JPS63184013A - Optical displacement detector - Google Patents

Optical displacement detector

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JPS63184013A
JPS63184013A JP20919286A JP20919286A JPS63184013A JP S63184013 A JPS63184013 A JP S63184013A JP 20919286 A JP20919286 A JP 20919286A JP 20919286 A JP20919286 A JP 20919286A JP S63184013 A JPS63184013 A JP S63184013A
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optical grating
scale
optical
main scale
reference signal
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樋川 典仁
Seiji Sakagami
坂上 征司
Makoto Nagai
長井 良
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To increase an allowance degree from a structural planning aspect and to specify an arbitrary absolute origin, by providing separate optical lattices different in a pitch and making it possible to generate a reference pulse signal on the basis of the phase difference between sets from the relation of both optical lattices. CONSTITUTION:A main scale 10 having a measuring optical lattice 13 and an origin detecting optical lattice 15 different from said lattice 13 in a pitch provided thereto and an index scale 20 provided with measuring and origin detecting reference optical lattices 23(23A, 23B), 25(25A, 25B) opposed to each other are moved relatively. Whereupon, by the irradiation of the non-parallel beam from a non-parallel illumination system 40, electric signals having phase differences theta1, theta2 are respectively outputted to the optical lattices 23, 25 from the corresponding photoelectric converter 30. A reference signal generating circuit 70 inputs the electric signals having the phase differences theta1, theta2 and generates a reference signal when the phase difference (theta1-theta2) between sets becomes a specific value. Therefore, by utilizing this signal, the absolute origins of both scales 10, 20 can be arbitrarily specified. The relative moving displacement quantity of both scales 10, 20 is detected by the processing of the signal from the converter 30.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、相対移動可能な計測用光学格子を有し、イン
デックススケールの計測用参照光学格子を通しメインス
ケールからの反射された反射光を所定処理して相対移動
量を検出する光学式変位検出装置に係り、特に、計測用
光学格子のほかにピッチの異なる他の光学格子を設ける
ことによって両スケールの絶対原点を検出可能としたも
のである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention has a relatively movable measuring optical grating, and transmits reflected light from a main scale through a measuring reference optical grating of an index scale. This invention relates to an optical displacement detection device that detects the amount of relative movement through predetermined processing, and in particular, it is capable of detecting the absolute origin of both scales by providing other optical gratings with different pitches in addition to the measurement optical grating. be.

〔背景技術とその問題点〕[Background technology and its problems]

独立物体間の相対移動変位を検出して物理的諸元(長さ
、圧力、重量)を求める手段の1つとして利用される反
射型の光学式変位検出装置が知られている。
2. Description of the Related Art Reflection-type optical displacement detection devices are known that are used as one means for determining physical specifications (length, pressure, weight) by detecting relative displacement between independent objects.

かかる反射型の従来の光学式変位検出装置を第6図を参
照して説明する。一般的にモアレ縞方式といわれる変位
検出装置は、計測用の光学格子13が整列配設されたメ
インスケール10と対応する計測用の参照光学格子3A
、3Bが設けられたインデックススケール20とを相対
変位可能とし、メインスケール10の一方側に光学格子
13.3A、3Bを照射する平行光線を発する光源1(
1A、IB、IC)と参照光学格子3A、3Bを通し光
学格子13から反射された光を受ける光電変換器2 (
2A、2B)とを設け、光電変換器2から出力される電
気信号を変位検出回路50で所定処理して両スケール1
0.20の相対変位量を求めるよう構成されていた。な
お、参照光学格子3A、3Bと光電変換器2A、2Bと
を各2組設けるのは方向弁別と分解能向上のためであっ
た。
Such a conventional reflective optical displacement detection device will be explained with reference to FIG. 6. The displacement detection device, which is generally referred to as a moiré stripe method, includes a main scale 10 on which optical gratings 13 for measurement are aligned and a reference optical grating 3A for measurement that corresponds to the main scale 10.
, 3B is displaceable relative to the index scale 20 provided with the index scale 20, and a light source 1 (
A photoelectric converter 2 (
2A, 2B), and the electric signal output from the photoelectric converter 2 is processed in a predetermined manner by the displacement detection circuit 50.
It was configured to obtain a relative displacement amount of 0.20. Note that the reason why two sets of each of the reference optical gratings 3A and 3B and the photoelectric converters 2A and 2B are provided is for the purpose of directional discrimination and improvement of resolution.

このように構成された従来の光学式変位検出装置では変
位量が増分として検出されるいわゆるインクレメンタル
方式であり、かつ所定の作動を保障するために精巧な構
造としなければならないという構造上の問題と方式上の
問題があった。
The conventional optical displacement detection device configured in this way uses a so-called incremental method in which the amount of displacement is detected in increments, and has a structural problem in that it must have a sophisticated structure to ensure the desired operation. There was a problem with the method.

すなわち、構造上の問題とは、光学格子13と参照光学
格子3A、3B(メインスケール10とインデックスス
ケール20)との機械的相互位置関係を厳格に確立、維
持しなければならないという問題であり、特に、両スケ
ール10.20間の面間クリアランスCは十数μmとし
なければならずその組立、調整が至難であるばかりか、
運転中に大きくなる方向に変動するとS/Nが著しく劣
悪化し、小さくなる方向に変動すると相対移動困難、検
出不能の事態を招来させた。
That is, the structural problem is that the mechanical mutual positional relationship between the optical grating 13 and the reference optical gratings 3A and 3B (main scale 10 and index scale 20) must be strictly established and maintained. In particular, the inter-plane clearance C between both scales 10 and 20 must be more than 10 μm, which not only makes assembly and adjustment extremely difficult.
If the S/N ratio fluctuates in the direction of increasing during operation, the S/N deteriorates significantly, and if it fluctuates in the direction of decreasing, relative movement becomes difficult and detection becomes impossible.

一方、方式上の問題としては、ノイズ等に基づく誤計数
があるとその後の計数値(検出値)は意味のないものと
なり、途中に電源遮断があると電源回復時に再度原点合
わせ作業をしなければならなかった。
On the other hand, as a problem with the method, if there is a miscount due to noise etc., subsequent counted values (detected values) will become meaningless, and if the power is cut off midway through, the origin alignment work will have to be done again when the power is restored. I had to.

かくして、従来は、前記方式上の問題中、主に、原点合
せの容易化の観点から第6図に見られるように両スケー
ル10.20に、例えば、ランダムパターン80.81
を設け、両ランダムパターン80.81が合致すること
を検出させることによって、メインスケール10上の原
点を特定させるいわゆる絶対原点検出手段を付設してい
た。従って、メインスケール10の例えば、一端側を絶
対原点とする煩わしさは解消されたが、ランダムパター
ン80はその形態上連続的に付設することは困難なため
完全策とは言い難くまた、両スケール10.20間のク
リアランスCの変動があると検出原点が変位してしまう
という問題があった。
Thus, in the past, to solve the problem with the above method, for example, a random pattern of 80.81 was applied to both scales of 10.20 as shown in FIG. 6, mainly from the viewpoint of facilitating origin alignment.
A so-called absolute origin detecting means is provided for specifying the origin on the main scale 10 by detecting that both random patterns 80 and 81 match. Therefore, the trouble of setting the absolute origin at one end of the main scale 10, for example, is eliminated, but it is difficult to attach the random pattern 80 continuously due to its form, so it is difficult to say that it is a perfect solution. There was a problem in that if the clearance C varied between 10 and 20, the detection origin would be displaced.

また、前記構造上の問題に対しては両スケール10.2
0間のクリアランスCを大幅に拡大できかつその変動許
容値をも拡大できるとする第5図に示すような3つの光
学格子を用いる光学式変位検出装置が提案された。第5
図において、変位検出装置は、メインスケール10に設
けられた計測用の光学格子13と、光学系上光学格子1
3に前置される参照光学格子3を有する第2のスケール
と後置される参照光学格子3を存する第3のスケールと
を兼ねるインデックススケール20と、このインデック
ススケール20を通しメインスケール10に拡散光を照
射させるための単なる集光を目的とする集光レンズ42
と光Satとからなる非平行照明系40と、インデック
ススケール20を介しメインスケール10からの反射光
を光電変換器2へ導くためのハーフミラ−45とから構
成されていた。従って、メインスケール10の光学格子
13のピッチをP、インデックススケール20の参照光
学格子3のピッチをq(=2P)、非平行照明系40の
波長をλとすれば、両スケール10.20間のクリアラ
ンスCはC”−nP”/λ(nは1以上の整数)とする
ことができるから上記モアレ縞方式に対して数倍〜数十
倍のクリアランスCを設定することができ、その加工、
組立、調整が容易で採用する機械の生産性を向上できる
とともに長期安定運転という取扱性を一段と向上させる
ことができた。
In addition, for the above structural problem, both scales are 10.2.
An optical displacement detection device using three optical gratings as shown in FIG. 5 has been proposed, which can greatly expand the clearance C between zero and the permissible variation thereof. Fifth
In the figure, the displacement detection device includes an optical grating 13 for measurement provided on the main scale 10 and an optical grating 1 on the optical system.
3, an index scale 20 that also serves as a second scale having a reference optical grating 3 placed in front of it and a third scale having a reference optical grating 3 placed after it, and diffusion to the main scale 10 through this index scale 20. A condensing lens 42 whose purpose is simply to condense light for irradiation.
and a half mirror 45 for guiding reflected light from the main scale 10 to the photoelectric converter 2 via the index scale 20. Therefore, if the pitch of the optical grating 13 of the main scale 10 is P, the pitch of the reference optical grating 3 of the index scale 20 is q (=2P), and the wavelength of the non-parallel illumination system 40 is λ, then the distance between both scales 10.20 The clearance C can be set as C"-nP"/λ (n is an integer of 1 or more), so the clearance C can be set several times to several tens of times as much as the above moiré stripe method, and the processing ,
It is easy to assemble and adjust, which improves the productivity of the machines used, and further improves ease of handling through long-term stable operation.

しかしながら、クリアランスCを大きくすることができ
たが、このことが上記方式上の問題を解決するための絶
対原点検出手段の機能を妨げるという新たな問題を生じ
させた。すなわち、クリアランスCを大きくすること自
体が一点を特定するランダムパターン80.81の像が
不鮮明となるところさらに拡散光を全部または一部に含
む非平行光を用いるものであることから基本的に相客れ
ない技術事項であることに起因していた。
However, although it was possible to increase the clearance C, this created a new problem in that it hindered the function of the absolute origin detection means for solving the above-mentioned system problem. In other words, increasing the clearance C itself makes the image of the random pattern 80 or 81 that specifies one point unclear, and since it uses non-parallel light that includes all or part of the diffused light, there is basically no difference. This was due to a technical issue that could not be used by customers.

かくして、従来の光学式変位検出装置には上記の構造上
と方式上の両問題点を解消できるものは実現していなか
った。
Thus, no conventional optical displacement detection device has been realized that can solve both the above-mentioned structural and methodical problems.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、上記従来の問題点を除去すべく鑑みなされた
もので構造設計上の余裕度が大きく、任意の絶対原点を
特定することができる光学式変位検出装置を提供するこ
とを目的とする。  ′〔問題点を解決するための手段
および作用〕本発明は、メインスケールに計測用の光学
格子とはピッチの異なる別個の光学格子を設は両光学格
子の関係から生ずる組間位相差を利用して絶対原点を特
定できる基準パルス信号を発生できるようにして上記従
来の問題点を解消するものである。
The present invention was made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical displacement detection device that has a large margin in structural design and is capable of specifying an arbitrary absolute origin. . [Means and effects for solving the problem] The present invention provides a separate optical grating with a pitch different from that of the optical grating for measurement on the main scale, and utilizes the phase difference between the sets resulting from the relationship between the two optical gratings. This invention solves the above-mentioned conventional problems by making it possible to generate a reference pulse signal that can specify the absolute origin.

これがため、計測用光学格子とこの計測用光学格子のピ
ッチと異なるピッチとされた原点検出用光学格子とが設
けられたメインスケールと、前記メインスケールの計測
用光学格子および原点検出用光学格子のそれぞれに対応
させた計測用参照光学格子と原点検出用光学格子とが設
けられ光学系上前記メインスケールに前置される第2の
スケールと後置される第3のスケールとを兼ねるインデ
ックススケールと、前記インデックススケールを介し前
記メインスケールに非平行光を照射するための非平行照
明系と、前記メインスケールの計測用光学格子と原点検
出用光学格子のそれぞれに対応配設され前記インデック
ススケールを介し前記メインスケールから反射された反
射光を受けて90度位相のずれた電気信号をそれぞれに
出力する2組の光電変換器と、計測用の光学格子に対応
された光電変換器からの電気信号を所定処理して両スケ
ールの相対移動変位量を検出するための変位検出回路と
、前記光電変換器の各組からそれぞれに出力される電気
信号間の組間位相差を求めるとともにこの組間位相差が
特定値となったときに基準信号を発生できるよう形成さ
れた基準信号発生回路とを含み、前記基準信号発生回路
から出力される基準信号を利用して前記メインスケール
とインデックススケールとの絶対的原点を特定できるよ
う構成し前記目的を達成するのである。
For this reason, a main scale is provided with an optical grating for measurement and an optical grating for origin detection whose pitch is different from that of the optical grating for measurement, and an optical grating for measurement and an optical grating for origin detection of the main scale. an index scale that is provided with a reference optical grating for measurement and an optical grating for detecting the origin and that serves as a second scale placed in front of the main scale and a third scale placed after the main scale on the optical system; , a non-parallel illumination system for irradiating non-parallel light to the main scale via the index scale, and a non-parallel illumination system for irradiating non-parallel light to the main scale, and a non-parallel illumination system disposed corresponding to each of the measurement optical grating and the origin detection optical grating of the main scale. Two sets of photoelectric converters receive the reflected light reflected from the main scale and output electric signals with a phase shift of 90 degrees, and the electric signals from the photoelectric converters corresponding to the optical grating for measurement are output. A displacement detection circuit for detecting the amount of relative displacement of both scales through predetermined processing, and determining the inter-group phase difference between the electric signals output from each of the photoelectric converters, and detecting this inter-group phase difference. and a reference signal generation circuit configured to generate a reference signal when the reference signal reaches a specific value, and the absolute difference between the main scale and the index scale is determined using the reference signal output from the reference signal generation circuit. The above purpose is achieved by configuring the system so that the origin can be specified.

したがって、計測用光学格子とこれとピッチの異なる原
点検出用光学格子とが設けられたメインスケールと対向
する計測用および原点検出用の参照光学務子が設けられ
たインデックススケールとを相対移動させれば、計測用
参照光学格子に対応された光電変換器からは位相差θ1
をもつ電気信号が出力され、同様に原点検出用参照光学
格子に対応された光電変換器からは位相差θ2をもつ電
気信号が出力される。ここに基準信号発生回路では、位
相差θ1 と02とをもつ電気信号を入力とし組間位相
差(θ1−θ2)が特定値となったときに基準信号を発
生する。したがって、この基準信号を利用して両スケー
ルの絶対原点を任意に特定することが可能となり、アブ
ソリュート的使用もできる。なお、両スケールの相対移
動変位量は計測用参照光学格子に対応させた光電変換器
からの出力信号を所定処理することによって従来と変わ
りなく高精度検出できる。
Therefore, it is necessary to relatively move the main scale, which is provided with an optical grating for measurement and an optical grating for origin detection with a different pitch from the optical grating, and the index scale, which is provided with a reference optical grating for measurement and for origin detection, which faces the main scale. For example, a photoelectric converter corresponding to a reference optical grating for measurement has a phase difference θ1.
Similarly, the photoelectric converter corresponding to the reference optical grating for origin detection outputs an electrical signal having a phase difference θ2. Here, the reference signal generating circuit receives electrical signals having a phase difference θ1 and 02 as input, and generates a reference signal when the phase difference between pairs (θ1-θ2) reaches a specific value. Therefore, it is possible to arbitrarily specify the absolute origin of both scales using this reference signal, and absolute use is also possible. Note that the amount of relative displacement of both scales can be detected with high precision as in the past by performing predetermined processing on the output signal from the photoelectric converter that corresponds to the reference optical grating for measurement.

もとより、光学系上メインスケールに前置される第2の
スケールと後置される第3のスケールとを兼ねるインデ
ックススケールを含む3つのスケール(光学格子)を設
け、非平行光の照射を受けたメインスケールからの反射
光をインデックススケールを通過させた後に光電変換す
る方式であるから、メインスケールとインデックススケ
ールとの間のクリアランスCを大きくすることができる
構造上、運用上の効果が保障される。
Originally, three scales (optical gratings) were provided on the optical system, including an index scale that served as a second scale placed before the main scale and a third scale placed after it, and were irradiated with non-parallel light. Since it is a method in which the reflected light from the main scale is photoelectrically converted after passing through the index scale, the structural and operational effects of increasing the clearance C between the main scale and the index scale are guaranteed. .

〔実施例〕〔Example〕

本発明の光学式変位検出装置の一実施例を図面を参照し
ながら詳細に説明する。
An embodiment of the optical displacement detection device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

この実施例は、第1図ないし第4図に示され、本装置は
、2列の光学格子が設けられたメインスケール10と対
応する参照光学格子が設けられた第2、第3のスケール
を兼ねるインデックススケール20と両スケール10.
’20を光照射するための非平行照射系40と両スケー
ル10.20からの反射光を受けて電気信号を出力する
2組の光電変換器30と、1mの光電変換器30(30
A)からの電気信号を所定処理して両スケール10.2
0の相対移動変位量を検出できるようした変位検出回路
50と、2mの光電変換器30(30A、30B)から
の電気信号を入力として組間位相差を求めつつ、組間位
相差が特定値となったときに基準信号を発生する基準信
号発生回路70とこの基準信号発生回路70からの基準
信号を受けて変位検出回路50に関与し絶対原点時の両
スケール10.20の相対移動変位量の値をホールド設
定等するための絶対原点設定手段80とから構成されて
いる。
This embodiment is shown in FIGS. 1 to 4, and the apparatus includes a main scale 10 provided with two rows of optical gratings, and second and third scales provided with corresponding reference optical gratings. Index scale 20 that also serves as both scales 10.
A non-parallel irradiation system 40 for irradiating the '20 with light, two sets of photoelectric converters 30 that receive reflected light from both scales 10.
A) Both scales 10.2
A displacement detection circuit 50 capable of detecting a relative displacement amount of 0 and an electric signal from a 2 m photoelectric converter 30 (30A, 30B) are input to calculate the inter-group phase difference, and the inter-group phase difference is determined to a specific value. A reference signal generation circuit 70 generates a reference signal when and an absolute origin setting means 80 for holding and setting the value of .

メインスケール10は第1回、第2図に示すように断面
矩形のガラス材料11からなる細長薄板形状とされ、下
段側(第1図で右側)にピッチPが100μmとされた
計測用の光、学格子である第1の光学格子13が、上段
側(第1図で左側)にピッチP−ΔPが99.8μmと
された原点検出用の光学格子である第2の光学格子15
が設けられている。
As shown in FIG. 2, the main scale 10 is in the form of an elongated thin plate made of a glass material 11 with a rectangular cross section, and a measuring light beam with a pitch P of 100 μm is mounted on the lower side (right side in FIG. 1). , the first optical grating 13, which is an optical grating, has a second optical grating 15, which is an optical grating for origin detection, and has a pitch P-ΔP of 99.8 μm on the upper stage side (left side in FIG. 1).
is provided.

ここに、第1の光学格子13が検出範囲長しく50m>
をN(=500)等分し、かつ第2の光学格子15がN
+1等分するよう形成されているから、 L=NP= (N+1)(P−ΔP)・・・・・・fl
)ΔP = −、L # P ” /ΔP・・・・・・
(2)(N+1) が成立する。上記数値はこの関係式において選択したも
のである。
Here, the first optical grating 13 has a detection range of 50 m>
is divided into N (=500) equal parts, and the second optical grating 15 is divided into N (=500) equal parts.
Since it is formed to divide into +1 equal parts, L=NP= (N+1)(P-ΔP)...fl
) ΔP = −, L # P ” / ΔP...
(2)(N+1) holds true. The above values were chosen for this relationship.

一方、インデックススケール20は、光学系上、メイン
スケール10に前置される第2のスケールと後置される
第3のスケールとを兼ねるものとされ、メインスケール
10と同様に断面矩形のガラス材料21からなる薄板形
状とされ、第2図に示したように下段側にメインスケー
ル10の第1の光学格子13と対応される計測用の光学
格子である第1の参照光学格子23A(23B)と、上
段側に第2の光学格子15と対応される原点検出用の光
学格子である第2の参照光学格子25A(25B)とが
設けられている。
On the other hand, the index scale 20 is made of a glass material having a rectangular cross section like the main scale 10 and serves as a second scale placed in front of the main scale 10 and a third scale placed after the main scale 10 in the optical system. As shown in FIG. 2, a first reference optical grating 23A (23B), which is a measurement optical grating corresponding to the first optical grating 13 of the main scale 10, is provided on the lower side as shown in FIG. A second reference optical grating 25A (25B), which is an optical grating for detecting the origin and corresponds to the second optical grating 15, is provided on the upper stage side.

そして、第1の参照光学格子23A(23B)のピッチ
はqであり、第2の参照光学格子25A(25B)のピ
ッチはq−Δqとされかつ長手方向にそれぞれ対応する
第1、第2の光学格子13゜15に対し90度位相をづ
らせた2組の参照光学格子23A、23B、25A、2
5Bが設けられている。なお、この実施例ではq=2P
、Δq=Δ2Pとされている(ただし、第1図、第2図
では便宜上、q#Pとして作図している。)次に、光電
変換器30(30A、30Bの2組からなる)は4つの
光電素子33A、33B、35A、35Bから形成され
、各参照光学格子2′3A、23B、25A、25Bに
対応配設されるとともに各光電素子33A、33B、3
5A、35Bにはプリアンプ37A、37B、38A、
38Bがそれぞれ接続されている。また、両スケール1
0.20を挟む光電変換器30と反対側には完全な平行
光線でなく少なくとも拡散成分を含む光線を発する光a
4tA、4tBと単なる集光を目的とした集光レンズ4
2A、42B (省略可能である)とからなる両スケー
ル10.20に非平行光を照射させるための非平行照明
系40が設けられ、この非平行照明系40はインデック
ススケール20、光電変換器30と所定の関係をもって
一体的にメインスケール10と図でX方向に相対移動可
能とされている。
The pitch of the first reference optical grating 23A (23B) is q, the pitch of the second reference optical grating 25A (25B) is q-Δq, and the corresponding first and second optical gratings in the longitudinal direction are Two sets of reference optical gratings 23A, 23B, 25A, 2 whose phase is shifted by 90 degrees with respect to the optical grating 13°15
5B is provided. Note that in this example, q=2P
, Δq=Δ2P (However, in FIGS. 1 and 2, for convenience, q#P is drawn.)Next, the photoelectric converter 30 (consisting of two sets of 30A and 30B) is 4 Each photoelectric element 33A, 33B, 3
5A, 35B have preamplifiers 37A, 37B, 38A,
38B are connected to each other. Also, both scales 1
On the opposite side of the photoelectric converter 30 with 0.20 in between, there is a light a that emits not a perfectly parallel ray but a ray that includes at least a diffused component.
4tA, 4tB, condenser lens 4 for simple purpose of condensing light
A non-parallel illumination system 40 is provided for irradiating non-parallel light to both scales 10 and 20 consisting of scales 2A and 42B (optional). The main scale 10 can be moved relative to the main scale 10 in the X direction in the figure in a predetermined relationship.

そして、インデックススケール20と非平行照明系40
との間にはハーフミラ−45が介装されている。従って
、非平行照明系40から照射された非平行光は、まずハ
ーフミラ−45と第2のスケールとしてのインデックス
スケール20を透過してメインスケール10に照射され
、メインスケール10からの反射光は第3のスケールと
してのインデックススケール20を通過した後ハーフミ
ラ−45で45度方向に屈折され光電変換器30に入射
されるよう形成されている。また、上記の通りメインス
ケール10の第1の光学格子13のピッチがP、インデ
ックススケール(第2および第3のスケール)20の第
1の参照光学格子23A(23B)のピッチがq(=2
P)であり、非平行照明系40からの光の波長をλとす
れば両スケール10.20間のクリアランスCは、C#
npZ/λ(nは1以上の整数)で求められるから数十
μmと非常に大きくすることができる。
Then, the index scale 20 and the non-parallel illumination system 40
A half mirror 45 is interposed between the two. Therefore, the non-collimated light irradiated from the non-collimated illumination system 40 first passes through the half mirror 45 and the index scale 20 as the second scale and is irradiated onto the main scale 10, and the reflected light from the main scale 10 is reflected from the main scale 10. After passing through an index scale 20 as a scale of No. 3, the beam is refracted in a 45 degree direction by a half mirror 45 and is incident on a photoelectric converter 30. Further, as described above, the pitch of the first optical grating 13 of the main scale 10 is P, and the pitch of the first reference optical grating 23A (23B) of the index scale (second and third scale) 20 is q (=2
P), and if the wavelength of the light from the non-parallel illumination system 40 is λ, then the clearance C between both scales 10.20 is C#
Since it is determined by npZ/λ (n is an integer greater than or equal to 1), it can be made extremely large, such as several tens of μm.

ここ(こ、第2図に見られるように第1の光学格子13
と第2の光学格子15との一致した点Tを原点とし、図
で右方向に座標すなわちメインスケール10に対するイ
ンデックススケール20の相対移動変位量をXとすると
、光電素子33A、33Bは当該筒1の参照光学格子2
3A、23Bに対応させて90度の位相差をもって配設
しているから光電素子33Aの出力をal、光電素子3
3Bの出力をbl とすれば、両光電素子33A、33
Bからの電気信号の位相差θ1は であるから と近似することができる。なお、(3)式の右辺第2項
の□は、原点Tにおいて透過光量が最大となるためその
補正項として導入したものである。
Here (as seen in FIG. 2, the first optical grating 13
If the origin is the point T where the second optical grating 15 and the second optical grating 15 coincide with each other, and the coordinate in the right direction in the figure, that is, the relative displacement amount of the index scale 20 with respect to the main scale 10 is set as X, the photoelectric elements 33A and 33B Reference optical grating 2
3A and 23B are arranged with a phase difference of 90 degrees, so the output of photoelectric element 33A is
If the output of 3B is bl, both photoelectric elements 33A, 33
The phase difference θ1 of the electrical signal from B can be approximated as follows. Note that □ in the second term on the right side of equation (3) is introduced as a correction term because the amount of transmitted light is maximum at the origin T.

同様に、光電素子35A、35Bの出力をそれぞれat
+  bl とすると光電素子35A、35Bからの電
気信号の位相差θ2は、 であるから と近似することができる。
Similarly, the outputs of the photoelectric elements 35A and 35B are at
+bl, the phase difference θ2 between the electrical signals from the photoelectric elements 35A and 35B can be approximated as follows.

また、変位検出回路50は計測用の光学格子である第1
の参照光学格子23A、23Bに対応された光電変換器
30Aの光電素子33A、33Bからの電気信号を入力
とし、1μm/1パルスのパルス化回路と可逆カウンタ
とを含み形成されている。なお、波形整形、分割、方向
弁別およびプリセント機能をも備えるものとされている
The displacement detection circuit 50 also includes a first
It receives electrical signals from the photoelectric elements 33A, 33B of the photoelectric converter 30A corresponding to the reference optical gratings 23A, 23B, and includes a pulsing circuit of 1 μm/1 pulse and a reversible counter. It is also said to have waveform shaping, division, direction discrimination, and precent functions.

さて、基準信号発生回路70は、第3図、第4図に示す
ように前記信号al(Asin  θ1)と信号b2(
Bcos  θ、)とを乗算する乗算器71と、前記信
号a2(Bcos θ2)と信号bl(Asinθ、)
とを乗算する乗算器72と両乗算器71゜72の出力信
号を減算し信号I (AB (cos  θ。
Now, as shown in FIGS. 3 and 4, the reference signal generation circuit 70 generates the signal al (A sin θ1) and the signal b2 (
a multiplier 71 that multiplies the signal a2 (Bcos θ2) and the signal bl (A sin θ, );
The output signals of the multiplier 72 and both multipliers 71 and 72 are subtracted and the signal I (AB (cos θ.

sin19g −sinθ、  conθt ) =A
B sin (θ1−02))を出力するための減算器
73と、減算器73の出力信号Iと基準値設定器76と
の基準値とを比較して信号Jを出力するコンパレータ7
4と、コンパレータ74の出力13号Jから特定の基準
信号Kを発生(この実施例では信号Jの立上がりで創成
)する基準パルス発生回路75とから形成されている。
sin19g −sinθ, conθt ) =A
A subtracter 73 for outputting B sin (θ1-02)), and a comparator 7 for comparing the output signal I of the subtracter 73 with the reference value of the reference value setting device 76 and outputting the signal J.
4, and a reference pulse generating circuit 75 that generates a specific reference signal K from the output No. 13 J of the comparator 74 (in this embodiment, it is generated at the rising edge of the signal J).

したがって、基準値設定器76で基準値を零と設定した
とすれば第4図に見られるように信号Iが立上がり方向
で零となるときすなわち検出範囲長しごとに基準信号K
を発生することができる。
Therefore, if the reference value is set to zero by the reference value setter 76, the reference signal K is set at each detection range length when the signal I becomes zero in the rising direction, as shown in FIG.
can occur.

絶対原点設定手段80は、ホールドスイッチ83とセッ
トスイッチ84と基準信号Kが入力されるとともにホー
ルドスイッチ81、セットスイッチ84が接続されかつ
変位検出回路50にホールド信号H2とセット信号ST
2とを出力する制御回路81と変位検出回路50に接続
されたホールド回路82とから形成されている。ここで
、制御回路81は、ホールドスイッチ83が閉成され信
号H1がローレベル(LL)とされかつ基準信号Kが入
力されたときに変位検出回路50のカウンタの計数値を
ホールド回路82にホールドさせるよう機能する。この
場合、表示手段60の表示値もホールドされる。
The absolute origin setting means 80 receives a hold switch 83, a set switch 84, and a reference signal K, and is also connected to a hold switch 81 and a set switch 84, and sends a hold signal H2 and a set signal ST to the displacement detection circuit 50.
2 and a hold circuit 82 connected to the displacement detection circuit 50. Here, the control circuit 81 holds the count value of the counter of the displacement detection circuit 50 in the hold circuit 82 when the hold switch 83 is closed, the signal H1 is set to low level (LL), and the reference signal K is input. It functions to make In this case, the value displayed on the display means 60 is also held.

また、検出作業再開時にセントスイッチ84が閉成され
信号STIがローレベル(LL)とされかつ基準信号K
が入力されたときに先にホールド回路82にホールドし
た計数値を変位検出回路50(詳しくは図示省略した表
示用バッファ)にプリセントするとともに計測機能を再
開させるよう機能するものである。
Further, when the detection work is restarted, the cent switch 84 is closed, the signal STI is set to low level (LL), and the reference signal K
When inputted, the count value previously held in the hold circuit 82 is presented to the displacement detection circuit 50 (a display buffer not shown in detail), and the measurement function is restarted.

次に、この実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

例えば、工作機械のベント等静止体にメインスケール1
0を固定し、非平行照明系40、光電変換器30ととも
に一体化してインデックススケール20をスライダ等可
動体に固定する。従って、工作機械を運転することによ
って、メインスケール10とインデックススケール20
とが相対移動すると、各光電素子33A、33B、35
A、35Bからは電気信号al +  bl +  a
m +  b2が出力され、信号al+  bl  と
a2.b、とはサイクルが光学格子13.15のピッチ
差相当分だけ異なり、かつ信号a、 とblおよびa2
とbtとはそれぞれ90度の位相差を生じる。
For example, main scale 1 is installed on a stationary object such as a machine tool vent.
0 is fixed, the index scale 20 is integrated with the non-parallel illumination system 40 and the photoelectric converter 30, and the index scale 20 is fixed to a movable body such as a slider. Therefore, by operating the machine tool, the main scale 10 and the index scale 20
When these move relative to each other, each photoelectric element 33A, 33B, 35
Electrical signals al + bl + a from A and 35B
m + b2 is output, and the signals al+ bl and a2. b, whose cycle differs by an amount equivalent to the pitch difference of the optical grating 13.15, and the signals a, and bl and a2
and bt each produce a phase difference of 90 degrees.

ここで、変位検出回路50は計測用光学格子である第1
の光学格子11、計測用参照光学格子である第1の参照
光学格子23A、23Bに対応′された光電素子33A
、33B (アンプ37A、37B)からの出力信号a
1.blを入力として前出第5図に示した従来の光学式
変位検出装置の場合と同様に両スケール10.20の相
対移動変量を検出し表示手段60に表示する。この場合
、基準信号発生回路70の基準値設定器76で設定した
絶対位置であって絶対原点設定手段80のセントスイッ
チ84を閉成した直後の位置を絶対原点として変位検出
回路50は計数を開始するものと形成されている。
Here, the displacement detection circuit 50 is a first
optical grating 11, and a photoelectric element 33A corresponding to the first reference optical gratings 23A and 23B, which are reference optical gratings for measurement.
, 33B (amplifiers 37A, 37B) output signal a
1. Using bl as an input, the relative movement variables of both scales 10 and 20 are detected and displayed on the display means 60 as in the case of the conventional optical displacement detecting device shown in FIG. In this case, the displacement detection circuit 50 starts counting with the absolute position set by the reference value setter 76 of the reference signal generation circuit 70 and immediately after closing the cent switch 84 of the absolute origin setting means 80 as the absolute origin. It is formed with what you do.

次に、昼休み等で作業を中断するときには絶対原点設定
手段80においてホールドスイッチ83を閉成する。す
ると、その後に基準信号発生回路70 (基準値設定器
76の設定値は説明簡易のため“零”に設定したものと
する。)から基準信号Kが出力される(第4図参照)と
その瞬間に制御回路81はホールド信号H2を出力し変
位検出回路50のカウンタ(詳しくは表示バッファ)の
計数値をホールド回路82にホールドする。ここに、作
業中断時の絶対位置がホールド回路82にホールドされ
るとともに表示手段60にその値が表示される。
Next, when the work is interrupted during a lunch break or the like, the hold switch 83 in the absolute origin setting means 80 is closed. Thereafter, the reference signal K is output from the reference signal generation circuit 70 (the setting value of the reference value setter 76 is assumed to be set to "zero" for ease of explanation) (see Fig. 4). Instantaneously, the control circuit 81 outputs a hold signal H2 and holds the count value of the counter (specifically, the display buffer) of the displacement detection circuit 50 in the hold circuit 82. Here, the absolute position at the time of interruption of the work is held in the hold circuit 82 and its value is displayed on the display means 60.

なお、ホールド回路82は装置全体の電源が遮断された
場合にもそのホールド内容を記憶できるものと形成され
ている。
Note that the hold circuit 82 is configured to be able to store the held contents even if the power to the entire apparatus is cut off.

次に、作業再開のときには、七ノドスイッチ84を閉成
する。その直後に作業中断時におけるメインスケール1
0とインデックススケール20との相対位置を一度通過
するようインデックススケール20を微動させることに
よって基準信号発生回路70から基準信号Kが出力され
ると、制御回路81はホールド回路82の記憶内容を変
位検出回路50にプリセントする。
Next, when resuming work, the seven-node switch 84 is closed. Main scale 1 when work is interrupted immediately after that
When the reference signal K is output from the reference signal generation circuit 70 by slightly moving the index scale 20 so as to pass through the relative position between 0 and the index scale 20 once, the control circuit 81 detects the displacement of the contents stored in the hold circuit 82. present to circuit 50.

したがって、作業中断時の位置と同一位置かつ表示手段
での表示値と同一表示値をもって作業再開をすることが
できる。
Therefore, the work can be resumed at the same position as when the work was interrupted and with the same value displayed on the display means.

したがって、この実施例によれば、メインスケール10
に計測用光学格子とは異なるピッチの原点検出用の光学
格子を設け、インデックススケール20にもそれに対応
させる計測用と原点検出用の参照光学格子を設け、それ
ぞれに対応させた光電変換器からの電気信号に基づいた
組間位相差を求めるとともに組間位相差が特定値となっ
たときに基準パルス信号を発生させる基準信号発生回路
70が設けられているから、その基準信号Kを利用して
両スケール10.20の絶対的位置関係すなわち絶対原
点を検出することができる。
Therefore, according to this embodiment, the main scale 10
An optical grating for origin detection with a pitch different from that of the optical grating for measurement is provided on the index scale 20, and reference optical gratings for measurement and origin detection are also provided in the index scale 20. Since a reference signal generation circuit 70 is provided that calculates the inter-group phase difference based on the electrical signal and generates a reference pulse signal when the inter-group phase difference reaches a specific value, the reference signal K can be used to generate a reference pulse signal. The absolute positional relationship between both scales 10 and 20, that is, the absolute origin can be detected.

したがって、インクレメンタル方式の変位検出装置であ
っても、作業中断等に際し煩雑な原点合わせ作業を行う
ことなく設定した絶対原点から再スタートでき準アブソ
リュート的な運用が達成される。また、基準信号には両
スケール10.20に設けられた各光学格子に基づきそ
の組間位相差を根拠として発生されるから、例えば電磁
スイッチ等による絶対原点検出手段に較べ高精度かつ経
時的劣化がない。
Therefore, even in the case of an incremental type displacement detection device, semi-absolute operation can be achieved by restarting from the set absolute origin without having to perform complicated origin adjustment work when work is interrupted. In addition, since the reference signal is generated based on the phase difference between the sets based on the optical gratings provided on both scales 10 and 20, it has higher accuracy and deteriorates over time compared to absolute origin detection means using, for example, an electromagnetic switch. There is no.

また、変位検出回路50は、計測用の光学格子13.2
3A、23Bに対応する光電素子33A。
The displacement detection circuit 50 also includes an optical grating 13.2 for measurement.
A photoelectric element 33A corresponding to 3A and 23B.

33Bからの電気信号を所定処理して両スケール10.
20の相対移動変位量を検出できるから精度上、取扱上
も従来と変わるところはなく、特にこの実施例ではイン
デックススケール20が光学系上メインスケール10に
前置されるものと後置されるものとを兼ねるものとされ
かつ非平行照明系40により照射するものとし両スケー
ル10゜20のクリアランスCを拡大することができ装
置の構造設計上の余裕度が大きく、装置の加工組立、調
整並びに運用の実際を飛曜的に改善できる。もとより上
記クリアランスCを拡大しても前記組間位相差に基づき
基準信号Kを発生させるから高精度な絶対原点の検出を
保障することができる。ここに、前記従来の構造上の問
題と方式上の問題を一挙に解決することができる。
Both scales 10.
20 relative movement displacements can be detected, so there is no difference from the conventional method in terms of accuracy and handling. In particular, in this embodiment, the index scale 20 is placed in front of the main scale 10 on the optical system, and the index scale 20 is placed after the main scale 10 in the optical system. The irradiation is performed by a non-parallel illumination system 40, and the clearance C between both scales of 10° and 20° can be expanded, and there is a large margin in the structural design of the device, and it is easy to process, assemble, adjust, and operate the device. The actual situation can be dramatically improved. Of course, even if the clearance C is enlarged, the reference signal K is generated based on the phase difference between the pairs, so that highly accurate detection of the absolute origin can be guaranteed. Here, the conventional structural problems and system problems can be solved at once.

さらに、基準信号発生回路70は、減算器73の組間位
相差に係る周期関数出力信号と基準値設定器76の設定
値信号とをコンパレータ74で比較するものと形成して
いるから、その設定値を設定変更することによってメイ
ンスケール10のいずこにおいても絶対原点を設定する
ことが可能となる。このことは従来の絶対原点検出手段
の例えば電磁スイッチやランダムパターンを連続的に設
けたに等しく、装置を採用する工作機械等の機械的特性
にマツチングさせること、絶対原点合わせ作業の簡素化
等実用上の利益を一層向上させることができる。
Furthermore, since the reference signal generation circuit 70 is configured to compare the periodic function output signal related to the inter-group phase difference of the subtracter 73 with the set value signal of the reference value setter 76 using a comparator 74, the setting By changing the value settings, it is possible to set the absolute origin anywhere on the main scale 10. This is equivalent to using conventional absolute origin detection means such as an electromagnetic switch or a random pattern that is continuously installed, and it is practical to match the mechanical characteristics of the machine tool etc. in which the device is used, simplify the absolute origin alignment work, etc. The above profits can be further improved.

さらにまた、絶対原点設定手段80を設け、作業中断、
中止および再開始にホールドスイッチ83等のスイッチ
操作をすれば基準信号発生回路70からの基準信号Kを
利用して当該絶対原点からの絶対相対移動量を記憶(ホ
ールド)し、この値より作業再開をできるよう変位検出
回路50との整合をとっているから、この点からも特定
した絶対原点を有機的に利用して変位検出装置の運用を
容易かつ自動的に行うことができるという効果を奏する
Furthermore, absolute origin setting means 80 is provided to prevent work interruption,
If a switch such as the hold switch 83 is operated to cancel or restart, the absolute relative movement amount from the absolute origin is stored (held) using the reference signal K from the reference signal generation circuit 70, and the work is resumed from this value. Since the displacement detection circuit 50 is matched with the displacement detection circuit 50 so that the displacement detection circuit 50 can perform .

なお、この実施例では、メインスケール10の計測用光
学格子である第1の光学格子13のビ。
In this embodiment, the first optical grating 13, which is the measurement optical grating of the main scale 10, is shown in FIG.

チPが100μm、原点検出用光学格子である第2の光
学格子15のピッチP−ΔPが99.8μmであり、検
出範囲長りを50鶴としたが、検出範囲長りを51鳳と
することもできる。
The pitch P is 100 μm, the pitch P-ΔP of the second optical grating 15, which is the optical grating for origin detection, is 99.8 μm, and the length of the detection range is 50 Tsuru, but the length of the detection range is 51 Otori. You can also do that.

また、基準信号発生回路70は乗算器71,72、減算
器73等々から形成したが、要は2Miの光電変換器3
0からの4つの信号al、bl、a2、b2を入力とし
て組間位相差(θ2−θ1)を求めるとともにその組間
位相差が特定値となったときに両スケール10.20間
の絶対原点を特定するための基準信号Kを発生できれば
よいから上記開示範囲に限定されずコンピュータ等から
形成してもよい。絶対原点設定手段80についても同様
である。
Further, the reference signal generation circuit 70 is formed from multipliers 71, 72, a subtracter 73, etc., but the point is that the 2Mi photoelectric converter 3
The four signals al, bl, a2, and b2 from 0 are input to calculate the inter-set phase difference (θ2-θ1), and when the inter-set phase difference reaches a specific value, the absolute origin between both scales 10.20 is determined. Since it is sufficient to generate the reference signal K for specifying the reference signal K, the reference signal K is not limited to the scope disclosed above, and may be generated from a computer or the like. The same applies to the absolute origin setting means 80.

さらに、絶対原点設定手段80は作業中断、中止に当た
りホールドスイッチ83を操作するよう形成したが、こ
れを手動でなく、例えば非平行照明系40の電源低下あ
るいは変位検出回路50からのオーパスピー゛ドを公知
手段で検出し、これら信号により自動的に制御回路81
を作動させホールドさせるよう形成してもよい。
Further, the absolute origin setting means 80 is configured to operate the hold switch 83 when interrupting or canceling the work, but this is not done manually, but by, for example, reducing the power supply of the non-parallel illumination system 40 or using the op speed from the displacement detection circuit 50. is detected by known means, and the control circuit 81 is automatically activated by these signals.
It may be formed so that it is activated and held.

さらにまた、基準信号発生回路70からの基準信号Kを
計数し、その何番目の基準信号であるかを判断し、複数
の絶対原点を設定するよう形成することも可能である。
Furthermore, it is also possible to count the reference signals K from the reference signal generation circuit 70, determine the number of the reference signals, and set a plurality of absolute origins.

検出装置自体を、非平行照明系40を用いた反射型の直
線型としたが、直線型でなくロータリー型としても本発
明は適用される。さらに、検出範囲長しはメインスケー
ル10とインデックススケール20との相対移動方向に
対する長さであるが、本検出装置は変位を検出するもの
であって測定対象を長さ、幅等に限定することでなく、
圧力、重量等であってもよいものである。
Although the detection device itself is a reflective linear type using the non-parallel illumination system 40, the present invention is also applicable to a rotary type instead of a linear type. Furthermore, the detection range length is the length in the direction of relative movement between the main scale 10 and the index scale 20, but since this detection device detects displacement, the measurement target is limited to length, width, etc. Not, but
It may be pressure, weight, etc.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、構造設計上の余裕度が大きく、任意の絶対原
点を特定することができる光学式変位検出装置を提供で
きるという効果を有する。
The present invention has the advantage that it is possible to provide an optical displacement detection device that has a large margin in structural design and can specify an arbitrary absolute origin.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る光学式変位検出装置の一実施例を
示す全体構成図、第2図は同しく要部拡大図、第3図は
同じく基準信号発生回路の構成図、第4図は同じく波形
説明図、第5図は従来の反射型変位検出装置を示す概要
図および第6図は従来の絶対原点検出手段を備えた光学
式変位検出装置の概略構成図である。 10・・・メインスケール、13・・・計測用光学格子
である第1の光学格子、15・・・原点検出用光学格子
である第2の光学格子、20・・・第2および第3のス
ケールを兼ねるインデックススケール、23・・・計測
用参照光学格子である第1の参照光学格子、25・・・
原点検出用参照光学格子である第2の参照光学格子、3
0・・・光電変換器、40・・・非平行照明系、50・
・・変位検出回路、70・・・基準信号発生回路、80
・・・絶対原点設定手段。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the optical displacement detection device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of the main parts, FIG. 3 is a configuration diagram of the reference signal generation circuit, and FIG. 4 5 is a schematic diagram showing a conventional reflective displacement detection device, and FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an optical displacement detection device equipped with a conventional absolute origin detection means. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Main scale, 13... First optical grating which is an optical grating for measurement, 15... Second optical grating which is an optical grating for origin detection, 20... Second and third optical gratings An index scale that also serves as a scale, 23... A first reference optical grating that is a measurement reference optical grating, 25...
a second reference optical grating, 3, which is a reference optical grating for origin detection;
0... Photoelectric converter, 40... Non-parallel illumination system, 50...
...Displacement detection circuit, 70...Reference signal generation circuit, 80
...Absolute origin setting means.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)計測用光学格子とこの計測用光学格子のピッチと
異なるピッチとされた原点検出用光学格子とが設けられ
たメインスケールと、 前記メインスケールの計測用光学格子および原点検出用
光学格子のそれぞれに対応させた計測用参照光学格子と
原点検出用光学格子とが設けられ光学系上前記メインス
ケールに前置される第2のスケールと後置される第3の
スケールとを兼ねるインデックススケールと、 前記インデックススケールを介し前記メインスケールに
非平行光を照射するための非平行照明系と、 前記メインスケールの計測用光学格子と原点検出用光学
格子のそれぞれに対応配設され前記インデックススケー
ルを介し前記メインスケールから反射された反射光を受
けて90度位相のずれた電気信号をそれぞれに出力する
2組の光電変換器と、計測用の光学格子に対応された光
電変換器からの電気信号を所定処理して両スケールの相
対移動変位量を検出するための変位検出回路と、 前記光電変換器の各組からそれぞれに出力される電気信
号間の組間位相差を求めるとともにこの組間位相差が特
定値となったときに基準信号を発生できるよう形成され
た基準信号発生回路とを含み、前記基準信号発生回路か
ら出力される基準信号を利用して前記メインスケールと
インデックススケールとの絶対的原点を特定できるよう
構成された光学式変位検出装置。
(1) A main scale provided with a measurement optical grating and an origin detection optical grating having a pitch different from that of the measurement optical grating, and a measurement optical grating and an origin detection optical grating of the main scale. an index scale that is provided with a reference optical grating for measurement and an optical grating for detecting the origin and that serves as a second scale placed in front of the main scale and a third scale placed after the main scale on the optical system; , a non-parallel illumination system for irradiating non-parallel light onto the main scale via the index scale; Two sets of photoelectric converters receive the reflected light reflected from the main scale and output electric signals with a phase shift of 90 degrees, and the electric signals from the photoelectric converters corresponding to the optical grating for measurement are output. a displacement detection circuit for detecting the amount of relative displacement of both scales through predetermined processing; and a displacement detection circuit for detecting the amount of relative displacement of both scales; and a reference signal generation circuit configured to generate a reference signal when the reference signal reaches a specific value, and the absolute difference between the main scale and the index scale is determined using the reference signal output from the reference signal generation circuit. Optical displacement detection device configured to identify the origin.
(2)前記特許請求の範囲第1項において、前記基準信
号発生回路が前記2組の光電変換器の出力信号を入力と
し前記組間位相差の周期関数を生成するよう形成されて
いる光学式変位検出装置。
(2) In claim 1, the optical system is configured such that the reference signal generation circuit receives output signals from the two sets of photoelectric converters and generates a periodic function of the phase difference between the sets. Displacement detection device.
(3)前記特許請求の範囲第1項または第2項において
、前記基準信号発生回路が、2組の乗算器と両乗算器か
らの出力信号を演算して一方側の光電変換器の位相差を
θ_1、他方組の光電変換器の位相差をθ_2としたと
きにSin(θ_1−θ_2)の周期関数を出力する減
算器とこの減算器の出力信号と基準設定信号とを比較す
るコンパレータとこのコンパレータの出力信号に基づい
て一定幅の基準信号を発生する基準パルス発生器とから
形成されている光学式変位検出装置。
(3) In claim 1 or 2, the reference signal generation circuit calculates two sets of multipliers and the output signals from both multipliers to generate a phase difference between the photoelectric converters on one side. is θ_1 and the phase difference of the other set of photoelectric converters is θ_2, a subtracter outputs a periodic function of Sin(θ_1-θ_2), a comparator compares the output signal of this subtracter with a reference setting signal, and this and a reference pulse generator that generates a reference signal of a constant width based on the output signal of the comparator.
(4)前記特許請求の範囲第1項ないし第3項において
、前記インデックススケールの参照光学格子が、前記メ
インスケールの光学格子のピッチをP_1,P_2,・
・・としたとき、2P_1,2P_2・・・のピッチと
されて形成されている光学式変位検出装置。
(4) In claims 1 to 3, the reference optical grating of the index scale has a pitch of the optical grating of the main scale P_1, P_2, .
..., an optical displacement detection device formed with a pitch of 2P_1, 2P_2...
(5)前記特許請求の範囲第1項ないし第3項において
、前記インデックススケールの参照光学格子が、前記メ
インスケールの光学格子のピッチと同等のピッチとされ
て形成されている光学式変位検出装置。
(5) An optical displacement detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the reference optical grating of the index scale is formed with a pitch equivalent to that of the optical grating of the main scale. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013217833A (en) * 2012-04-11 2013-10-24 Mitsutoyo Corp Encoder
JP2014098666A (en) * 2012-11-15 2014-05-29 Canon Inc Incremental encoder

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013217833A (en) * 2012-04-11 2013-10-24 Mitsutoyo Corp Encoder
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