０１μｍの分解能を得ることができる。

【０００７】レーザスケールの測定原理の詳細及びその
特徴については、例えば、「計量管理」Ｖｏｌ．３８，
ＮＯ．７，１９８９，Ｐ１５〔７７１〕〜２３〔７７
９〕を参照されたい。

【０００８】図６は、本願出願人と同一の出願人による
特公平２−３５２４８に開示されているレーザスケール
型の光学式変位測定装置の例を示す。光学式変位測定装
置は、例えば半導体レーザ発生器の如き可干渉性光源１
０と、ビームスプリッタ１４と、例えばホログラムスケ
ールの如き回折格子３０と、反射器１８、２０と、光検
出器２６とを含む。可干渉性光源１０によって発生され
た可干渉性光は光路４０に沿ってビームスプリッタ１４
に導かれ、ビームスプリッタ１４によって２つの方向に
分岐される。

【０００９】第１の分岐光はビームスプリッタ１４を通
過して光路４６に沿って回折格子３０の照射点３０ａに
到達し、第２の分岐光はビームスプリッタ１４にて法線
３０ｎに対する入射角と同一の反射角で反射され、光路
４４に沿って導かれ回折格子３０の照射点３０ｂに到達
する。第１の分岐光は回折格子３０にて回折され方向転
換して反射器１８に向かって進行する。回折光は反射器
１８にて反射されて同一経路５０に沿って再び回折格子
３０の照射点３０ａに到る。光線は回折格子３０によっ
て再度回折され方向転換して同一光路４６に沿って再度
ビームスプリッタ１４に達する。

【００１０】第２の分岐光も第１の分岐光と同様に、回
折格子３０の点３０ｂにて回折され方向転換して光路４
８に沿って反射器２０に向かって進行し、反射器２０に
て反射されてから、回折格子３０によって再度回折され
方向転換してビームスプリッタ１４に達する。

【００１１】光路４６よりビームスプリッタ１４に到達
した第１の分岐光と光路４４よりビームスプリッタ１４
に到達した第２の分岐光は、光路４２に沿って導かれ光
検出器２６に到達する。２つの分岐光はビームスプリッ
タ１４によって干渉され、それによって干渉光が生成さ
れるように構成されている。斯かる干渉光の強度は光検
出器２６によって検出される。光検出器２６によって検
出される干渉光の振幅波はスケールの位相変位量を含む
から、斯かる干渉光を検出することによってスケールの
変位が求められる。

【００１２】図７は、図６と同様、本願出願人と同一の
出願人による特公平２−３５２４８に開示されているレ
ーザスケール型の光学式変位測定装置の他の例を示す。
この例によると、光学式変位測定装置は、可干渉性光源
１０と、ビームスプリッタ１４と、回折格子３０と、反
射器１８、２０、２２、２４と、光検出器２６とを含
む。可干渉性光源１０によって発生された可干渉光は光
路４０を経由してビームスプリッタ１４に到達し、斯か
るビームスプリッタ１４によって２つの光線に分岐され
る。第１の分岐光は、光路４６、反射器２２及び光路５
０を経由して回折格子３０に到達する。斯かる光線は回
折格子３０の照射点３０ｇにて回折されて光路５４に沿
って導かれる。

【００１３】更に斯かる光線は、反射器１８によって反
射されて、光路５４、光路５０及び光路４６を経由して
ビームスプリッタ１４に到る。第２の分岐光は、ビーム
スプリッタ１４から光路４４、光路４８、光路５２を経
て反射器２０に到達し、斯かる反射器２０を反射して、
同一経路、即ち、光路５２、光路４８及び光路４４を経
由してビームスプリッタ１４に到る。第１の分岐光と第
２の分岐光とはビームスプリッタ１４に入射されて干渉
光が生成され、斯かる干渉光は光路４２を経由して光検
出器２６によって検出される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
光学式変位測定装置は、回折格子３０上にゴミ、ホコリ
等の好ましくない物質が付着したり回折格子３０の表面
にキズができたりすると光検出器２６の出力値に影響を
与えそれが誤差の原因となることがある、という欠点を
有する。

【００１５】図８は、回折格子３０上にゴミ８０が付着
しており、照射点３０ａ、３０ｂにて可干渉性光が入射
された状態を示しており、図６の矢印Ａ−Ａ方向より観
察したと仮定して描いてある。スケールを構成する回折
格子３０に対して、検出光学装置が相対的に図６で右方
向に走行すると、丸印で示されている可干渉性光の照射
点３０ａ、３０ｂは右方向に移動する。

【００１６】照射点３０ａは、光路４６を経由して入射
された第１の分岐光の照射点に相当し、照射点３０ｂ
は、光路４４を経由した入射された第２の分岐光の照射
点に相当する。図８Ａはゴミ８０が付着した部分に第１
の分岐光による照射点３０ａがあり、図８Ｂは可干渉性
光の照射点３０ａ、３０ｂが右方向に移動しゴミ８０が
付着した部分に第２の分岐光による照射点３０ｂがある
状態を示す。

【００１７】図９は、図８に示す如き、回折格子３０上
にゴミ８０が付着しその上を可干渉性光が照射した場合
に光検出器２６によって検出された干渉光の出力を表
す。グラフの横軸は回折格子３０に対する検出光学装置
の相対的変位量ｘであり、縦軸は光検出器２６の出力ｙ
であって検出される干渉光の強度を表す。

【００１８】検出光学装置の変位量がｘ＝ｘ₁ とｘ＝ｘ
₂ のとき、出力値が減少している。これは、変位量がｘ
＝ｘ₁ のとき、図８Ａに示す如く照射点３０ａでの可干
渉性光がゴミ８０によって遮られ、２つの分岐光によっ
て生成された干渉光の強度が減少するからであり、変位
量がｘ＝ｘ₂ のとき、図８Ｂに示す如く照射点３０ｂで
の可干渉性光がゴミ８０によって遮られ、２つの分岐光
によって生成された干渉光の強度を減少するからであ
る。

【００１９】斯かる出力の低下は、ミスカウントを発生
させ光学式変位測定装置による測定誤差の原因となるこ
とがある。従って、従来では、斯かる誤差の発生を防ぐ
ためにスケールの表面を常に清浄にしておく必要があ
り、また測定前にスケールの表面に付着したゴミを予め
取り除いておく必要があった。

【００２０】本発明は、斯かる点に鑑み、レーザスケー
ル型の光学式変位測定装置において、回折格子上にゴミ
が付着したり、その表面にキズが生じたりすることに起
因する測定誤差を除去することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図１に
示すように、２以上の互いに略平行な可干渉性光を発生
する光源１０、１２と、可干渉性光の各々に対応して配
置された２以上の光学系とを有する光学式変位測定装置
において、光学系の各々は、光源１０又は１２からの可
干渉性光を２方向に分岐するために可干渉性光の光路に
配置されたビームスプリッタ１４又は１６と、ビームス
プリッタによって２方向に分岐された可干渉性光を入射
させて回折光を生成する回折格子３０と、この回折光を
回折格子３０によって再度回折させそれによって生成さ
れた回折光の各々を再度ビームスプリッタに導き干渉光
を生成するための第１の対の反射器と１８、２０、を有
し、光学系の各々によって生成された干渉光を合成して
回折格子の変位を測定するように構成されている。

【００２２】本発明の光学式変位測定装置の他の例にお
いて、例えば図５に示すように、ビームスプリッタ１４
又は１６と回折格子３０との間にて２方向に分岐された
可干渉性光の光路に対応して第２の対の反射器２２、２
４が配置され、ビームスプリッタによって分岐された可
干渉性光の各々は第２の対の反射器によって反射されて
から回折格子に導かれるように構成されている。

【００２３】本発明の光学式変位測定装置の他の例にお
いて、例えば図１又は図５に示すように、光学系の各々
に含まれる第１の対の反射器は全体で１対の反射器とし
て構成されている。

【００２４】本発明の光学式変位測定装置の他の例にお
いて、例えば図５に示すように、光学系の各々に含まれ
る第２の対の反射器は全体で１対の反射器として構成さ
れている。

【００２５】本発明の光学式変位測定装置の他の例にお
いて、光学系の各々によって生成された干渉光を光学的
に合成し斯かる合成光を１つの検出器によって検出する
ように構成されている。

【００２６】本発明の光学式変位測定装置の他の例にお
いて、例えば図１に示すように、光学系の各々によって
生成された干渉光を検出器２６又は２８によって検出し
該検出器の出力を合成して１つの合成出力を得るように
構成されている。

【００２７】本発明の光学式変位測定装置の他の例にお
いて、例えば図１に示すように、光学系の各々に含まれ
るビームスプリッタは全体で１つのビームスプリッタと
して構成されている。

【００２８】本発明の光学式変位測定装置の他の例にお
いて、光源は、単一の可干渉性光源と該単一の可干渉性
光源より互いに略平行な２以上の可干渉性光を生成する
ためのビームスプリッタとを有する光学系として構成さ
れている。

【００２９】

【作用】本発明によれば、レーザスケール型の光学式変
位測定装置において、少なくとも２本の互いに略平行な
可干渉性光を使用し、それによって得られた少なくとも
２本の干渉光の出力の和を求めるように構成されてい
る。従って、回折格子３０上にゴミ８０が付着して１本
の可干渉性光に基づく出力が低下しても、少なくとも２
本の可干渉性光に基づく出力の和は大きな値となるか
ら、測定精度の低下を防ぐことができる。

【００３０】

【実施例】以下、図１〜図５を参照して本発明の実施例
について説明する。尚、図１〜図５において、図６〜図
９の対応する部分には同一の参照符号を付してその詳細
な説明は省略する。

【００３１】図１は、本例の光学式変位測定装置の構成
を示しており、図６に示す従来例の光学式変位測定装置
の構成と対応している。本例の光学式変位測定装置は、
図６と比較して明らかなように、可干渉性光源１２とそ
れによって生成された干渉光を検出する光検出器２８が
付加されている。即ち、本例は１対の可干渉性光源１
０、１２と、斯かる可干渉性光源１０、１２から発生さ
れた可干渉性光の光路４０、６０上であって法線３０ｎ
の位置に配置されたビームスプリッタ１４、１６と、回
折格子３０と、斯かる回折格子３０によって回折された
可干渉性光を反射させるための反射器１８、２０と、回
折格子３０によって再度回折された可干渉性光をビーム
スプリッタ１４、１６によって干渉させた後それを検出
する光検出器２６、２８とを有する。

【００３２】第１の可干渉性光源１０より発生された可
干渉性光は光路４０に沿って進行しビームスプリッタ１
４にて２つの光線に分岐される。第１の分岐光は光路４
６に沿って導かれ回折格子３０の照射点３０ａにて回折
され、光路５０に沿って進行し第１の反射器１８によっ
て反射されて再び光路５０に沿って導かれる。斯かる第
１の光線は回折格子３０の照射点３０ａにて再度回折さ
れて光路４６に沿って進行し第１のビームスプリッタ１
４に到達する。

【００３３】第２の分岐光は光路４４に沿って導かれ回
折格子３０の照射点３０ｂにて回折され、光路４８に沿
って進行し第２の反射器２０によって反射されて再び光
路４８に沿って導かれる。斯かる第２の光線は回折格子
３０の照射点３０ｂにて再度回折されて光路４４に沿っ
て進行し第１のビームスプリッタ１４に到達する。

【００３４】第１の分岐光と第２の分岐光を第１のビー
ムスプリッタ１４によって干渉させ、斯くして生成され
た干渉光は光路４２に沿って進行し第１の光検出器２６
によって検出される。光検出器２６によって検出された
干渉光の強度は電気信号に変換されて出力される。

【００３５】第２の可干渉性光源１２より発生された可
干渉性光も、第１の可干渉性光源１０より発生された可
干渉性光と同様、第２のビームスプリッタ１６によって
第１の分岐光と第２の分岐光に分岐され、第１の分岐光
は光路６６、回折格子３０の照射点３０ｃ、光路７０、
７０、回折格子３０の照射点３０ｃ、光路６６を進み、
第２の分岐光は光路６４、回折格子３０の照射点３０
ｄ、光路６８、６８、回折格子３０の照射点３０ｄ、光
路６４を進む。斯かる第１の分岐光と第２の分岐光を第
２のビームスプリッタ１６によって干渉させて干渉光を
生成し、斯かる干渉光を光路６２に沿って進行させ第２
の光検出器２８によって検出する。

【００３６】第１の光検出器２６の出力と第２の光検出
器２８の出力は加算器５６によって加算されて合成出力
が生成される。

【００３７】尚、回折格子３０上の第１の可干渉性光源
１０による照射位置３０ａ、３０ｂと第２の可干渉性光
源１２による照射位置３０ｃ、３０ｄとの間の相対的位
置関係は、第１の光検出器２６の出力と第２の光検出器
２８の出力とが同相にて加算されて合成出力が生成され
るように予め設定されている。

【００３８】斯かる本例の機能を図２と図３を参照して
説明する。図２は、図８に対応したものであり、回折格
子３０に可干渉性光が照射された状態を示す。回折格子
３０の表面にゴミ８０が付着しており、斯かるゴミ８０
が付着した面に可干渉性光が照射される場合を仮定す
る。スケールを構成する回折格子３０に対して検出光学
装置が相対的に移動すると、可干渉性光の照射点３０
ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｄは図において左から右方向
に移動する。図１を参照して説明したように、第１の可
干渉性光源１０によって生成された第１の分岐光と第２
の分岐光が各々照射点３０ａ、３０ｂに照射され、第２
の可干渉性光源１２によって生成された第１の分岐光と
第２の分岐光が各々照射点３０ｃ、３０ｄとに照射され
る。

【００３９】図２Ａは、回折格子３０の表面のゴミ８０
に、第２の可干渉性光源１２による第１の分岐光の照射
点３０ｃが存在する状態を示し、照射点が右方向に移動
すると、図２Ｂに示す如く、第１の可干渉性光源１０に
よる第１の分岐光の照射点３０ａがゴミ８０上に移動す
る。更に、図２Ｃ及び図２Ｄに示すように、ゴミ８０上
を、第１の可干渉性光源１０による第２の分岐光の照射
点３０ｂと第２の可干渉性光源１２による第２の分岐光
の照射点３０ｄが順次通過する。

【００４０】図３は、斯かる回折格子３０の表面のゴミ
８０上を２つの可干渉性光源による４つの照射点３０
ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｄが順次通過したときの検出
器の出力を示す。

【００４１】図３Ａは、第１の光検出器２６の出力値の
変化を示したグラフであり、横軸はスケール即ち回折格
子３０に対する検出光学装置の相対的変位量ｘを表し、
縦軸は第１の光検出器２６の出力値ｙ即ち光路４２を経
由して入力された干渉光の強度を表す。変位量ｘ＝
ｘ₂ 、ｘ₃ 付近で光検出器２６の出力ｙが減少してい
る。これは、変位量ｘ＝ｘ₂ のときは、図２Ｂに示すよ
うに、第１の可干渉性光源１０による第１の分岐光の照
射点３０ａがゴミ８０上通過したために光検出器２６の
出力ｙが減少し、変位量ｘ＝ｘ₃ のときは、図２Ｃに示
すように、第１の可干渉性光源１０による第２の分岐光
の照射点３０ｂがゴミ８０上通過したために光検出器２
６の出力ｙが減少したことを意味している。

【００４２】図３Ｂは、第２の光検出器２８の出力値の
変化を示したグラフであり、横軸は回折格子３０に対す
る検出光学装置の相対的変位量ｘを表し、縦軸は第２の
光検出器２８の出力値ｙを表す。変位量ｘ＝ｘ₁ 、ｘ₄
付近で光検出器２８の出力ｙが減少している。これは、
図２Ａ及び図２Ｄに示す如く、第２の可干渉性光源１２
による２つの分岐光の照射点３０ｃ、３０ｄがそれぞれ
ゴミ８０を通過したことに対応している。

【００４３】図３Ｃは、加算器５６の出力値の変化を表
したものであり、図３Ａのグラフと図３Ｂのグラフとの
和に対応している。従って、変位量ｘ＝ｘ₁ 、ｘ₂ と変
位量ｘ＝ｘ₃ 、ｘ₄ 付近で出力値が減少している。しか
しながら、変位量ｘ＝ｘ₁ 、ｘ₂ 、ｘ₃ 、ｘ₄ に対する
出力値ｙの絶対値は図２Ａにおける変位量ｘ＝ｘ₂ 、ｘ
₃ に対する出力値ｙ及び図２Ｂにおける変位量ｘ＝
ｘ₁ 、ｘ₄ に対する出力値ｙよりも大きい。

【００４４】従って、第１の光検出器２６と第２の光検
出器２８のいずれか１つの検出器からの出力によって変
位量を計算する場合には、変位量ｘ＝ｘ₁ 、ｘ₂ 又はｘ
＝ｘ ₃ 、ｘ₄ のとき出力値が小さいことに起因してミス
カウントが生じる可能性があるが、加算器５６からの出
力値に基づいてスケールの変位量を計算する場合には変
位量ｘ＝ｘ₁ 、ｘ₂ 、ｘ₃ 、ｘ₄ のときであっても出力
値の絶対値が大きいからミスカウントが生じる可能性が
少ない。

【００４５】更に、こうして出力の合成値に基づいて変
位量を計算するため、例えば、回折格子３０のピッチに
局所的な偏差又は誤差が存在する場合であっても、それ
による変位量の誤差が平均化されてその相対的値が小さ
くなるから、測定精度が向上する。

【００４６】２つの可干渉性光源１０、１２は、回折格
子３０上の４つの照射点３０ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０
ｄが図２に示すように１直線上を移動するように配置さ
れてよいが、図４に示す如く２つの照射点３０ｃ、３０
ｄと２つの照射点３０ａ、３０ｂが略平行な２本の直線
上を移動するように配置されてよい。

【００４７】図５は、本発明による光学式変位測定装置
の他の例を示す。この例は、図７に示す従来例に対応し
ている。即ち、図７の例に対して第２の可干渉性光源１
２を設け、更にそれに対応して第２のビームスプリッタ
１６と第２の光検出器２８を設け、加算器５６を配置し
ている。

【００４８】第１の可干渉性光源１０によって発生され
た可干渉性光は、図７について説明したように、光路４
０より第１のビームスプリッタ１４に入射し、斯かるビ
ームスプリッタ１４によって２つの光線に分岐され、第
１の分岐光は光路４６、５０、回折格子３０の照射点３
０ｇ、光路５４、５４、回折格子３０の照射点３０ｇ、
光路５０、４６に沿って進行し、第２の分岐光は光路４
４、４８、回折格子３０の照射点３０ｇ、光路５２、５
２、回折格子３０の照射点３０ｇ、光路４８、４４に沿
って進行し、干渉光は光路４２に沿って進行し第１の光
検出器２６に到る。

【００４９】第２の可干渉性光源１２によって発生され
た可干渉性光は、光路６０より第２のビームスプリッタ
１６に入射され、斯かるビームスプリッタ１６によって
第１の分岐光と第２の分岐光に分岐される。第１の分岐
光は、光路６６、７０、回折格子３０の照射点３０ｉ、
光路７４を経て第１の反射器１８に到達する。斯かる第
１の分岐光は、更に、光路７４、回折格子３０の照射点
３０ｉ、光路７０、６６を経て第２のビームスプリッタ
１６に到達する。

【００５０】第２の分岐光は、光路６４、６８、回折格
子３０の照射点３０ｈ、光路７２を経て第２の反射器２
０に到達する。斯かる第２の分岐光は、更に、光路７
２、回折格子３０の照射点３０ｈ、光路６８、６４を経
て第２のビームスプリッタ１６に到達する。２つの分岐
光をビームスプリッタ１６によって干渉させて干渉光を
生成する。斯かる干渉光は光路６２に沿って進行し第２
の光検出器２８によって検出される。

【００５１】第１の光検出器２６からの出力と第２の光
検出器２８からの出力とは加算器５６によって加算さ
れ、合成出力が出力される。

【００５２】図７の従来例と図５の本例を比較すると明
らかなように、図７の例では回折格子３０上の照射点３
０ｇは１つであるが、本例では照射点が２つ増加されて
３つある。従って、回折格子３０上にゴミが付着しその
上を照射点が通過して光検出器２６、２８の出力値が低
下しても、加算器５６には２つの光検出器２６、２８の
出力の和に相当する出力値を出力されるから、大きな出
力値を得ることができる。従って、図１の例について説
明したのと同様に、回折格子３０上に付着したゴミ８０
に起因するミスカウントが生ずる可能性が排除される。

【００５３】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。

【００５４】例えば、図１及び図５において２つの可干
渉性光源１０、１２とそれに対応して２つの光学系が配
置されているが、３つ以上の可干渉光源とそれに対応し
て３つ以上の光学系を配置するように構成してもよい。

【００５５】また、図１及び図５において第１の対の反
射器１８、２０は２つの可干渉光源１０、１２からの光
線に対して共用されているが、それぞれ別個に設けても
よく、図５において第２の対の反射器２２、２４は２つ
の可干渉光源１０、１２からの光線に対して共用されて
いるが、それぞれ別個に設けてもよい。

【００５６】同様に、図１及び図５においてビームスプ
リッタ１４、１６は、２つの可干渉光源１０、１２から
の光線に対して１つのビームスプリッタとして共用され
てよく、又はそれぞれ別個に設けてもよい。

【００５７】更に、本例では２つの可干渉性光源１０、
１２が配置されているが、１つの可干渉光源と斯かる可
干渉性光源からの光線より２以上の可干渉性光線を生成
するためのビームスプリッタとを有するように構成して
もよい。

【００５８】更に、本例では、２つの検出器２６、２８
によって２つの干渉光をそれぞれ検出し、斯かる検出器
２６、２８の出力を加算器５６によって加算するように
構成されているが、２つの干渉光を光学的に合成して１
つの合成光線を生成し、それを１つの検出器によって検
出するように構成してもよい。

【００５９】

【発明の効果】本発明によると、複数の光学系を使用し
てその合成出力によって変位を測定するように構成され
ているため、１つの光学系の出力によって変位を測定す
る場合に比べて、ミスカウントが生ずる可能性が減少す
るから誤差の発生を除去することができる利点がある。

【００６０】本発明によると、複数の光学系を使用して
その合成出力によって変位を測定するように構成されて
いるため、各光学系に生ずる誤差が平均化され、従って
測定値に生ずる誤差が相対的に減少し、測定精度が向上
する利点が得られる。

【００６１】本発明によると、レーザスケール型光学式
変位測定装置において、回折格子３０にゴミ８０が付着
したり、キズが生じたことに起因する変位測定値の誤差
を排除することができる利点がある。

【００６２】本発明によると、レーザスケール型光学式
変位測定装置において、回折格子３０の表面にゴミが付
着しないように洗浄したり、測定前に回折格子３０にゴ
ミが付着していないかどうか検査する煩雑さが排除され
る利点がある。

【００６３】本発明によると、複数の光学系を使用して
その合成出力によって変位を測定するように構成されて
いるため、各光学系に生ずる誤差が平均化され、従って
測定値に生ずる誤差が相対的に減少し、測定精度が向上
する利点が得られる。

【００６４】本発明によると、回折格子３０に局所的な
ピッチ誤差が存在しても、それによる誤差が平均化され
相対的に減少するから、測定精度が向上する利点があ
る。

【００６５】本発明によると、１つの光学系に製造誤差
が生じても、測定値に誤差が生ずることが除去されるか
ら、製品の歩留まりが向上する利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学式変位測定装置の例を示す構成図
である。

【図２】本発明の光学式変位測定装置の機能を示す説明
図である。

【図３】本発明の光学式変位測定装置の機能を説明する
説明図である。

【図４】本発明の光学式変位測定装置の他の例の機能を
示す説明図である。

【図５】本発明の光学式変位測定装置の他の例を示す構
成図である。

【図６】従来の光学式変位測定装置の例を示す構成図で
ある。

【図７】従来の光学式変位測定装置の他の例を示す構成
図である。

【図８】従来の光学式変位測定装置の機能を示す構成図
である。

【図９】従来の光学式変位測定装置の機能を説明する構
成図である。

【符号の説明】 １０、１２ 可干渉性光源 １４、１６ ビームスプリッタ １８、２０、２２、２４ 反射器 ２６、２８ 光検出器 ３０ 回折格子 ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｇ、３０ｈ、３
０ｉ 照射点 ３０ｎ 法線 ４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２、５４ 光
路 ５６ 加算器 ６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２、７４ 光
路 ８０ ゴミ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２以上の互いに略平行な可干渉性光を発
   生する光源と、上記可干渉性光の各々に対応して配置さ
   れた２以上の光学系とを有する光学式変位測定装置にお
   いて、 上記光学系の各々は、上記光源からの可干渉性光を２方
   向に分岐するために上記可干渉性光の光路に配置された
   ビームスプリッタと、該ビームスプリッタによって２方
   向に分岐された可干渉性光を入射させて回折光を生成す
   る回折格子と、上記回折光を上記回折格子によって再度
   回折させそれによって生成された回折光の各々を再度上
   記ビームスプリッタに導き干渉光を生成するための第１
   の対の反射器と、を有し、 上記光学系の各々によって生成された干渉光を合成して
   上記回折格子の変位を測定するように構成されているこ
   とを特徴とする光学式変位測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１の光学式変位測定装置におい
   て、上記ビームスプリッタと上記回折格子との間にて上
   記２方向に分岐された可干渉性光の光路に対応して第２
   の対の反射器が配置され、上記ビームスプリッタによっ
   て分岐された可干渉性光の各々は上記第２の対の反射器
   によって反射されてから上記回折格子に導かれることを
   特徴とする光学式変位測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の光学式変位測定装置に
   おいて、上記光学系の各々に含まれる第１の対の反射器
   は全体で１対の反射器として構成されていることを特徴
   とする光学式変位測定装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３の光学式変位測定装置に
   おいて、上記光学系の各々に含まれる第２の対の反射器
   は全体で１対の反射器として構成されていることを特徴
   とする光学式変位測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかの光学式変位測
   定装置において、上記光学系の各々によって生成された
   干渉光を光学的に合成し斯かる合成光を１つの検出器に
   よって検出するように構成されていることを特徴とする
   光学式変位測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかの光学式変位測
   定装置において、上記光学系の各々によって生成された
   干渉光を検出器によって検出し該検出器の出力を合成し
   て１つの合成出力を得るように構成されていることを特
   徴とする光学式変位測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかの光学式変位測
   定装置において、上記光学系の各々に含まれるビームス
   プリッタは全体で１つのビームスプリッタとして構成さ
   れていることを特徴とする光学式変位測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかの光学式変位測
   定装置において、上記光源は、単一の可干渉性光源と該
   単一の可干渉性光源より互いに略平行な２以上の可干渉
   性光を生成するためのビームスプリッタとを有する光学
   系として構成されていることを特徴とする光学式変位測
   定装置。