JPH07119854B2 - 集積光学素子を備えた光ビームの入出射装置 - Google Patents

集積光学素子を備えた光ビームの入出射装置

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JPH07119854B2
JPH07119854B2 JP2131461A JP13146190A JPH07119854B2 JP H07119854 B2 JPH07119854 B2 JP H07119854B2 JP 2131461 A JP2131461 A JP 2131461A JP 13146190 A JP13146190 A JP 13146190A JP H07119854 B2 JPH07119854 B2 JP H07119854B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一個の集積光学素子と、少なくとも一つの
回折ビーム束を発生させる少なくとも一個の第一回折部
材をビーム通路中に配設した一個の光源と、回折ビーム
束を一個の光導波路の中にあるいは中から入出射させる
少なくとも一個の入出射部材とを備え、入出射部材を円
形格子で形成し、少なくとも一個の他の回折部材も設け
てある、光ビームを入出射させる光学装置に関する。
〔従来の技術〕
この種の装置は、外乱に強く、できる限り小型に構成さ
れた位置測定装置を作製するために、測長および測角装
置の技術で益々使用されて来ている。
小型化した位置測定装置は、例えば西独特許第3625327
号明細書に開示されている。この文献およびそこに開示
されている従来の技術から、入射格子で光を集積光学回
路の光導波路に供給することが原理的に知られている。
更に、この従来の技術から、入射格子および出射格子も
複雑な数学的関係に支配され、少なくとも楕円または放
物線形を呈するか、あるいはもっと複雑な形状に形成さ
れることが理解される。
その結果、この種の小型化した位置測定装置への要求が
あるにもかかわらず、実際に作製した入射格子または出
射格子を用いた装置が実際には今まで実現されていな
い。
〔発明の課題〕
それ故、この発明の課題は、供給すべき光ビームと、入
射格子あるいは出射格子と、出射させるべき光ビームと
の調節が、簡単な格子構造となるように行われる、冒頭
に述べた様式の装置を提供することにある。
〔課題を解決する手段〕
上記の課題は、この発明により、一個の集積光学素子
と、少なくとも一つの回折ビーム束を発生させる少なく
とも一個の第一回折部材をビーム通路中に配設した一個
の光源と、回折ビーム束を一個の光導波路の中にあるい
は中から入出射させる少なくとも一個の入出射部材とを
備え、この入出射部材を円形格子で形成し、少なくとも
一個の他の回折部材も設けてある、光ビームを入出射さ
せる光学装置の場合、回折ビーム束21′,21″;51′,5
1″;61′,61″;81′,81″が円形格子23,24;33,34;43,4
4;53,54;63,64;83,84に垂直に入射するように、回折部
材22,26;32,36;42,46;52,56;62,66a,66b;82,86a,86bの
回折部材の格子定数を同じにして、これ等の回折部材を
互いに調節していることによって解決されている。
この発明による他の有利な構成は従属請求項に記載され
ている。
〔発明の効果〕
この発明の著しい利点は、円形格子をかなり簡単に作製
でき、この発明による集積光学素子を位置測定装置に非
常に有利に使用できる点にある。
〔実施例〕
実施例の助けを借り、この発明を図面に基づきより詳し
く説明する。
第１図に示す従来の技術では、光ビーム１が回折格子と
して形成されている位置測定装置の目盛板２に垂直に入
射する。目盛板２では、光ビーム１が屈折し、対称な二
つの光束１′と１″が集積光学素子５の構成部材である
二つの入射格子３と４の方に偏向する。
入射格子３と４は、別な方式の場合、冒頭に引用した西
独特許第3625327号明細書で詳しく開示されているよう
に、放物線状である。回折格子を1.5〜20μｍの間の格
子定数で仕上げることができても、入射格子３と４の格
子定数は0.5μｍ程度の大きさになる。それ故、これ等
の格子は、形状が必ず複雑になる場合、非常に大きな経
費をかけなくては作製できない。
第２図によれば、光ビーム21は裏側から、集積光学素子
25の構成部材である回折格子26に入射する。この回折格
子26では、光ビーム21が回折して、対称な二つの分割ビ
ーム束21′と21″がこの発明による位置測定装置の格子
目盛板22の方に偏向する。回折格子26と格子目盛板22は
同じ格子定数を保有する。格子目盛板22から、分割ビー
ム束21′と21″が反射し、もう一つ回折する。従って、
これ等のビーム束は集積光学素子25に垂直に入射する。
分割ビーム束21′と21″が当たる領域では、集積光学素
子25に二つの入射格子23と24がある。これ等の格子は所
謂円形格子として形成されている。円形格子は、約0.5
μｍの短い必要な格子定数で比較的簡単に作製できる。
円形格子23,24による入射機能にとって大切なことは、
分割ビーム束21′と21″を垂直に入射させることであ
る。これには、回折格子26と格子目盛板22の格子定数が
同じであると可能である。
入射する分割ビーム束21′と21″は、平坦な光導波路2
7,28によってそれ自体公知の結合器29に導入される。こ
の結合器によって両ビーム束は互いに干渉する。検出器
210,211および（図示していないが、検出器212は図面の
検出器211の右側にある）によって、干渉した分割ビー
ム束は互いに位相のずれた電気信号に変換される。その
場合、検出器210,211,212は集積光学素子25の構成部材
である。
第３図および第４図では、第２図の測定装置の原理側面
図が示してある。これ等の図面から判ることは、ビーム
の進行を適切にする（入射格子33,34または43,44に垂直
に当てる）には、回折格子36または46と格子目盛板32ま
たは42の格子定数が決定的ではなく、両者がそれぞれ等
しいことにある。それぞれの格子定数を選ぶと、回折角
α１またはα２、従って格子の間隔が互いに定まる。
第５図には、回折格子46が光学集積素子55の集積構成部
材でない変形種が示してある。ここでは、回折格子56と
格子目盛板52も透過形格子として、同じ格子定数で構成
されている。
垂直入射する分割ビーム束51′と51″は、この例でも図
示した光導波路57と58中で結合器59に導入する円形格子
53と54に入射する。
他の実施例は、第６図に示してある。この図面では、入
射した光ビーム61が格子目盛板62で回折して、対称な二
つの分割ビーム束61′と61″が、格子目盛板62と同じ格
子定数を有する二つの回折格子66aと66bに入射する。両
方の回折格子66aと66bは、光学集積素子65の集積された
構成部材であり、格子目盛板62に対向する側に配設して
ある。これ等の回折格子66aと66bでは、分割ビーム束6
1′と62″が回折するので、集積光学素子65の下側にあ
る二つの円形入射格子63,64に垂直入射する。そこに
は、図示した光導波路67と68および結合器69と三個の検
出器610,611と6112も配置されている。
第７図には、第６図の装置の側面が示してある。従っ
て、同じ部材には同じ引用符号を使用する。この第７図
では、回折格子66a,66bおよび入射格子63,64が集積光学
素子65の基板の両表面上に対向設置してあることのみ示
す。もちろん、第７図の装置は、入射光ビーム61が集積
光学素子65の基板を通過して、格子目盛板62で回折し、
反射することで第６図の装置とは異なっている。
第８図には、最後に位置測定装置の斜視図が示してあ
る。この装置では、図示していない光源も集積光学素子
85に集積された構成部材である。照明ビーム81は光導波
路81aによって出射格子81bに供給される。既に他の実施
例で説明した円形入射格子（ここでも、引用記号83と84
を使用する）と同じように、出射格子81bは円形格子で
形成されている。従って、光ビーム81は格子目盛板82に
垂直に入射し、そこで回折して反射される。回折した分
割ビーム束81′と81″は回折格子86aと86bに入射し、こ
れ等の格子で再び回折する。回折格子86aと86bは、集積
光学素子85に集積された構成部材である。既に述べた入
射格子83と84が基板の下側でこれ等の部材に対向してい
る。前記入射格子には、分割ビーム束が垂直に入射す
る。
第６図で既に述べた方法で、分割ビーム束から再び互い
に位相のずれた電気信号を得ることができる。
最後の例では、個々の従属請求項に記載されていない場
合でも、入射格子と出射格子が基本的に同じタイプであ
ると見做せることを意味する。従属請求項の数は、入射
格子の変形種の外に、出射格子の変形種にも表現上請求
を広げれば、単に二倍になる。
【図面の簡単な説明】
第１図、従来の技術による位置測定装置の模式斜視図。 第２図、この発明による反射測定装置の模式斜視図。 第３図、格子定数GK1を有する反射測定装置の模式側面
図。 第４図、格子定数GK2を有する反射測定装置の模式側面
図。 第５図、透過測定装置の模式斜視図。 第６図、集積した直線格子および円形格子を備えた透過
測定装置の模式斜視図。 第７図、反射目盛板を備えた第６図に相当する測定装置
の模式側面図。 第８図、円形出射格子を装備した測定装置の模式斜視
図。 図中引用記号： 1,21……入射光、２……目盛板、3,4……入射格子、5,2
5……光学集積素子、21′,21″……分割ビーム束、22…
…格子目盛板、23,24……円形格子、26……回折格子、2
7,28……光導波路、29……結合器、210,211,212……検
出器。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一個の集積光学素子と、少なくとも一つの
    回折ビーム束を発生させる少なくとも一個の第一回折部
    材をビーム通路中に配設した一個の光源と、回折ビーム
    束を一個の光導波路の中にあるいは中から入出射させる
    少なくとも一個の入出射部材とを備え、入出射部材を円
    形格子で形成し、少なくとも一個の他の回折部材も設け
    てある、光ビームを入出射させる光学装置において、回
    折ビーム束21′,21″;51′,51″;61′,61″;81′,81″
    が円形格子23,24;33,34;43,44;53,54;63,64;83,84に垂
    直に入射するように、回折部材22,26;32,36;42,46;52,5
    6;62,66a,66b;82,86a,86bの回折部材の格子定数を同じ
    にして、これ等の回折部材を互いに調節してあることを
    特徴とする光学装置。
  2. 【請求項２】対称な二つの分割ビーム束21′,21″;5
    1′,51″;61′,61″;81′,81″が発生する第一回折部材
    を回折格子26;36;46;56;62;82として形成し、他の回折
    部材も回折格子22;32;42;52;66a,66b;86a,86bとして形
    成されていることを特徴とする請求項１記載の光学装
    置。
  3. 【請求項３】回折格子の一方22;32;42;52;62;82は光電
    位置測定装置の目盛板であることを特徴とする請求項２
    記載の光学装置。
  4. 【請求項４】目盛板22;32;42;52;62;82と他の回折格子2
    6;36;46;56;66a,66b;86a,86bは直線格子で形成されてい
    ることを特徴とする請求項３記載の光学装置。
  5. 【請求項５】目盛板は円形格子で形成されていることを
    特徴とする請求項３記載の光学装置。
  6. 【請求項６】円形格子23,24;33,34;43,44;53,54;63,64;
    83,84と回折格子の少なくも一方26;36;46;56;66a,66b;8
    6a,86bとは、集積光学素子25;55;65;85の構成部材であ
    ることを特徴とする請求項４記載の光学装置。
  7. 【請求項７】集積光学素子25;55;65;85には、一個の結
    合器29;59;69があり、この結合器中で入射した分割ビー
    ム束21′,21″;51′,51″;61′,61″;81′,81″が干渉
    し、検出器210,211;610,611,612によって検出され、互
    いに位相のずれた電気信号に変換されることを特徴とす
    る請求項６記載の光学装置。
  8. 【請求項８】検出器210,211;610,611,612は集積光学素
    子25;55;65;85の集積構成部材であることを特徴とする
    請求項７記載の光学装置。
  9. 【請求項９】集積光学素子には照明光源も配設されてい
    ることを特徴とする請求項６記載の光学装置。
  10. 【請求項１０】照明ビームの通路81は光導波路81a中で
    出射円形格子81bに導入され、この格子はビームを目盛
    板82に垂直に入射させるように偏向させることを特徴と
    する請求項６記載の光学装置。
JP2131461A 1989-06-08 1990-05-23 集積光学素子を備えた光ビームの入出射装置 Expired - Lifetime JPH07119854B2 (ja)

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