JPS6117016A - 平均化回折モアレ位置検出器 - Google Patents
平均化回折モアレ位置検出器Info
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- JPS6117016A JPS6117016A JP13689284A JP13689284A JPS6117016A JP S6117016 A JPS6117016 A JP S6117016A JP 13689284 A JP13689284 A JP 13689284A JP 13689284 A JP13689284 A JP 13689284A JP S6117016 A JPS6117016 A JP S6117016A
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 23
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
この発明は４工作機械等における位置計測に利用される
光学式リニアエンコーダ、特に回折格子によるモアレ縞
を利用した位置検出器に関するものである。
光学式リニアエンコーダ、特に回折格子によるモアレ縞
を利用した位置検出器に関するものである。
（発明の技術的背景とその問題点）
２枚１組の回折格子を重ね合わせて得られるモアレ縞は
横方向の相対変化に敏感であり、微妙なステップでの変
位の計数測定ができるため、測長法として広く利用され
て来た。
横方向の相対変化に敏感であり、微妙なステップでの変
位の計数測定ができるため、測長法として広く利用され
て来た。
２つの回折格子（以下、それぞれを第１格子、第２格子
と呼ぶ）は機械の相対的に変位する２つの部分に取付け
られて用いられるので、常に適当な間隙を保つ必要があ
る。一方、測長の分解能を上げるために上記各回折格子
の格子ピンチを小さく１．ていくと、光の回折効果の影
響が大きくなる。従って、第２格子上の第１格子の影は
回折効果で薄くなり、直接のモアレ縞を高い可視度で得
ることはできなくなる。そこで、フーリエイメージ（Ｆ
ｏｕｒｉｅｒ Ｉｍａｇｅ）を利用した回折モアレが用
いられるようになった。すなわち、第１格子を位相の揃
った平行光束で照射した場合、光の回折効果によりその
後方に、格子のピッチＰの２乗の２倍を波長入で徐した
距離の整数倍の位置に格子と同じピッチを持った光の明
暗分布（早撃数倍の位置には明暗の反転した光分布がで
きる）ができ、この再生された光の明暗分布をフーリエ
イメージと言う。そして、このフーリエイメージが形成
される位置に第２格子を置けば、第２格子からの回折光
は２つの格子の横方向の相対変位に対して、周期Ｐの明
瞭なコントラストを持つようになり、これが回折モアレ
と呼ばれるものである。この原理を利用して、半導体製
造などの微細加工におけるマスク合わせのような比較的
測長距離の短い用途への利用が研究されている（たとえ
ばＪ。
と呼ぶ）は機械の相対的に変位する２つの部分に取付け
られて用いられるので、常に適当な間隙を保つ必要があ
る。一方、測長の分解能を上げるために上記各回折格子
の格子ピンチを小さく１．ていくと、光の回折効果の影
響が大きくなる。従って、第２格子上の第１格子の影は
回折効果で薄くなり、直接のモアレ縞を高い可視度で得
ることはできなくなる。そこで、フーリエイメージ（Ｆ
ｏｕｒｉｅｒ Ｉｍａｇｅ）を利用した回折モアレが用
いられるようになった。すなわち、第１格子を位相の揃
った平行光束で照射した場合、光の回折効果によりその
後方に、格子のピッチＰの２乗の２倍を波長入で徐した
距離の整数倍の位置に格子と同じピッチを持った光の明
暗分布（早撃数倍の位置には明暗の反転した光分布がで
きる）ができ、この再生された光の明暗分布をフーリエ
イメージと言う。そして、このフーリエイメージが形成
される位置に第２格子を置けば、第２格子からの回折光
は２つの格子の横方向の相対変位に対して、周期Ｐの明
瞭なコントラストを持つようになり、これが回折モアレ
と呼ばれるものである。この原理を利用して、半導体製
造などの微細加工におけるマスク合わせのような比較的
測長距離の短い用途への利用が研究されている（たとえ
ばＪ。
ＶＡＣ，ＳＣ１，ＴＥＣＨＮＯＬ、 ＋５（ｌｆｌ１７
８）ノ９８４ページ。
８）ノ９８４ページ。
同ＴＥＣＨＮＯＬ ８１ （１９８３）の１２７６ペー
ジ）。
ジ）。
一方、測長距離を長くし、かつ格子ピッチＰを小さくし
て測長精度を高くしようとすると、フーリエイメージの
できる距１１１２Ｐ２／入は格子ピッチＰの２乗に比例
して急激に短くなるため、長い距離にわたって２枚の回
折格子をフーリエイメージのできる間隙に精度良く保持
することが困難となる。そして、格子の間隙がフーリエ
イメージのできる位置からズレると、回折光の強度が大
きく変化して位置決めが不可能となる。たとえば格子ピ
ッチＰをｌｐｍとし、０．８３３ ｐＬｍの波長入を用
いたとすると、格子の間隙Ｇは、回折格子の間隙Ｇと光
の波長入との積を回折格子のピッチＰの２乗で除して得
られるフレネル数（入−Ｇ）／Ｐ２ ＝２を与える １
．８ｇｍに対して、十分に小さい変動の中に収められな
けらばならない。そのため、回折モアレは一般の工作機
械等における高精度な測長法として利用できなかった。
て測長精度を高くしようとすると、フーリエイメージの
できる距１１１２Ｐ２／入は格子ピッチＰの２乗に比例
して急激に短くなるため、長い距離にわたって２枚の回
折格子をフーリエイメージのできる間隙に精度良く保持
することが困難となる。そして、格子の間隙がフーリエ
イメージのできる位置からズレると、回折光の強度が大
きく変化して位置決めが不可能となる。たとえば格子ピ
ッチＰをｌｐｍとし、０．８３３ ｐＬｍの波長入を用
いたとすると、格子の間隙Ｇは、回折格子の間隙Ｇと光
の波長入との積を回折格子のピッチＰの２乗で除して得
られるフレネル数（入−Ｇ）／Ｐ２ ＝２を与える １
．８ｇｍに対して、十分に小さい変動の中に収められな
けらばならない。そのため、回折モアレは一般の工作機
械等における高精度な測長法として利用できなかった。
（発明の目的）
この発明は上述のような事情からなされたものであり、
間隙変化に影響されない横方向変位に敏感な回折モアレ
信号を得、高精度に位置を検出することができる位置検
出器を提供することを目的としている。
間隙変化に影響されない横方向変位に敏感な回折モアレ
信号を得、高精度に位置を検出することができる位置検
出器を提供することを目的としている。
（発明の特徴）
上に述べた従来方法では間隙変化がある場合、回折モア
レを用いて位置決めすることは困難であった。この発明
においては、２枚の回折格子の間隙ＧがＣＯからＧ０＋
２Ｐ２／λの範囲に入るように回折格子を配置する。な
お、 Ｇｏは任意な間隙である。この時に得られる０次
回新党強度の信号を平均化することにより、２つの格子
の横方向変位に対する敵感さを失わずに、２つの格子の
相対変化に対して、Ｐ／２の周期で変化する間隙方向変
化の影響を受けない信号を得ることができる。この平均
化された信号を回折モアレ信号の代わりに用いることに
よって、従来の技術では実現できなかった比較的大きな
間隙変化が生じる場合にも、高精度に位置を検出するこ
とが可能となった。
レを用いて位置決めすることは困難であった。この発明
においては、２枚の回折格子の間隙ＧがＣＯからＧ０＋
２Ｐ２／λの範囲に入るように回折格子を配置する。な
お、 Ｇｏは任意な間隙である。この時に得られる０次
回新党強度の信号を平均化することにより、２つの格子
の横方向変位に対する敵感さを失わずに、２つの格子の
相対変化に対して、Ｐ／２の周期で変化する間隙方向変
化の影響を受けない信号を得ることができる。この平均
化された信号を回折モアレ信号の代わりに用いることに
よって、従来の技術では実現できなかった比較的大きな
間隙変化が生じる場合にも、高精度に位置を検出するこ
とが可能となった。
（発明の概要）
この発明は、第１の回折格子と、この第１の回折格子に
対してその横方向、すなわち格子面に平行で格子刻線に
垂直な方向に変位する第２の回折格子と、上記２つの回
折格子の間に設けられた上記２つの回折格子の有効対向
面積の各部分について、上記２つの回折格子の間の間隙
光路長をフレネル数２又は２の整数倍に相当する光路長
の範囲にわたって変化させる手段と、上記２つの回折格
子の有効面積の部分にわたっての回折モアレ信号の平均
値に相当する信号を得る手段とを設け、上記平均値に現
われる上記回折格子のピッチの２分の１を１周期とする
信号変化を用いて、上記回折格子の横方向の相対変位を
高い精度で検出し得るようにしたものである。
対してその横方向、すなわち格子面に平行で格子刻線に
垂直な方向に変位する第２の回折格子と、上記２つの回
折格子の間に設けられた上記２つの回折格子の有効対向
面積の各部分について、上記２つの回折格子の間の間隙
光路長をフレネル数２又は２の整数倍に相当する光路長
の範囲にわたって変化させる手段と、上記２つの回折格
子の有効面積の部分にわたっての回折モアレ信号の平均
値に相当する信号を得る手段とを設け、上記平均値に現
われる上記回折格子のピッチの２分の１を１周期とする
信号変化を用いて、上記回折格子の横方向の相対変位を
高い精度で検出し得るようにしたものである。
（発明の実施例）
第１図にこの発明の第１の実施例の概略を示して説明す
る。
る。
この発明では、先ず第１の回折格子ｌをレーザ光ＬＢに
より照射すると共に、第１の回折格子ｌの後方に置かれ
た第２の回折格子２上に階段状の段差を持つ透明な板３
を取付けている。段差を持つ透明な板３は、光学的に間
隙Ｇの範囲がＧｏからＧｏ÷２Ｐ２／入になるように、
高屈折率材料に階段を中央から対称的に付けたものであ
り、この段差を持つ透明な板３によりレーザ光Ｌ８の各
部分に光路差を与えるようになっている。第１図におけ
る段差を持つ透明な板３は、光学的な距＠２Ｐ２／入の
範囲を５分割しているので、５段の階段状の構造になっ
ている。
より照射すると共に、第１の回折格子ｌの後方に置かれ
た第２の回折格子２上に階段状の段差を持つ透明な板３
を取付けている。段差を持つ透明な板３は、光学的に間
隙Ｇの範囲がＧｏからＧｏ÷２Ｐ２／入になるように、
高屈折率材料に階段を中央から対称的に付けたものであ
り、この段差を持つ透明な板３によりレーザ光Ｌ８の各
部分に光路差を与えるようになっている。第１図におけ
る段差を持つ透明な板３は、光学的な距＠２Ｐ２／入の
範囲を５分割しているので、５段の階段状の構造になっ
ている。
そして、第２の回折格子２を等しい２つの領域Ａ、Ｈに
分けており、領域Ｂでの格子の位相が領域Ａでの格子の
位相に対しＰ／４だけずれるように製作されである。第
２の回折格子２をこのように製作することで、信号の位
相が横方向の相対変位に対してＰ／４だけ位相のずれた
信号を得るようになっている。
分けており、領域Ｂでの格子の位相が領域Ａでの格子の
位相に対しＰ／４だけずれるように製作されである。第
２の回折格子２をこのように製作することで、信号の位
相が横方向の相対変位に対してＰ／４だけ位相のずれた
信号を得るようになっている。
第２の回折格子２の後方に一次元状に配列されたレンズ
群４は、回折格子２の領域Ａ及びＢにおいて５分割され
た光学的距離の異なる領域を通ってきた光束をそれぞれ
集光させる。レンズ群４で集光された光をそれぞれフォ
トダイオード群５により別々に検出する。その後、演算
増幅器等で構成された加算器７によりフォトダイオード
群５の信号を加算して各領域の信号Ｖｌ及びｖ２を得る
。なお、信号コントラストをより良くしたい場合には、
図示のようにフォトダイオード群５と加算器７との間に
２乗特性を持たせるように構成した２乗回路６を介挿す
れば良い。なお、フォトタイオード群５は他の光センサ
ーによっても構成し得る。最後に、減算器８により回折
格子２の領域Ａ及びＢからの信号Ｖ！及びｖ２の差ＰＤ
をとることによって、横方向変位を求めることができる
。すなわち、横方向変位に応じて信号ＰＤのレベルが変
化する。
群４は、回折格子２の領域Ａ及びＢにおいて５分割され
た光学的距離の異なる領域を通ってきた光束をそれぞれ
集光させる。レンズ群４で集光された光をそれぞれフォ
トダイオード群５により別々に検出する。その後、演算
増幅器等で構成された加算器７によりフォトダイオード
群５の信号を加算して各領域の信号Ｖｌ及びｖ２を得る
。なお、信号コントラストをより良くしたい場合には、
図示のようにフォトダイオード群５と加算器７との間に
２乗特性を持たせるように構成した２乗回路６を介挿す
れば良い。なお、フォトタイオード群５は他の光センサ
ーによっても構成し得る。最後に、減算器８により回折
格子２の領域Ａ及びＢからの信号Ｖ！及びｖ２の差ＰＤ
をとることによって、横方向変位を求めることができる
。すなわち、横方向変位に応じて信号ＰＤのレベルが変
化する。
第２図に、第１図の構成において回折格子２の２つの領
域Ａ、Ｂから得られる信号Ｖｔ、Ｖ２の横方向変位に対
する依存性を示す。これは計算機による数値解析の結果
であり、出力信号Ｖ（りのオフセット分は除いである。
域Ａ、Ｂから得られる信号Ｖｔ、Ｖ２の横方向変位に対
する依存性を示す。これは計算機による数値解析の結果
であり、出力信号Ｖ（りのオフセット分は除いである。
これから明らかなように、信号ｖ１及びＶ２は横方向変
位に対してＰ／２の周期で変位する。２つの回折格子１
及び２の間隙Ｇが変化しても出力信号Ｖｌ、Ｖ２は変化
しないので、信号Ｖｌ、Ｖ２の差を減算器８により求め
、出力信号ＰＤの０点を位置決め信号とすると、安定で
高精度な位置決めを行なうことができる。
位に対してＰ／２の周期で変位する。２つの回折格子１
及び２の間隙Ｇが変化しても出力信号Ｖｌ、Ｖ２は変化
しないので、信号Ｖｌ、Ｖ２の差を減算器８により求め
、出力信号ＰＤの０点を位置決め信号とすると、安定で
高精度な位置決めを行なうことができる。
次に、第３図にこの発明の第２の実施例の概略を示す。
第１の回折格子１と第２の回折格子２とを平行に置き、
第２の回折格子２にランダム光路差板９を取付ける。こ
のランタム光路差板９は、Ｌ／−ザ光ＬＢの各部分の光
路差が２Ｐ２／入の！囲でランダムになるように凹凸を
付けられた透明板で成る。レンズ群４によりレーザ光Ｌ
Ｂの各部分は別々に拡散板１０に集光され、レンズ群４
の焦点は重ならずに拡散板１０上に一列に並ぶように構
成する。レーザ光ＬＢが集光された各部分の光束は、拡
散板１０によりインコヒーレントな光となる。拡散板１
０により拡散された光は凸レンズ１１を通り、フォトダ
イオード等の光センサ１２により検出される。拡散板１
０を用いているため、異なる間隙光路長を通ってきた光
束は相互に干渉せずに平均化される。したがって、上述
と同様の効果を得ることができる。
第２の回折格子２にランダム光路差板９を取付ける。こ
のランタム光路差板９は、Ｌ／−ザ光ＬＢの各部分の光
路差が２Ｐ２／入の！囲でランダムになるように凹凸を
付けられた透明板で成る。レンズ群４によりレーザ光Ｌ
Ｂの各部分は別々に拡散板１０に集光され、レンズ群４
の焦点は重ならずに拡散板１０上に一列に並ぶように構
成する。レーザ光ＬＢが集光された各部分の光束は、拡
散板１０によりインコヒーレントな光となる。拡散板１
０により拡散された光は凸レンズ１１を通り、フォトダ
イオード等の光センサ１２により検出される。拡散板１
０を用いているため、異なる間隙光路長を通ってきた光
束は相互に干渉せずに平均化される。したがって、上述
と同様の効果を得ることができる。
第４図にこの発明の第３の実施例の光路図を示す。
第１の回折格子１をレーザビームＬＢに垂直に置く。回
折格子１として用いた透過形回析格子のピッチＰは２５
ｐＬｌｌである。そして、第２の回折格子２を傾けて配
置し、ｋ−ザビームしＢにより照射されている望域にお
いて、２枚の回折格子ｌ及び２の間隙Ｇが距離２Ｐ２／
入の範囲を含むように調節する。また、回折格子１の前
方に配設されているスリ７Ｎ３は、ビーム径を拡げられ
たレーザビームＬＢの光強度のほぼ均一な部分を入射さ
せるようにしている。回折格子ｌ及び２を通り抜けた光
は凸レンズ！１を通り、更に第２のスリット１４を経て
、そのすぐ後に置かれた光の拡散板１０上に集められる
。この時、拡散板１０は凸レンズ１１の焦点距離に近い
位置にあるので、異なる間隙を通って来た光束は分離し
た像点を作り相互に干渉しない。拡散板１０により拡散
されたインコヒーレントな光は、フィルタ１５を通して
光電子増倍管１６により検出される。
折格子１として用いた透過形回析格子のピッチＰは２５
ｐＬｌｌである。そして、第２の回折格子２を傾けて配
置し、ｋ−ザビームしＢにより照射されている望域にお
いて、２枚の回折格子ｌ及び２の間隙Ｇが距離２Ｐ２／
入の範囲を含むように調節する。また、回折格子１の前
方に配設されているスリ７Ｎ３は、ビーム径を拡げられ
たレーザビームＬＢの光強度のほぼ均一な部分を入射さ
せるようにしている。回折格子ｌ及び２を通り抜けた光
は凸レンズ！１を通り、更に第２のスリット１４を経て
、そのすぐ後に置かれた光の拡散板１０上に集められる
。この時、拡散板１０は凸レンズ１１の焦点距離に近い
位置にあるので、異なる間隙を通って来た光束は分離し
た像点を作り相互に干渉しない。拡散板１０により拡散
されたインコヒーレントな光は、フィルタ１５を通して
光電子増倍管１６により検出される。
拡散板１０の機能は、異なる間隙を通って米た光束を相
互に干渉せずに平均化することにある。
互に干渉せずに平均化することにある。
また、フィルタ１５の機能は、レーザ光波長の光だけを
透過させることにある。
透過させることにある。
第５図に従来型の回折モアレ法を用いた場合の結果を示
す。回折格子のピッチＰは２５ＩＬ１１であり、横軸が
横方向の相対変位を示し、縦軸が０次回折光の信号強度
を示している。この第５図において、２つの回折格子の
間隙Ｇは７．８１から８．８■まで変えており、図の２
０．２１．・・・３゜の曲線はそれぞれ７．９ｍｍ、
８．０ｍ＋ｓ、 ８．１ｍｍ。
す。回折格子のピッチＰは２５ＩＬ１１であり、横軸が
横方向の相対変位を示し、縦軸が０次回折光の信号強度
を示している。この第５図において、２つの回折格子の
間隙Ｇは７．８１から８．８■まで変えており、図の２
０．２１．・・・３゜の曲線はそれぞれ７．９ｍｍ、
８．０ｍ＋ｓ、 ８．１ｍｍ。
８．２＋ａｍ、 ８．３ｍｍ、 ８．４ｍ＋ｓ、 ８．
５ｍｍ、 ８．’８ｍｍ、 ８．７ｍ＋ｎ。
５ｍｍ、 ８．’８ｍｍ、 ８．７ｍ＋ｎ。
８．８ｍｍ、 ８．８ｍｍの間隙の場合の信号を示して
いる。このように、従来装置では信号の横方向変位の依
存性が、間隙の変化に対して複雑な変化をする。これに
対して、上に述べたこの発明の実験系において得られた
結果を第６図に示す。
いる。このように、従来装置では信号の横方向変位の依
存性が、間隙の変化に対して複雑な変化をする。これに
対して、上に述べたこの発明の実験系において得られた
結果を第６図に示す。
横軸は横方向の相対変位を示し、縦軸は信号の相対強度
を示す。この第６図では、上に述べた間隙Ｇを５．０Ｉ
Ｉ１１カら８．０ｍｍ ｔ−ｃ変えた場合の信号を示し
てあり、測定誤差の範囲で信号強度は、間隙Ｇの変化に
かかわらず同じ横方向変位の依存性を示している。更に
、間隙Ｇを５＋ｕ＋から２５ｍ＠まで変えて別の測定を
行なったが、第６図の場合と同様に信号強度は間隙Ｇの
変化の影響を受けなかった。このように、第５図と第６
図の特性を比較すると、この発明の有効性がより明白と
なる。
を示す。この第６図では、上に述べた間隙Ｇを５．０Ｉ
Ｉ１１カら８．０ｍｍ ｔ−ｃ変えた場合の信号を示し
てあり、測定誤差の範囲で信号強度は、間隙Ｇの変化に
かかわらず同じ横方向変位の依存性を示している。更に
、間隙Ｇを５＋ｕ＋から２５ｍ＠まで変えて別の測定を
行なったが、第６図の場合と同様に信号強度は間隙Ｇの
変化の影響を受けなかった。このように、第５図と第６
図の特性を比較すると、この発明の有効性がより明白と
なる。
なお、上述では０次回折光について説明したが、＋２、
−２次回折光についても同じ装置で同じ効果が得られる
。
−２次回折光についても同じ装置で同じ効果が得られる
。
（発明の効果）
以上のようにこの発明によれば、２つの回折格子の一方
をフーリエイメージの生じる距離２Ｐ２／ 入の間に配
置し、異なる間隙を通って来た光束を相互に干渉しない
ように平均化することにより、間隙変化によらない横方
向変位に敏感な回折モアレ整号を得ることができる。そ
の結果として、たとえば回折格子の一方を旋盤のベッド
に、他方を旋盤の刃物台に取付けたとき、実現性のある
刃物台のベッドに対する平行移動の範囲で刃物台の移動
を正確に検出することができる。
をフーリエイメージの生じる距離２Ｐ２／ 入の間に配
置し、異なる間隙を通って来た光束を相互に干渉しない
ように平均化することにより、間隙変化によらない横方
向変位に敏感な回折モアレ整号を得ることができる。そ
の結果として、たとえば回折格子の一方を旋盤のベッド
に、他方を旋盤の刃物台に取付けたとき、実現性のある
刃物台のベッドに対する平行移動の範囲で刃物台の移動
を正確に検出することができる。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はそ
の出力波形を示す特性図、第３図及び第４図はそれぞれ
この発明の他の実施例を示す構成図、第５図は従来の回
折モアレ法によって得られる横方向変位に対する出力例
を示す特性図、第６図はこの発明の出力例を示す特性図
である。 １・・・第１の回折格子、２・・・第２の回折格子。 ２・・・段差を持つ透明な板、４・・・レンズ群、５・
・・フォトダイオード群、６・・・２乗回路、７・・・
加算器、８・・・減算器、９・・・ランダム光路差板、
ｌＯ・・・拡散板、１１・・・凸レンズ、１２・・・光
センサ、１３．１４・・・スリット、１５・・・フィル
タ、１８・・・光電子増倍管。 第 ｌ ＠ 佑 ２ 図 ；拳ＬｔＮ受イＩＬ 第 ３ 図 第４ 図 第 ６ 図
の出力波形を示す特性図、第３図及び第４図はそれぞれ
この発明の他の実施例を示す構成図、第５図は従来の回
折モアレ法によって得られる横方向変位に対する出力例
を示す特性図、第６図はこの発明の出力例を示す特性図
である。 １・・・第１の回折格子、２・・・第２の回折格子。 ２・・・段差を持つ透明な板、４・・・レンズ群、５・
・・フォトダイオード群、６・・・２乗回路、７・・・
加算器、８・・・減算器、９・・・ランダム光路差板、
ｌＯ・・・拡散板、１１・・・凸レンズ、１２・・・光
センサ、１３．１４・・・スリット、１５・・・フィル
タ、１８・・・光電子増倍管。 第 ｌ ＠ 佑 ２ 図 ；拳ＬｔＮ受イＩＬ 第 ３ 図 第４ 図 第 ６ 図
Claims (6)
- （１）第１の回折格子と、この第１の回折格子に対して
その横方向に変位する第２の回折格子と、前記２つの回
折格子の間に設けられた前記２つの回折格子の有効対向
面積の各部分について、前記２つの回折格子の間の間隙
光路長をフレネル数２又は２の整数倍に相当する光路長
の範囲にわたって変化させる手段と、前記２つの回折格
子の有効面積の部分にわ たっての回折モアレ信号の平均値に相当する信号を得る
手段とを具え、前記平均値に現われる前記回折格子のピ
ッチの２分の１を周期とする信号変化を用いて、前記回
折格子の横方向の相対変位を高い精度で検出し得るよう
にしたことを特徴とする平均化回折モアレ位置検出器。 - （２）前記２つの回折格子の有効対向面積の各部分につ
いて、前記の２つの回折格子の間の間隙光路長を変化さ
せる手段が、フレネル数２又は２の整数倍に相当する光
路長を複数等分する段差を持った透明な板材である特許
請求の範囲第１項に記載の平均化回折モアレ位置検出器
。 - （３）前記２つの回折格子の有効対向面積の各部分につ
いて、前記の２つの回折格子の間の間隙光路長を変化さ
せる手段が、フレネル数２又は２の整数倍に相当する光
路長のランダムな凹凸を持った透明な板材である特許請
求の範囲第１項に記載の平均化回折モアレ位置検出器。 - （４）前記２つの回折格子の有効対向面積の各部分につ
いて、前記２つの回折格子の間の間隙光路長を変化させ
る手段が、フレネル数２又は２の整数倍に相当する光路
長に前記第２の回折格子を傾けた特許請求の範囲第１項
に記載の平均化回折モアレ位置検出器。 - （５）前記回折モアレ信号の平均値に相当する信号を得
る手段が前記２つの回折格子の有効対向面積の各部分の
モアレ光をそれぞれ集光 し、複数個の光検出器及びそれらによって検出される複
数側の信号電流の和あるいは２乗和を求める回路で成っ
ている特許請求の範囲第１項に記載の平均化回折モアレ
位置検出 器。 - （６）前記回折モアレ信号の平均値に相当する信号を得
る手段が前記２つの回折格子の有効対向面積の各部分の
モアレ光を拡散板上に集 め、前記拡散板からの散乱光を光検出器に集光するよう
になっている特許請求の範囲第１項に記載の平均化回折
モアレ位置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13689284A JPS6117016A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 平均化回折モアレ位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13689284A JPS6117016A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 平均化回折モアレ位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6117016A true JPS6117016A (ja) | 1986-01-25 |
| JPH0349370B2 JPH0349370B2 (ja) | 1991-07-29 |
Family
ID=15185990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13689284A Granted JPS6117016A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 平均化回折モアレ位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6117016A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6474416A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-20 | Mitutoyo Corp | Optical displacement detector |
| JPH01217211A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-08-30 | Okuma Mach Works Ltd | 平均化回折モアレ位置検出器 |
| JPH01265116A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-23 | Mitsutoyo Corp | 光電式変位検出器 |
| JPH0212017A (ja) * | 1988-06-30 | 1990-01-17 | Okuma Mach Works Ltd | 平均化回折モアレ位置検出器 |
| JPH05340767A (ja) * | 1993-01-20 | 1993-12-21 | Mitsutoyo Corp | 光学式変位検出器 |
| DE102018218701A1 (de) | 2017-11-01 | 2019-05-02 | Mitutoyo Corporation | Optischer Messgeber und diesen umfassende Messvorrichtung |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6064215A (ja) * | 1983-07-30 | 1985-04-12 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 偏位測定装置 |
-
1984
- 1984-07-02 JP JP13689284A patent/JPS6117016A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6064215A (ja) * | 1983-07-30 | 1985-04-12 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 偏位測定装置 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6474416A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-20 | Mitutoyo Corp | Optical displacement detector |
| JPH01217211A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-08-30 | Okuma Mach Works Ltd | 平均化回折モアレ位置検出器 |
| JPH01265116A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-23 | Mitsutoyo Corp | 光電式変位検出器 |
| JPH0212017A (ja) * | 1988-06-30 | 1990-01-17 | Okuma Mach Works Ltd | 平均化回折モアレ位置検出器 |
| JPH05340767A (ja) * | 1993-01-20 | 1993-12-21 | Mitsutoyo Corp | 光学式変位検出器 |
| DE102018218701A1 (de) | 2017-11-01 | 2019-05-02 | Mitutoyo Corporation | Optischer Messgeber und diesen umfassende Messvorrichtung |
| US10746573B2 (en) | 2017-11-01 | 2020-08-18 | Mitutoyo Corporation | Optical encoder and measurement device including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0349370B2 (ja) | 1991-07-29 |
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