JPH06160117A - 光学式変位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 レーザを利用した光学式変位検出装置の構造
をユニット化し且つ単純化するとともにノイズを除去し
検出感度を高める。 【構成】 可干渉光６を放射する光源ユニット１１と、
干渉縞１を生成する干渉光学系ユニット２と、空間格子
４が形成されており、干渉縞１を横切る様に変位する移
動体３と、空間格子４を介して干渉縞１を受光し移動体
３の変位を検出する受光ユニット５とからなる。干渉光
学系ユニット２は、可干渉光６を二本の光束７，８に分
割しＸ偏光成分に対応したＡ相干渉縞、Ｙ偏光成分に対
応したＢ相干渉縞を生成する。一方の光路８には位相変
調部材１３が介在しておりＸ，Ｙ偏光成分に相対的な波
面位相差を与えて、Ａ相干渉縞及びＢ相干渉縞の間に空
間的位相差を発生せしめる。受光ユニット５はＡ相干渉
縞、Ｂ相干渉縞を分離受光し、両者の受光量変化の位相
差により移動体３の変位方向検出を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学式変位検出装置に関
し、より詳しくはレーザ光源とエンコーダ板との組み合
わせにより光の干渉を利用して変位検出を行なうレーザ
ロータリエンコーダやレーザリニヤエンコーダ等の光学
式変位検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学式変位検出装置は、例えば特
開昭６２−３６１５号公報に開示されている。同公報に
は、一般的な構造として、固定光源と固定受光素子と両
者の間に介在するロータリエンコーダ板とこれに近接し
て配置された固定マスクとからなる光学式変位検出装置
が記載されている。ロータリエンコーダ板の周方向に沿
ってスリット列が形成されている。移動するスリット列
を透過した入射光は固定マスクを介して受光素子により
受光される。固定光源から受光素子までは幾何光学系を
構成しており、光の直進性を利用して変位検出を行な
う。従ってロータリエンコーダ板と固定マスクは光の回
折現象等を排除する為極めて近接して配置する必要があ
る。

【０００３】同公報には、さらにフラウンフォーファ回
折を利用した光学式変位検出装置も記載されている。こ
の方式においては、固定レーザ光源と固定受光素子との
間に移動方向に沿って形成された回折格子を有するエン
コーダ板が介在している。入射したレーザ光は移動する
エンコーダ板によりフラウンフォーファ回折され前方所
定位置に回折パタンを生成する。エンコーダ板の移動に
伴なって移動する回折パタンは固定マスクを介して受光
され移動量を検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光の直線性を利用した
幾何光学系の従来例においては、エンコーダ板に対して
固定マスクを極めて接近させて配置する必要がある。こ
の為、外部から加わる振動や衝撃によってエンコーダ板
と固定マスク板が接触する惧れがあり、エンコーダ板の
損傷や破壊の原因となるという課題がある。又、変位量
に加えて変位方向を検出する為に、互いに空間位相の異
なるスリット列あるいは固定マスクパタンを一対用意し
なければならず、構成が複雑であるという課題がある。

【０００５】光の波動性を利用したフラウンフォーファ
回折型の従来例については、回折パタンがエンコーダ板
の前方一定位置に生成される為、これに合わせて固定マ
スクを正確に位置決めしなければならない。しかしなが
ら、様々な変動要因によりエンコーダ板と固定マスクと
の間の距離が変化し検出結果の振幅が変動する事による
ノイズが発生するという課題がある。又、変位量に加え
て変位方向を検出する為、互いに空間位相の異なる回折
格子又は固定マスクを一対設けなければならず、構造が
複雑になるという課題がある。

【０００６】何れの従来例においても、エンコーダ板と
受光素子との間に固定マスクを介在させる必要がある
為、上述した種々の課題が発生する。かかる従来の技術
の課題に鑑み、本発明は固定マスクを用いる事なくエン
コーダ板からの出射光を受光素子で直接受光して変位検
出を行なう事のできる改良された光学式変位検出装置を
提供する事を目的とする。特に、直交偏光成分を含む入
射光を用いて変位量検出ばかりでなく変位方向検出も行
なう事のできる単純化された光学式変位検出装置を提供
する事を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成する為
に講じられた手段を図１に示す。本図に表わされた光学
式変位検出装置は、所定の周期を有する干渉縞１を生成
する干渉光学系ユニット２を備えている。干渉光学系ユ
ニット２の前方には、干渉縞１を横切る様に変位する移
動体３が配置されている。移動体３は矢印で示す様に双
方向に移動可能である。移動体３には、干渉縞１の周期
に対応したピッチ間隔を有する空間格子４が形成されて
いる。さらに、空間格子４を介して干渉縞１を受光し移
動体３の変位を検出する受光ユニット５が具備されてい
る。

【０００８】干渉光学系ユニット２は、平面波６からな
る可干渉光を互いに所定の角度で交差する光路に沿って
二本の光束７及び８に分割し、交差領域に干渉縞１を生
成する為の光路分割部材９を有している。図示する様
に、交差領域は光軸方向に沿って比較的広く分布してお
り、広範囲に渡って干渉縞１を生成する事が可能であ
る。従って、移動体３の光軸方向位置を厳しく設定する
必要はない。光路分割部材９はフレネル複プリズムから
なる。これに代えて、フレネル複鏡又はロイド鏡を用い
る事もできる。なお、干渉光学系ユニット２の入射側に
は、球面波１０からなる可干渉光を放射する為の光源ユ
ニット１１が配置されている。さらに、球面波１０を前
述した平面波６に変換する為のコリメータレンズ１２も
備えられている。

【０００９】空間格子４は所定のピッチ間隔で配列され
たスリットからなる透過型である。従って、干渉光学系
ユニット２と反対側に受光ユニット５が配置されてい
る。空間格子４を、所定のピッチ間隔で配列された光反
射条からなる反射型にした場合には、干渉光学系ユニッ
ト２と同じ側に受光ユニット５を配置する事が可能であ
る。又、本例では入射光、出射光ともに空間を直接伝搬
しているが、本発明はこれに限られるものではない。例
えば、光源ユニット１１を離間配置するとともに、光導
波路を介して干渉光学系ユニット２に接続しても良い。
又、受光ユニット５を離間配置し光導波路を介して干渉
縞１を受光検出する様にしても良い。この場合、後述す
る理由により光導波路は偏波面保持型を用いる。上述し
た様に、空間格子４を反射型とした場合には、光導波路
を光源ユニット１１及び受光ユニット５について共用化
する事が可能である。

【００１０】引き続き、図１を参照して、特に変位方向
検出を可能とした構成について説明を行なう。光源ユニ
ット１１は例えばレーザ光源１５からなり、互いに直交
するＸ偏光成分、Ｙ偏光成分を含んだ可干渉光を放射す
る。従って、干渉光学系ユニット２に含まれる光路分割
部材９は、可干渉光を互いに所定の角度で交差する光路
に沿って二本の光束に分割し、交差領域にＸ偏光成分、
Ｙ偏光成分の夫々について干渉縞１を生成する。分割さ
れる一方の光路には位相変調部材１３が介在しており、
一方の光束８に含まれる直交偏光成分に相対的な波面位
相差を与え、夫々についての干渉縞１に空間的位相差を
発生せしめる。例えば、位相変調部材１３によりＸ偏光
成分とＹ偏光成分との間に９０°の位相差が与えられ
る。分割された両光束７，８に含まれるＸ偏光成分は互
いに干渉し、例えばＡ相干渉縞を形成する。一方、両光
束７，８に含まれるＹ偏光成分も互いに干渉し、Ｂ相干
渉縞を生成する。直交偏光成分の位相差に起因して、Ａ
相干渉縞とＢ相干渉縞との間に９０°の空間的位相差が
発生する。かかる機能を有する位相変調部材１３として
は、１／４波長板を用いる事ができる。これに代えて、
平行平面板の片面又は両面に多層膜蒸着を施して、斜入
射光束に対し互いに直交するＰ偏光成分とＳ偏光成分に
位相差を与える様にした部材を用い、一方の光路に対し
て斜入射となる様に配置しても良い。最後に、受光ユニ
ット５は、直交偏光成分の夫々について干渉縞１を分離
する為のプリズム部材１４を備えている。分離した一方
のＡ相干渉縞は対応するＡ相受光素子により検出され、
Ｂ相干渉縞は対応するＢ相受光素子により検出される。
両者の受光量変化の位相差により移動体３の変位方向検
出が可能になる。

【００１１】

【作用】本発明によれば、干渉光学系ユニット２によっ
て生成された干渉縞１は空間格子４の形成された移動体
３を介して直接受光ユニット５により受光され変位検出
が行なわれる。従って、移動体３と受光ユニット５との
間に何ら固定マスク等の中間部材を介在させる必要がな
い。又、干渉縞１は一対の光束７及び８の交差領域に渡
って広範囲で存在するので、移動体３の光軸方向位置を
厳しく設定する必要がなく、外乱に強く且つノイズの少
ない検出出力を得る事ができる。換言すると、干渉縞１
のコントラスト及び周期は広範囲に渡って実質的に変動
しない。

【００１２】さらに、本発明によれば一方の光路に位相
変調部材１３を介在させる事により、互いに空間位相の
異なるＡ相干渉縞及びＢ相干渉縞を生成し、変位量ばか
りでなく変位方向をも検出可能としている。直交偏光成
分を巧みに利用する事により、極めて単純な構造で変位
方向検出が行なえる。以下、この点につき図２を参照し
て詳細に説明する。図示する様に、光路分割部材９は所
定の傾斜角で反対方向に傾いた一対の分割面９１，９２
を有している。光路分割部材９に入射した平面波可干渉
光は各分割面で各々屈折され第一光束７と第二光束８を
出射する。両光束の光路は交差角θで互いに交わってい
る。第二光束８のＸ偏光成分はその光軸方向に進行する
第二波面を有している。この第二波面は波長λを有し平
行な実線で示す様に山と谷が交互に配列されている。
又、第一光束７もその光軸方向に沿って進行する第一波
面を有しており、同様に波長λで山と谷が交互に配列し
ている。両光束に含まれるＸ偏光成分は交差領域におい
て互いに干渉し、山と山及び谷と谷が強め合い、所定の
周期Ｐを有するＡ相干渉縞を生成する。一方、空間格子
４はこの周期Ｐに対応した間隔ピッチで配列されたスリ
ット列を有しており、Ａ相干渉縞のピークを選択的に透
過する様になっている。

【００１３】第二光束８のうち、位相変調部材１３によ
り位相変調されたＹ偏光成分は前述したＸ偏光成分に対
して１／４波長分の位相差を有している。このＹ偏光成
分は、平行点線で示す様にＸ偏光成分から位相のずれた
山と谷の配列からなる進行第二波面を有している。第二
光束８に含まれるＹ偏光成分の第二波面と、第一光束７
に含まれるＹ偏光成分の第一波面も互いに干渉し、山と
山及び谷と谷が強め合う。この結果Ｂ相干渉縞が生成さ
れる。Ｙ偏光成分の波面位相がＸ偏光成分の波面位相か
ら１／４波長分ずれている事に対応して、Ｂ相干渉縞は
Ａ相干渉縞から１／４周期分ずれている。なお、Ｘ偏光
成分とＹ偏光成分の位相差は一般的に、（ｍ±１／４）
λ分で良い。但し、ｍは整数である。なお、理解を容易
にする為に、本例においては位相差を（１／４）λ分に
設定しているが、必ずしもこれに限られるものではな
く、適当な位相差を設定する事ができる。

【００１４】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図３は、図１に示した光学式変位検出
装置を応用してレーザロータリエンコーダを構成した実
施例を示す。このレーザロータリエンコーダは、光源ユ
ニット及び受光ユニットと、回転変位検出部分とが互い
に分離配置され、光導波路により結線された構造となっ
ている。レーザロータリエンコーダは移動体として双方
向に回転可能なロータリエンコーダ板３１を備えてい
る。エンコーダ板３１の表面上円周方向に沿って反射型
の一次元空間格子３２が形成されている。

【００１５】この空間格子３２は例えば所定のピッチ間
隔で配列されたスリット３３の列からなる。スリット列
の内側には、ロータリエンコーダ板の基準位置を示す為
の基準スリット３４が設けられている。上述したスリッ
ト３３，３４は何れも反射型である。本例においてはロ
ータリエンコーダ板３１の回転量に加え回転方向を検出
する為、所定の構造を有する一体型の干渉光学系ユニッ
ト３５が用いられている。この干渉光学系ユニット３５
はフレネル複プリズム３５１、１／４波長板３５２及び
コリメータレンズ３５３からなり、空間格子３２に対し
て異なった周期的位相関係を有するＡ相干渉縞、Ｂ相干
渉縞を同時に生成する様に固定配置されている。干渉光
学系ユニット３５は光導波路を構成する偏波面保持光フ
ァイバ３６を介して、一体化された光源ユニット３７及
び受光ユニット３８に接続されている。光源ユニット３
７はレーザダイオードＬＤを含んでおり、結像レンズ３
９及び偏波面保持光分岐器４０を介して、偏波面保持光
ファイバ３６に可干渉光を送信する。一方、受光ユニッ
ト３８はＡ相用フォトダイオードＡＰＤ及びＢ相用フォ
トダイオードＢＰＤを備えておりウォラストンプリズム
４１及び偏波面保持光分岐器４０を介して夫々Ａ相干渉
縞、Ｂ相干渉縞を受光する。なお、ウォラストンプリズ
ム４１に代え、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を用い
ても良い。

【００１６】基準スリット３４に対応して集光ユニット
４２が固定配置されている。集光ユニット４２はコリメ
ータレンズ４２１と集光レンズ４２２とを一体化したも
のである。集光ユニット４２は光導波路を構成する光フ
ァイバ４３を介して対応する光源ユニット４４及び受光
ユニット４５に接続されている。光源ユニット４４はレ
ーザダイオードＬＤを備えており、結像レンズ４６を介
して光ファイバ４３にレーザ光を送信する。一方、受光
ユニット４５はＺ相用フォトダイオードＺＰＤを備えて
おり、光分岐器４７を介して基準スリット３４からの反
射光を受光検出する。

【００１７】次に図３に示したレーザロータリエンコー
ダの動作を詳細に説明する。Ａ，Ｂ相用光源ユニット３
７に含まれるレーザダイオードＬＤから出た可干渉光は
結像レンズ３９により偏波面保持光ファイバ３６の端面
上に集光導入される。この時、導入される可干渉光は直
線偏光されており、且つその偏光方向は偏波面保持光フ
ァイバ３６の２個の直交固有モードと４５°の角度をな
す方向に入射される。その後、可干渉光は偏波面を保持
したまま伝搬し、コリメータレンズ３５３により平行光
にされる。この時、光ファイバ３６の出射端面は直交固
有モードが図３に示したＸ軸，Ｙ軸と一致する様に調整
されている。１／４波長板３５２はＸ軸，Ｙ軸方向の偏
光に対して位相差が１／４波長になる様に配置されてい
る。この結果、ロータリエンコーダ板３１の表面に形成
された空間格子３２に沿って９０°の位相差を有するＡ
相干渉縞、Ｂ相干渉縞が形成される。ロータリエンコー
ダ板３１からの反射光は偏波面が保持されたまま再び光
ファイバ３６に戻り、偏波面保持光分岐器４０により受
光ユニット３８側に分岐される。反射光はウォラストン
プリズム４１によりＸ偏光成分、Ｙ偏光成分に分離さ
れ、夫々対応する受光素子ＡＰＤ，ＢＰＤにより受光検
出される。一対の受光素子ＡＰＤ，ＢＰＤから出力され
た電気信号には、π／２の位相差があるので、これによ
りロータリエンコーダ板３１の回転方向が検出できる。
例えば、エンコーダ板３１が時計方向に回転する時、Ａ
相電気信号はＢ相電気信号に比べ進相となり、逆にエン
コーダ板３１が反時計方向に回転する時、Ａ相検出信号
はＢ相検出信号に比べ遅相となる。

【００１８】又、他の光源ユニット４４から送信された
光は光ファイバ４３により集光ユニット４２に導入され
た後、集光レンズ４２２を介してロータリエンコーダ板
３１上に結像する。結像したスポットが基準スリット３
４により反射されると、光は逆進し光ファイバ４３及び
光分岐器４７を介してＺ相用受光素子ＺＰＤにより受光
される。この結果、エンコーダ板３１の基準位置検出が
可能になる。

【００１９】本実施例では、移動体近傍に配置される干
渉光学系ユニットと、光源ユニット及び受光ユニットは
光ファイバ等で連結されているので互いに電気的に分離
されている。この為、光源ユニット及び受光ユニットを
有害な電磁誘導ノイズから保護する事ができる。又、干
渉光学系ユニットは何ら電気的な構成部分を有しないの
で爆発環境等危険な領域においても安全に用いる事がで
きる。

【００２０】本発明においては、直交偏光成分を含む可
干渉光を巧みに利用して単純な構成により変位方向検出
を可能にできるという利点がある。この利点に対比する
為、直交偏光成分を利用しない変位方向検出方式を参考
例として図４に示す。なお、この参考例は先行出願にか
かる特願平３−３０６７５１５号公報に開示されてい
る。図示する様に、ロータリエンコーダ板１０５の表面
上円周方向に沿って反射型の一次元空間格子１０６が形
成されている。この空間格子１０６は所定のピッチ間隔
で配列されたスリット１２０の列からなる。スリット列
の内側には、ロータリエンコーダ板１０５の基準位置を
示す基準スリット１２１が設けられている。上述したス
リット１２０及び１２１は何れも反射型である。この参
考例においてはロータリエンコーダ板１０５の回転方向
を検出する為一対の干渉光学系ユニット１０３Ａ及び１
０３Ｂが用いられている。なお、本発明と異なり、これ
らの干渉光学系ユニットには位相変調部材が用いられて
いない。これら一対のユニット１０３Ａ，１０３Ｂは、
空間格子１０６に対して異なった周期的位相関係を有す
る干渉縞を各々生成する様に固定配置されている。例え
ば、一方のユニット１０３Ａにより生成される干渉縞の
位相は他方のユニット１０３Ｂにより生成される干渉縞
の位相から９０°ずれている。干渉光学系ユニット１０
３Ａは導光部材１０２Ａを介して、一体化された光源ユ
ニット１０１Ａ及び受光ユニット１１７Ａに接続されて
いる。同様に、干渉光学系ユニット１０３Ｂも導光部材
１０２Ｂを介して、対応する一体化された光源ユニット
１０１Ｂ及び受光ユニット１１７Ｂに接続されている。
加えて、基準スリット１２１に対応して集光ユニット１
０３Ｚが固定配置されている。このユニット１０３Ｚは
導光部材１０２Ｚを介して対応する一体化された光源ユ
ニット１０１Ｚ及び受光ユニット１１７Ｚに接続されて
いる。各光源ユニット及び受光ユニットは駆動／処理回
路１２３に接続されている。この回路は各光源ユニット
の駆動制御を行なうとともに、各受光ユニットから出力
された検出信号を処理してエンコーダ板１０５の変位情
報を与える。

【００２１】この参考例においては、Ａ相干渉縞、Ｂ相
干渉縞は夫々別個の干渉光学系ユニット１０３Ａ，１０
３Ｂを用いて形成されており、その相対位置の調整によ
り干渉縞の空間位相差を設定していた。この為、干渉光
学系ユニットや導光部材が複数個必要になる為製造コス
トが高くつく。又、干渉縞の周期を細かくし、分解能を
上げる程、一対の干渉光学系ユニットの相対的な位置調
整が困難になる。例えば、スリット列１２０のピッチ間
隔を数μｍ程度に設定すると、調整が極めて微妙となり
振動や温度変化に弱くなる。

【００２２】次に図５を参照して、本発明にかかる光学
式変位検出装置の他の実施例を説明する。この例は光路
分割部材としてフレネル複鏡を用いるとともに、光源ユ
ニット、受光ユニット、干渉光学系ユニットを一体化し
たものである。この実施例の光学系は、レーザ光源６１
とコリメータレンズ６２とフレネル複鏡６３とから構成
されている。フレネル複鏡６３は互いに反対側に傾斜し
た一対の反射分割面６４及び６５を有している。一方の
反射分割面６４により反射された光束は他方の反射分割
面６５により反射された光束と所定の交差領域で干渉し
あい干渉縞を生成する。一方の光路中には１／４波長板
６６が介在しており、Ａ相干渉縞、Ｂ相干渉縞が同時に
形成できる。干渉縞が位置する交差領域を横切って移動
可能な様にロータリエンコーダ板６７が配置されてい
る。ロータリエンコーダ板６７には干渉縞の周期に対応
した間隔ピッチで配列されたスリットからなる反射型空
間格子６８が形成されている。この空間格子６８により
反射した光は逆進し、無偏光型ビームスプリッタ６９に
より入射光側から分離される。分離した光はウォラスト
ンプリズム７０によりＡ相干渉縞とＢ相干渉縞に分けら
れる。各干渉縞は対応する受光素子ＡＰＤ，ＢＰＤによ
り夫々受光検出される。

【００２３】図６は本発明のさらに他の実施例を示す模
式図であり、反射型のレーザリニアエンコーダを表わし
ている。この例においては、光学系は、レーザ光源７１
とコリメータレンズ７２とロイド鏡７３とから構成され
ている。このロイド鏡７３はコリメータレンズ７２の光
軸に対して傾斜して配置された平面鏡からなり、コリメ
ータレンズ７２から出射した直交偏光成分を含む平行可
干渉光の一部分のみを反射する。従って、反射光束と反
射せずにそのまま通過した光束とは互いに交差し交差領
域において干渉縞を生成する。なお、一方の光束中に位
相変調部材７４が介在しており、前述した様にＡ相干渉
縞及びＢ相干渉縞を同時に形成する。本例では、この位
相変調部材７４は、平行平面板の片面又は両面に多層膜
蒸着を施して、斜入射光束に対し互いに直交するＰ偏光
成分とＳ偏光成分に位相差を与える様にした部材からな
り、光路に対して斜入射となる様に配置されている。干
渉縞の位置する交差領域を横切る様にリニヤエンコーダ
板７５が配置されている。このリニヤエンコーダ板７５
はロータリエンコーダ板と異なり矢印で示す様に直線方
向に移動可能となっており直線変位を検出する為のもの
である。エンコーダ板７５の表面には、干渉縞の周期に
対応したピッチ間隔で配列された光反射条からなる反射
型の空間格子が形成されている。さらに、反射光軸の延
長上に一対の受光素子７６，７７が配置されている。こ
の一対の受光素子７６，７７はウォラストンプリズム７
８によって分離されたＡ相成分、Ｂ相成分を夫々受光検
出するものである。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかな様に、本発明に
よれば、干渉光学系ユニットを用いて干渉縞を生成する
とともに、この干渉縞を移動体に照射し受光ユニットで
直接受光する様にしている。従って、移動体と受光ユニ
ットとの間に何ら固定マスク板等を介在させる必要がな
いので、光学式変位検出装置の構造を小型化し且つ単純
化する事ができるという効果がある。固定マスク板を用
いないので、従来例に述べた様な固定マスクに起因する
様々な不具合を解消できるという効果がある。又、干渉
光学系ユニットにより生成された干渉縞は光軸方向の広
い範囲に渡って一定のコントラスト及び周期を有してお
り、移動体の位置が外乱等により光軸方向に変動しても
検出誤差の原因となるノイズが発生しないという効果が
ある。さらには、固定マスクを介在させていないので入
射光の損失が少なく高感度の光学的変位検出を行なう事
ができるという効果がある。又、直交偏光成分を含む可
干渉光を利用し、所定の位相差を与える事によりＡ相干
渉縞及びＢ相干渉縞を同時に形成し、極めて単純な構造
で移動体の変位方向が検出できるという効果がある。加
えて、移動体近傍に配置される干渉光学系ユニットと、
光源ユニット及び受光ユニットを光ファイバ等で連結し
互いに電気的に分離する事により、光源ユニット及び受
光ユニットを有害な電磁誘導ノイズから保護する事がで
きるという効果がある。この場合、干渉光学系ユニット
は何ら電気的な構成部分を有しないので爆発環境等危険
な領域においても安全に用いる事ができるという効果が
ある。さらには、単独の干渉光学系ユニット及び一本の
光ファイバを用いて変位方向検出が可能となる為コスト
ダウンが図れるとともにＡ相，Ｂ相調整の煩わしさから
解放され信頼性が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光学式変位検出装置の基本的構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明にかかる光学式変位検出装置の作用を説
明する為の幾何光学図である。

【図３】本発明にかかる光学式変位検出装置を応用した
レーザロータリエンコーダの実施例を示す模式的な斜視
図である。

【図４】レーザロータリエンコーダの参考例を示す模式
図である。

【図５】本発明にかかる光学式変位検出装置の他の実施
例を示す模式図である。

【図６】さらに他の実施例を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 干渉縞 ２ 干渉光学系ユニット ３ 移動体 ４ 空間格子 ５ 受光ユニット ７ 光束 ８ 光束 ９ 光路分割部材 １１ 光源ユニット １３ 位相変調部材 １５ レーザ光源

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可干渉光を放射する光源ユニットと、所
   定の周期を有する干渉縞を生成する干渉光学系ユニット
   と、該周期に対応したピッチ間隔を有する空間格子が形
   成されており干渉縞を横切る様に変位する移動体と、該
   空間格子を介して干渉縞を受光し移動体の変位を検出す
   る受光ユニットとを備えた光学式変位検出装置であっ
   て、 前記光源ユニットは互いに直交する偏光成分を含んだ可
   干渉光を放射し、 前記干渉光学系ユニットは、可干渉光を互いに所定の角
   度で交差する光路に沿って二本の光束に分割し交差領域
   に直交偏光成分の夫々について干渉縞を生成する光路分
   割部材を有しており、 一方の光路には位相変調部材が介在しており一方の光束
   に含まれる直交偏光成分に相対的な波面位相差を与え、
   夫々についての干渉縞に空間的位相差を発生せしめ、 前記受光ユニットは、直交偏光成分の夫々について干渉
   縞を分離受光し、両者の受光量変化の位相差により移動
   体の変位方向検出を可能とする光学式変位検出装置。
2. 【請求項２】 前記位相変調部材は１／４波長板である
   請求項１記載の光学式変位検出装置。
3. 【請求項３】 前記位相変調部材は、平行平面板の片面
   又は両面に多層膜蒸着を施して、斜入射光束に対し互い
   に直交するＰ偏光成分とＳ偏光成分に位相差を与える様
   にした部材からなり、光路に対して斜入射となる様に配
   置されている請求項１記載の光学式変位検出装置。
4. 【請求項４】 前記光源ユニットは離間配置され光導波
   路を介して干渉光学系ユニットに接続しており、 前記受光ユニットは離間配置され光導波路を介して干渉
   縞を受光し、 該光導波路は偏波面保持型である請求項１記載の光学式
   変位検出装置。
5. 【請求項５】 前記空間格子は反射型であり、 該光導波路は光源ユニットと受光ユニットについて共用
   されている請求項４記載の光学式変位検出装置。
6. 【請求項６】 前記光路分割部材は、フレネル複プリズ
   ム、フレネル複鏡、又はロイド鏡からなる請求項１記載
   の光学式変位検出装置。