JPH0690052B2 - 光学干渉装置 - Google Patents
光学干渉装置Info
- Publication number
- JPH0690052B2 JPH0690052B2 JP62146359A JP14635987A JPH0690052B2 JP H0690052 B2 JPH0690052 B2 JP H0690052B2 JP 62146359 A JP62146359 A JP 62146359A JP 14635987 A JP14635987 A JP 14635987A JP H0690052 B2 JPH0690052 B2 JP H0690052B2
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- Japan
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- light
- grating
- beam splitter
- optical path
- diffraction grating
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は精密位置検出装置、特に光の回折及び干渉を利
用したリニアスケールに係り、回折格子によるｎ次回折
光を用いたリニアスケール干渉装置に係る。
用したリニアスケールに係り、回折格子によるｎ次回折
光を用いたリニアスケール干渉装置に係る。
＜従来技術＞ 第５図は従来の光学干渉装置を示す構成図である。
可干渉光10に対向してコリメートレンズ12が配設され、
その光路進行方向の所定位置に光路に直交するように反
射回折格子14が配設されている。反射回折格子14で反射
したｎ次回折光16及び18の各々を所定方向に反射させる
ために平面の反射鏡20及び22が配設され、さらに反射鏡
20及び22による反射光の各々の到達位置にビームスプリ
ッタ24が配設され、その合成、干渉光の進行光路上に光
検出器26が配置されている。
その光路進行方向の所定位置に光路に直交するように反
射回折格子14が配設されている。反射回折格子14で反射
したｎ次回折光16及び18の各々を所定方向に反射させる
ために平面の反射鏡20及び22が配設され、さらに反射鏡
20及び22による反射光の各々の到達位置にビームスプリ
ッタ24が配設され、その合成、干渉光の進行光路上に光
検出器26が配置されている。
反射回折格子14は、ガラス、金属等の長尺板の表面に、
その長さ方向に一定間隔でかつ連続的に回折格子が刻設
されたものである。この反射回折格子14は、設定対象物
に装着または一体化され、その長手方向に測定対象物と
共に移動する。
その長さ方向に一定間隔でかつ連続的に回折格子が刻設
されたものである。この反射回折格子14は、設定対象物
に装着または一体化され、その長手方向に測定対象物と
共に移動する。
以上の構成において、可干渉光源10によって発せられた
可干渉光はコリメートレンズ12によって平行光にされた
のち反射回折格子14に投光される。反射回折格子14は、
正負のｎ次回折光16、18を反射し、これらは各々反射鏡
20及び22に入射する。反射鏡20及び22はｎ次回折光16及
び18をビームスプリッタ24へ反射させ、該ビームスプリ
ッタ24によって合成、干渉が行なわれる。この合成、干
渉は、反射回折格子14の移動状況に応じて変化し、その
変化が光検出器26によって検出され、光電変換される。
可干渉光はコリメートレンズ12によって平行光にされた
のち反射回折格子14に投光される。反射回折格子14は、
正負のｎ次回折光16、18を反射し、これらは各々反射鏡
20及び22に入射する。反射鏡20及び22はｎ次回折光16及
び18をビームスプリッタ24へ反射させ、該ビームスプリ
ッタ24によって合成、干渉が行なわれる。この合成、干
渉は、反射回折格子14の移動状況に応じて変化し、その
変化が光検出器26によって検出され、光電変換される。
以上の説明では、反射回折格子14が移動するものとした
が、反射回折格子14以外の他の部材が一体的に移動し、
反射回折格子14が固定する構成であってもよい。
が、反射回折格子14以外の他の部材が一体的に移動し、
反射回折格子14が固定する構成であってもよい。
なお、この種の光学干渉装置に関するものとして、特公
昭60−190812、特公昭61−130816のほか昭和57年度精機
学会春季大会学術講演会論文集、第632頁「回折格子を
用いた精密変位検出法」等が挙げられる。
昭60−190812、特公昭61−130816のほか昭和57年度精機
学会春季大会学術講演会論文集、第632頁「回折格子を
用いた精密変位検出法」等が挙げられる。
しかし、従来の光学干渉装置にあっては、周囲温度変化
に対応した可干渉光の波長変動による回折角度変化の影
響を除去するためには、温度コントロール、コーナキュ
ーブ等を用いる必要があり、部品点数の増大とコストア
ップを招くという問題があった。
に対応した可干渉光の波長変動による回折角度変化の影
響を除去するためには、温度コントロール、コーナキュ
ーブ等を用いる必要があり、部品点数の増大とコストア
ップを招くという問題があった。
＜目的＞ 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、可干渉光の波
長変動による回折角度変化の影響の除去を図ることを目
的とした光学干渉装置である。
長変動による回折角度変化の影響の除去を図ることを目
的とした光学干渉装置である。
＜構成＞ 上記の目的を達成するため、本発明は、可干渉光を発生
する光源と、透光可能な基材の表面に回折格子が形成さ
れたスケールとしての透過格子あるいは反射可能な基材
の表面に回折格子が形成されたスケールとしての反射格
子と、前記光源より発した可干渉光を２つの光路に分離
し、これらを前記透過格子あるいは反射格子の表面の同
一位置に焦光させる光学系と、前記格子を透過あるいは
反射した１次回折光に対して温度変化に基づく波長変化
を補正する回折角変化補正部と、該補正部を介して出力
される回折光を光電変換する光検出器とを設けたことを
特徴とするものである。
する光源と、透光可能な基材の表面に回折格子が形成さ
れたスケールとしての透過格子あるいは反射可能な基材
の表面に回折格子が形成されたスケールとしての反射格
子と、前記光源より発した可干渉光を２つの光路に分離
し、これらを前記透過格子あるいは反射格子の表面の同
一位置に焦光させる光学系と、前記格子を透過あるいは
反射した１次回折光に対して温度変化に基づく波長変化
を補正する回折角変化補正部と、該補正部を介して出力
される回折光を光電変換する光検出器とを設けたことを
特徴とするものである。
次に、透過格子をスケールとした本発明の実施例を図面
と共に説明する。
と共に説明する。
第１図において、レーザダイオード等を用いた可干渉光
源30のレーザビームの進行路上に順次、集光用のレンズ
32、偏光ビームスプリッタ34及び反射鏡36が配設されて
いる。反射鏡36に対面させて反射鏡38が配設され、偏光
ビームスプリッタ34で二分されたレーザ光が各々の反射
鏡36、38により同一角度に反射させる。反射鏡36及び反
射鏡38の各々による反射光40及び42の光路を通り同一地
点に反射し、その反射点に透過格子44が配設されてい
る。反射光40及び42は透過格子44に対し、角度αで入射
するように反射鏡36及び38の角度、設置位置等が設定さ
れている。
源30のレーザビームの進行路上に順次、集光用のレンズ
32、偏光ビームスプリッタ34及び反射鏡36が配設されて
いる。反射鏡36に対面させて反射鏡38が配設され、偏光
ビームスプリッタ34で二分されたレーザ光が各々の反射
鏡36、38により同一角度に反射させる。反射鏡36及び反
射鏡38の各々による反射光40及び42の光路を通り同一地
点に反射し、その反射点に透過格子44が配設されてい
る。反射光40及び42は透過格子44に対し、角度αで入射
するように反射鏡36及び38の角度、設置位置等が設定さ
れている。
透過格子44は、光を容易に透過する透明ガラス等を基材
に用いたほかは前記反射回折格子14と同一構成がとられ
ている。反射光40と42の集光点に対向させて透過格子44
の背面（回折格子の形成されていない面）の近傍には凸
レンズ46が配設され、その出射側の光路上に順次、波長
板48、ビームスプリッタ50、偏光板52及び光検出器54が
配設されている。また、ビームスプリッタ50の反射光に
よる光路上には順次、偏光板56及び光検出器58が配設さ
れている。
に用いたほかは前記反射回折格子14と同一構成がとられ
ている。反射光40と42の集光点に対向させて透過格子44
の背面（回折格子の形成されていない面）の近傍には凸
レンズ46が配設され、その出射側の光路上に順次、波長
板48、ビームスプリッタ50、偏光板52及び光検出器54が
配設されている。また、ビームスプリッタ50の反射光に
よる光路上には順次、偏光板56及び光検出器58が配設さ
れている。
以上の構成において、可干渉光源30で発光した可干渉光
はレンズ32を介して偏光ビームスプリッタ34に入射し、
光の偏光方向によって通過光と反射光に分割される。こ
こで説明の便宜上、通過光をＰ波とし反射光をＳ波とす
る。通過光のＰ波は反射鏡36へ入射し、反射光のＳ波は
反射鏡38へ入射する。反射鏡36及び38の各々による反射
光40及び42は、透過格子44の出射光（すなわち凸レンズ
46の入射光）が格子面に対し垂直な角度となるように反
射し、透過格子44の回折格子形成面に到達する。
はレンズ32を介して偏光ビームスプリッタ34に入射し、
光の偏光方向によって通過光と反射光に分割される。こ
こで説明の便宜上、通過光をＰ波とし反射光をＳ波とす
る。通過光のＰ波は反射鏡36へ入射し、反射光のＳ波は
反射鏡38へ入射する。反射鏡36及び38の各々による反射
光40及び42は、透過格子44の出射光（すなわち凸レンズ
46の入射光）が格子面に対し垂直な角度となるように反
射し、透過格子44の回折格子形成面に到達する。
Ｐ波、Ｓ波各々の反射光40及び42は、透過格子44で第２
図に示すように回折しながら出射し、凸レンズ46を介し
て波長板48に入光する。この波長板48で円偏光にされた
のち、干渉信号となる。その後ビームスプリッタ50で二
方向に分けられ、各々が偏光板52及び56によって各偏向
成分にされる。偏光板52及び56の各々の出力光は光検出
器54及び58の各々によって光電変換され、その変換出力
の２値的変化を信号処理し、そのパルス数をカウントす
ることにより測長を行なうことができる。凸レンズ46
は、温度変化による反射光40及び42の回折光の波長変動
による回折角変化の影響をキャンセルするためのもので
ある。従って、第３図に示すように、凸レンズ46を用い
ることなく、この凸レンズ46に代えて凹面鏡60を配設
し、この出射光を光検出器58に入光させる構成にして
も、同様に温度による影響のキャンセルが可能である。
この場合、凹面鏡60の焦点は透過格子44の格子の上面に
合うように設定される。また、第４図に示すように、凸
レンズ46に代えて凹レンズ61を配設し、この出射光を光
検出器58に入光させる構成でも、同様のキャンセルが可
能である。この場合は、レンズ32でレーザ光が、凹レン
ズの焦点で集光するように設定されている。
図に示すように回折しながら出射し、凸レンズ46を介し
て波長板48に入光する。この波長板48で円偏光にされた
のち、干渉信号となる。その後ビームスプリッタ50で二
方向に分けられ、各々が偏光板52及び56によって各偏向
成分にされる。偏光板52及び56の各々の出力光は光検出
器54及び58の各々によって光電変換され、その変換出力
の２値的変化を信号処理し、そのパルス数をカウントす
ることにより測長を行なうことができる。凸レンズ46
は、温度変化による反射光40及び42の回折光の波長変動
による回折角変化の影響をキャンセルするためのもので
ある。従って、第３図に示すように、凸レンズ46を用い
ることなく、この凸レンズ46に代えて凹面鏡60を配設
し、この出射光を光検出器58に入光させる構成にして
も、同様に温度による影響のキャンセルが可能である。
この場合、凹面鏡60の焦点は透過格子44の格子の上面に
合うように設定される。また、第４図に示すように、凸
レンズ46に代えて凹レンズ61を配設し、この出射光を光
検出器58に入光させる構成でも、同様のキャンセルが可
能である。この場合は、レンズ32でレーザ光が、凹レン
ズの焦点で集光するように設定されている。
以上の説明は透過格子をスケールとして用いた場合の説
明であるが、反射格子をスケールとして用いた場合はレ
ーザ光がスケール透過後に作用する光学系をスケール上
部に置き換えて装置を構成すれば同様の効果が得られ
る。
明であるが、反射格子をスケールとして用いた場合はレ
ーザ光がスケール透過後に作用する光学系をスケール上
部に置き換えて装置を構成すれば同様の効果が得られ
る。
＜効果＞ 以上説明した通り、本発明によれば、スケールである透
過あるいは反射格子へ所定角度をもってビームスプリッ
タで二分されたレーザ光を照射し、そこでの回折信号を
レンズで集光し、干渉信号を作るとこにより、温度変化
に伴なう回折角度変化の影響をキャンセルする手段を設
けたため、波長変動による回折角の変化の影響を防止す
ることができた。また、温度コントロールが不要になる
ため、低コスト化及び耐環境性の向上も可能になる。
過あるいは反射格子へ所定角度をもってビームスプリッ
タで二分されたレーザ光を照射し、そこでの回折信号を
レンズで集光し、干渉信号を作るとこにより、温度変化
に伴なう回折角度変化の影響をキャンセルする手段を設
けたため、波長変動による回折角の変化の影響を防止す
ることができた。また、温度コントロールが不要になる
ため、低コスト化及び耐環境性の向上も可能になる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の説明に係る透過格子44における入射光及び出射光の
状況を示す説明図、第３、４図は本発明の他の実施例を
示す要部の構成図、第５図は従来のリニアスケールを示
す構成図である。 30……可干渉光源、32、46……レンズ、34、50……ビー
ムスプリッタ、36、38……反射鏡、44……透過格子、48
……波長板、52、56……偏光板、54、58……光検出器
明の説明に係る透過格子44における入射光及び出射光の
状況を示す説明図、第３、４図は本発明の他の実施例を
示す要部の構成図、第５図は従来のリニアスケールを示
す構成図である。 30……可干渉光源、32、46……レンズ、34、50……ビー
ムスプリッタ、36、38……反射鏡、44……透過格子、48
……波長板、52、56……偏光板、54、58……光検出器
Claims (1)
- 【請求項１】可干渉光を発生する光源と、透光可能な機
材の表面に形成された回折格子と、前記光源から発した
可干渉光を所望の平行ビームにするコリメータ手段と、
該手段により生じた平行ビーム光路中に設置されたビー
ムスプリッタと、該ビームスプリッタで２分された光路
の第１の光路中に設置された反射鏡により反射した光ビ
ームと、上記ビームスプリッタで分割された第２の光路
中に設置された反射鏡により反射した光ビームとを、上
記透過格子の表面の同一位置に集光し干渉させる光学系
と、前記回折格子を透過した干渉光を平行光にする凸レ
ンズと、前記凸レンズの出力光に基づく干渉光を光電変
換する光検出手段とを具備することを特徴とする光学干
渉装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62146359A JPH0690052B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 光学干渉装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62146359A JPH0690052B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 光学干渉装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63309815A JPS63309815A (ja) | 1988-12-16 |
| JPH0690052B2 true JPH0690052B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=15405934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62146359A Expired - Fee Related JPH0690052B2 (ja) | 1987-06-12 | 1987-06-12 | 光学干渉装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690052B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106773545B (zh) * | 2017-01-03 | 2018-01-19 | 吉林大学 | 利用变角度曝光制备复合周期的多级结构的方法及应用 |
| CN111829757B (zh) * | 2020-07-15 | 2022-01-28 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 光学元件激光诱导损伤特征瞬态测量装置及检测方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57207805A (en) * | 1981-06-17 | 1982-12-20 | Hitachi Ltd | Displacement measuring device |
| JPS59163517A (ja) * | 1983-03-09 | 1984-09-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光学式スケ−ル読取装置 |
| JPS59192917A (ja) * | 1983-04-15 | 1984-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 位置合わせ方法 |
-
1987
- 1987-06-12 JP JP62146359A patent/JPH0690052B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63309815A (ja) | 1988-12-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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