JPS63309816A - リニアスケ−ル - 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】 く技術分野〉 本発明はリニアスケールに係り、特に可干渉光及び透過
形干渉格子によるｎ次回折光を用いたリニアスケールに
関する。

く従来技術〉 第５図は従来のリニアスケール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１
４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、測定対
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。

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。

なお、この種のリニアスケール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年度精磯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、従来のリニアスケールにあっては、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。

さらに、発光部と受光部がスケール片側に集中する傾向
があるため、小型化を図るに際しては障害となっている
。

く目的〉 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と共にコ
ンパクト化を可能にしたリニアスケールの提供を目的と
する。

く構成〉 上記の目的を達成するため、本発明は５．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
子の表面の同一位置に焦光させる光学系と、前記透過格
子を透過したｎ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、本発明の実施例を図面と共に説明する。

レーザグ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で反射された光を反射鏡３６による反
射光と同一角度に反射させる。反射鏡３６及び反射鏡３
８の各々による反射光４０及び４２は同一地点に反射し
、その反射７α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ａで入射す
るように反射鏡３６及び３８の角度、設−５＝ 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でいない面）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５
２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５
６及び光検出器５８が配設されでいる。

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。通過光は反射鏡３６へ入射し、反射光は反射鏡３８
へ入射する。反射鏡３６及び３８の各々による反射光４
０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。

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。

く効果〉 以上説明した通り、本発明によれば、スケールである透
過格子の両側に発光部と受光部を振り分けた構成にし、
かつ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、小型化が図れると共に波長変動
による回折角の変動の防止を図ることができる。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。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）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の表面の同一位置に焦光させる光
   学系と、前記透過格子を透過したｎ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
   検出器とを具備することを特徴とするリニアスケール。
2. （２）前記回折角変化補正部は、レンズであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のリニアスケール
   。
3. （３）前記回折角変化補正部は、凹面鏡であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のリニアスケール
   。