JPS60227120A - 光学式変位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、格子を使用して被測定物の変位を光学的に測
定する為の光学式変位測定装置に関するものである。

背景技術とその問題点 第１図及び第２図は、この様な光学式変位測定装置の一
従来例を示している。この従来例では、。

被測定物（図・示せず）に格子１が取シ付けられており
、この格子１に間隔ｄで格子２か対向している。格子１
，２は互いに等しいピッチＰを有しており、第１図の状
態では、ＬＥＤ等の光源３から射出された光４はこれら
の格子１．２の両方を通過する。そして、第２図に示す
様に格子１が第１図の状態から距離Ｐ／またけ移動する
と、格子１を通過した光４は格子２によって遮られる。

この為に、光電変換素子から成る光検出器５を格子２に
隣接して配置しておくと、この光検出器５からは格子１
の移動に伴って第３図に示す様なパルス電圧が出力され
る。従って、このパルスの数とピッチＰとから、格子１
か取フ付けられている被測定物の変位を非接触、でめる
ことができる。

そして、ピッチＰを小さくすれは、分解能が高くなって
変位を高精度で測定することができる。

ところが、光４が格子１を通過すると回折か起こるので
、間隔ｄかピッチＰに比較して大きい場合には、光検出
器５から８／Ｎの良い信号を得ることはできない。従っ
て、変位を高精度且つ高感度で測定する為には、間隔ｄ
か非常に小さく且つ格子１と格子２とが接触しない様な
状態で格子１を安定的に移動させる機構が必要であるが
、この様な機構を作成することは容易ではない。

発明の目的 本発明は、上述の問題点に鑑み、高精度且つ高感度の測
定が可能でろりしかも作成が容易な光学式変位測定装置
を提供することを目的としている。

発明の概要 本発明は、タルボ−距離の整数倍だけ離間している第１
及び第２の格子と、前記第１の格子を照射するコヒーレ
ント光源と、このコヒーレント光源から射出されて前記
第１及び第２の格子を通過する光を検出する光検出器と
を夫々具備する光学式変位測定装置に係るものである。

実施例 以下、本発明の第１及び第２実施例を第５図及び第６図
を参照しながら説明するか、これらの実施例に先立って
まず本発明の原理を第４図について説明する。

第４因に示す様に、格子１を光６で照射しても、既述の
様にこの格子１の後方では回折によって格子パターンが
消失している。しかし、光６がコヒーレントであると、
タルボ−現象と呼ばれる現象によって、格子１から所定
の距離ｚＴの整数倍だけ離間した夫々の位置には、格子
１の空間像７が形成される。距離′Ｚｌｒはタルボ−距
離と呼はｆＬｔおり、光６か平行光でおると、光６の波
長λと格子１のピッチＰとによって、ＺＴ−Ｐ２／λ　
で与えられる。

第５図は、本発明の第１実施例を示している。

この第１実施例は、コヒーレント光源光６を射出する半
導体レーザ１１が光源として使用されると共に光６を平
行光にする為のコリメータレンズ１２が使用されておフ
、且つ第１及び第２の格子１．２が上述のタルボ−距離
にの整数倍ｍ　ａ　Ｚ７だけ離間していることを除いて
、第１図及び第２図に示した従来例と実質的に同様の構
成であってよい。

この様な第１実施例によると、第１の格子１の空間像と
第２の格子２とが完全に重なり合うので、第１及び第２
の格子１．２同士を重ね合わせたことと等価になる。従
って、既述の従来例と同様に、光検出器５に接続されて
いるパルスカウンタ１３によって被測定物（図示せず）
の変位を測定することができる。

なお、この第１実施例においては光６を平行光としたが
、この光６を拡散光または収束光としてもよい。その場
合は、第１及び第２の格子１．２のピッチと互いの間隔
とを変えることによって、この第１実施例と同様の効果
を得ることができる。

第６図は１本発明の第２実施例を示している。

この第２実施例は、本発明を光デイスクプレーヤに適用
したものである。この光デイスクプレーヤでは、半導体
レーザ１１から射出されコリメータレンズ１２によって
平行光にされた光６が、ビームスプリッタ１４へ入射す
る。

ビームスプリッタ１４によって分割された光６の内の一
方は、対物レンズ１５を通過して元ディスク１６へ入射
する。光ディスク１６で反射場れた光６は、対物レンズ
１５を通過してビームスプリッタ１４で反射され、レン
ズ１７を通過して光検出器２１へ入射する。

ビームスプリッタ１４によって分割された光６の内の他
方は、第１の格子１を照射する。この第１の格子１から
タルボ−距離の整数倍だけ離間した位置には第２の格子
２が配されており、この第２の格子２に隣接して光検出
器５が配されている。

この光デイスクプレーヤでは、第１の格子１が１基台（
図示せず）に固定されており、一点鎖一で示す光学系２
２が一体となって移動する。そして、これらの格子１と
光学系２２とによって、光ディスク１６の半径方向にお
ける光学系２２の位置をめる様にしている。

ところで、光デイスクプレーヤでは、光ディスクの円周
方向に記録されているＬＩＩｒ号を読み取ることによっ
て光ディスクの半径方向における光学系の位置をめる方
式が一般的である。つまり、光学系の位置をめる為に扛
光ディスクが所定角度だけ回転するのを待つ必要かロク
、光学系を移動させただけでその位置を直ちにめること
はできない。

これに対して、この第２実施例による光デイスクプレー
ヤでは、光ディスク１６に記録されている信号を読み取
ることなく光学系２２の位置８＠ちにめることができる
ので、光デイスク１６上の所望の位置へのアクセスを高
速で行うことができる。

しか龜、光ディスク１６に記録されている信号を読み取
る必要がない為に、光ディスク１６か蕨速度一定で駆動
される場合でも、所望位置へのアクセス中はスピンドル
モータ（図示せず）の回転速度を調整する必要かないの
で、このことによっても所望位置へのアクセスを更に畠
速で行うことができる。

光ディスク１６の記録トラックのピッチは１．６μｍ　
程度でめシ、格子１．２のピッチＰは１００μｍ程度で
ある。しかし、格子１．２の夫々から１／４周期だけ位
相のずれている別の組の格子（図示せず）を併用すれば
、分解能か４倍の２５μｍｓ度ｌ仁なって、上述のアク
セスを１０トラック程度の組直で行うことかできる。

なお、この第２実施例において扛、光検出器５の面積を
小さくする為に、第１実施例とは逆に第１の格子１を固
定して第２の格子２を移動させている。しかし、これら
は本質的な違いではなく、第１及び第２の格子１．２の
何れを移動式せてもよい。

発明の効果 本発明は、上述の如くタルボ−現象によって発生する第
１の格子の空間像と第２の格子とを重ね合わせる様にし
ているので、ピッチの小さな格子を使用しても８７Ｎの
良い信号を得ることができる。従って、本発明による光
学式変位測定装置は、高精度且つ高感度の測定が可能で
あフしかも作成が容易でおる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一従来、例を示す概略的な
側面図、第３図は光学式変位測定装置から得られる信号
を示すグラフ、第４図は本発明の原理を示す概略的な側
面図、第５図は本発明の第１実施例を示す概略的なｌｌ
ｌ向図、第６図は元ディスクプレーヤに適用した本発明
の第２実施例を示す概略的な側面図である。 なお図面に用いられている符号において、１　・・・・
・・・・・・・・第１の格子２・・・・・・・・・・・
・第２の格子５・・・・・・・・・・・・光検出器 ６・・・・・・・・・・・・光 １１・・・・・・・・・・・・半導体レーザＺＴ・・・
・・・・・・・・・タルボ−距離である。 代理人　土星　勝 ！　常　包　芳　男 出力電Ｈ 第４図 第６図 １

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タルポー距離の整数倍だけ離間している第１及び第２の
   格子と、前記第１の格子を照射するコヒーレント光源と
   、このコヒーレント光源から射出されて前記第１及び第
   ２の格子を通過する光を検出する光検出器とを夫々具備
   する光学式変位測定装置。