JPH032520A - Position detector - Google Patents
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- JPH032520A JPH032520A JP10295690A JP10295690A JPH032520A JP H032520 A JPH032520 A JP H032520A JP 10295690 A JP10295690 A JP 10295690A JP 10295690 A JP10295690 A JP 10295690A JP H032520 A JPH032520 A JP H032520A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 [発明の利用分野] 本発明は、回折格子を用いた位置検出器に関する。[Detailed description of the invention] [Field of application of the invention] The present invention relates to a position detector using a diffraction grating.
[発明の背景]
従来、ミクロン・ツー1〜ル(p、 m )単位の直線
変位量を計測する手段として、2枚の透過型回折格子を
重ね合わせたいわゆるモアIノ・スケールか広く用いら
れられている。このような技術を開示する公知例として
は、例えばジャーナル オツフィジノクス イ一二サイ
エンティフィック インスツルメン1へ 1972第5
巻第193頁(、Iourna1、 ofphys]
cs E : 5cientific 丁r+
s1.rumCnt1972 Vol、5.p193
)がある。その−・例を第」図に示す。光源]からの光
はコリメータレンズ2によって平行光とされ、周期81
t m程度の格子溝が形成されている主スケール;3を
照射する。[Background of the Invention] Conventionally, the so-called More I scale, in which two transmission diffraction gratings are superimposed, has been widely used as a means of measuring linear displacement in units of microns (p, m). It is being Known examples disclosing such techniques include, for example, Journal Otuphysinox I12 Scientific Instruments 1 1972 No. 5
Volume No. 193 (, Iourna1, ofphys)
cs E: 5 scientific d+
s1. rumCnt1972 Vol, 5. p193
). An example of this is shown in Figure 1. The light from the light source is made into parallel light by the collimator lens 2, and the period is 81.
The main scale 3, on which grating grooves of about t m are formed, is irradiated.
この主スケール3と同一周期の格子溝を有するインテッ
クス・スケール4が主スケール;3に向い合うように配
置されていて、両スケール格子溝の幾何的関係に応して
前記照射光は通過したり、遮蔽されたりする。透過した
光は集光レンズ5により集光され、光電変換素子6に入
射してその光強度に応した電気信号に変換される。格子
溝周期が8μm程度のスケールを用いた場合、主スケー
ル3の移動に伴なって8μmを一周期とした正弦状の信
号となり、この信号の山数を計数することにより主スケ
ールの移動量を計測することができる。An Intex scale 4 having grating grooves with the same period as the main scale 3 is arranged to face the main scale 3, and the irradiated light can pass through or , may be shielded. The transmitted light is condensed by a condenser lens 5, enters a photoelectric conversion element 6, and is converted into an electric signal corresponding to the light intensity. When using a scale with a grating groove period of approximately 8 μm, as the main scale 3 moves, a sinusoidal signal with one period of 8 μm is generated, and by counting the number of peaks in this signal, the amount of movement of the main scale can be calculated. It can be measured.
第2図は前記透過型スケール3の代わりに反射型回折格
子を用いる場合の一例である。光源1からの光はコリメ
ータレンズ2によって平行光とされ、反射型スケール7
に対し斜めに入射する。その結果、反射型スゲ−ルアの
格子溝の反射部分にあたった光は反射されるが、透過部
にあたった光は透過するか、または吸収されてしまうた
め、反射光束の断面は明暗の縞状となっている。そして
、この縞は反射スケール7の移動と共に移動する。FIG. 2 shows an example of a case where a reflection type diffraction grating is used instead of the transmission type scale 3. The light from the light source 1 is made into parallel light by the collimator lens 2, and the light from the reflective scale 7
incident at an angle to the As a result, the light that hits the reflective part of the lattice groove of the reflective snail lure is reflected, but the light that hits the transparent part is either transmitted or absorbed, so the cross section of the reflected light beam is a stripe of light and dark. The situation is as follows. This stripe moves as the reflection scale 7 moves.
この縞状反射光は集光レンズ5と反射鏡8の組み合わせ
により再び来た光路を逆もどりする。この逆もどりした
縞状反射光は反射スケール7の移動と共に移動するが、
反射鏡8によりその移動方向は反転している。この光は
再度反射スケール7の反射溝部分で反射され、レンズ2
、ハーフミラ−9を介して光電素子6に入射する。光電
素子6に入射する光強度は反射スケール7の移動と共に
正弦状の明暗となるが、」二記したように反射鏡8で反
射されて逆もどりする光は反射スケール7と反対方向に
移動するため、その周期は格子溝ピッチの]/2となる
。すなわち、変位感度は第1図のものに比A:2倍にな
る。This striped reflected light travels back along the optical path it came from by combining the condensing lens 5 and the reflecting mirror 8. This backward striped reflected light moves with the movement of the reflection scale 7,
The direction of movement is reversed by the reflecting mirror 8. This light is reflected again by the reflection groove part of the reflection scale 7, and is reflected by the lens 2.
, enters the photoelectric element 6 via the half mirror 9. The intensity of light incident on the photoelectric element 6 changes in brightness and darkness in a sinusoidal manner as the reflection scale 7 moves, but as mentioned above, the light reflected by the reflection mirror 8 moves in the opposite direction to the reflection scale 7. , the period is ]/2 of the grating groove pitch. That is, the displacement sensitivity is twice that of the one shown in FIG.
」二記した2種類のモアレ・スケールでは、格子溝スケ
ールを単に明暗のスリ21〜列としてしか用いておらず
、格子の回折現象を利用しているわけではない。そのた
め光源1どして簡単な白色光を用いることができる反面
、変位感度を向J−すへくスケールの格子ピントを小さ
くすると逆に光の回折現象が無視できなくなり、たかだ
か5μm程度までしか格子ピンチを小さくできない欠点
がある。In the two types of moiré scales mentioned above, the grating groove scale is simply used as a row of bright and dark slits 21, and the diffraction phenomenon of the grating is not utilized. Therefore, while it is possible to use simple white light as the light source 1, on the other hand, if the displacement sensitivity is increased and the grating focus of the J-scale is made smaller, the diffraction phenomenon of light cannot be ignored, and the grating can only reach up to about 5 μm. There is a drawback that the pinch cannot be reduced.
上記の型式のモアレ・スケールと異なり、格子溝スケー
ルの回折光の干渉を利用したものが考えられている。例
えば、オプティックス アンドスペク]−ロスコピ第1
3巻第295頁(0ptics& 5pectrosc
opyVo1.13 、 p 295 )に記載され
ている。第3図は、その例を示すものである。Unlike the above-mentioned type of moiré scale, one that utilizes the interference of diffracted light from a grating groove scale has been considered. For example, Optics and Spec] - Rothkopi 1st
Volume 3, page 295 (0ptics & 5pectrosc
opyVo1.13, p 295). FIG. 3 shows an example.
単色の点光源]からの光はコリメータ・レンズ2により
平行光とされた後にビームスプリッタ1]に斜めに入射
し、その分割面において透過する光aと反射する光すの
2つに分割される。それぞれの光は反射型回折格子1o
に斜めに入射し、回折される。反射回折光の方向は、回
折格子10の格子定数d、入射角および入射波長λによ
って決定され、それらを適当に選ぶと入射した方向へ回
折させることが可能である。この場合回折光は負の次数
を持つものとなる。The light from the monochromatic point light source is made into parallel light by the collimator lens 2, and then obliquely enters the beam splitter 1, where it is split into two parts: the transmitted light a and the reflected light. . Each light is reflected by a reflection type diffraction grating 1o
The beam is incident obliquely on the beam and is diffracted. The direction of the reflected diffracted light is determined by the grating constant d of the diffraction grating 10, the incident angle, and the incident wavelength λ, and by appropriately selecting these, it is possible to diffract the reflected diffracted light in the direction of incidence. In this case, the diffracted light has a negative order.
さて回折して入射光の光路を逆にたどった2つの光a、
b′はそれぞれ再びビームスプリッタ1jにより2分割
される。ビームスプリッタIIを透過したa′とb′の
光はレンズ2、ハーフミラ−9を介して光電素子6に入
射する。この2つの光は可干渉であるため干渉し、光強
度に明暗を生しる。回折格子10の格子溝]/2本分の
h’ti 雑d/2だけ変位すると電気信号は一周期の
正弦波を生ずる。この型式のものでは回折現象を利用し
ているため、光源としては可干渉なものであることが必
要であるが、格子定数を小さくすることができ、高感度
な位置検出器を得ることが可能である。Now, two lights a that are diffracted and follow the optical path of the incident light in the opposite direction,
b' is again divided into two by the beam splitter 1j. The lights a' and b' transmitted through the beam splitter II enter the photoelectric element 6 via the lens 2 and the half mirror 9. Since these two lights are coherent, they interfere, producing brightness and darkness in the light intensity. When the grating groove of the diffraction grating 10 is displaced by h'ti miscellaneous d/2, the electric signal generates a one-period sine wave. This type uses diffraction phenomenon, so the light source must be coherent, but the lattice constant can be made small, making it possible to obtain a highly sensitive position detector. It is.
しかし、第3図の形式のものを実施する上で次のような
欠点がある。すなわち、(])作動距離(物がぶつから
ない空間のきよりで、回折格子10とビームスプリツタ
1コ間の距離をいう)を比較的大きくとりたい場合(例
えば、10mm程度)には必然的に回折格子上に照射さ
れる2光京間の距離りが大きくなり、一定の移動距離を
検出するにはそれだけ長い回折格子が必要となること。However, there are the following drawbacks in implementing the type shown in FIG. In other words, (]) If you want to have a relatively large working distance (the distance between the diffraction grating 10 and one beam splitter, which is defined by the distance between the diffraction grating 10 and one beam splitter, which is the distance between the diffraction grating 10 and one beam splitter), it is necessary to The distance between the two beams of light irradiated onto the diffraction grating becomes larger, and a longer diffraction grating is required to detect a certain moving distance.
(2)光源からの入射光をビームスプリッタにより分割
しており、その透過光はビームスプリッタの傾き角に影
響されないが、反射光はその傾き角に依存するため、回
折格子10からの反射回折光が良く干渉するようビーム
スプリッタ」1と光源1、レンズ2等の光学軸を厳密に
アライメン1−する必要があり、逆にこの回折格子10
が移動した場合には光学系が狂いやすいこと。そして、
(3)お互いに干渉させる光が回折格子]0の異なった
2つの部分によって回折された光どうしであるため、良
好な干渉性を得るためには特に均一な格子溝性能を有す
る回折格子が必要となり、また格子」二のゴミやキズの
影響を受けやすいこと、等。(2) The incident light from the light source is split by a beam splitter, and the transmitted light is not affected by the tilt angle of the beam splitter, but the reflected light depends on the tilt angle, so the reflected diffracted light from the diffraction grating 10 It is necessary to strictly align the optical axes of the beam splitter 1, the light source 1, the lens 2, etc. so that they will interfere well, and conversely, this diffraction grating 10
If the lens moves, the optical system is likely to go awry. and,
(3) The light that is caused to interfere with each other is the light that has been diffracted by two different parts of the diffraction grating.In order to obtain good interference, a diffraction grating that has particularly uniform grating groove performance is required. Also, the lattice is susceptible to dust and scratches, etc.
さらにまた、光源として良く知られているガスレーザを
用いると回折格子への入射角度が変動する等の問題もあ
った。Furthermore, when a well-known gas laser is used as a light source, there are problems such as fluctuations in the angle of incidence on the diffraction grating.
[発明の目的]
本発明は、上述した従来の欠点を解消した位置検出器を
提供するものである。[Object of the Invention] The present invention provides a position detector that eliminates the above-mentioned conventional drawbacks.
[発明の実施例]
最初に、本発明の基本原理を第4図により詳しく説明す
る。[Embodiments of the Invention] First, the basic principle of the present invention will be explained in detail with reference to FIG.
単色の点光源Jからの光はコリメータ・レンズ2により
平行光とされ、反射型回折格子10の格子溝平面に垂直
に入射させる。そうすると、入射波長と格子定数dから
定まる方向にR1,R2のそれぞれ正負次数の回折光が
反射される。この場合、多数の次数の回折光が存在する
が、ここではただ−組の同一次数の光に注目する。さて
1回折光R1,,R2はお互いに平行な反射面Ml、M
2によって反射された後にビームスプリッタ11に入射
し、透過する回折光R土と反射される回折光R2は同一
方向に進行して干渉し合い、光電素子6に入射する。そ
の干渉は回折格子]O上の折点とビームスプリッタ11
によって再び合成されるまでの光路長の差によって生じ
、回折格子]−〇を移動させるd/2 (dは格子定数
)を周期として正弦状の信号が得られる。Light from a monochromatic point light source J is made into parallel light by a collimator lens 2, and is made perpendicular to the grating groove plane of the reflection type diffraction grating 10. Then, the diffracted lights of the positive and negative orders of R1 and R2 are reflected in directions determined by the incident wavelength and the lattice constant d. In this case, there are diffracted lights of many orders, but here we will focus only on the set of lights of the same order. Now, one diffracted light R1, R2 is reflected by mutually parallel reflecting surfaces Ml, M
The transmitted diffracted light R and the reflected diffracted light R2 travel in the same direction, interfere with each other, and enter the photoelectric element 6. The interference is between the bending point on the diffraction grating]O and the beam splitter 11
A sinusoidal signal is obtained with a period of d/2 (d is the grating constant) by which the diffraction grating is moved.
以上説明したように1本発明では回折格子に垂直入射し
た光のそれぞれ正負同次数の光どうしを干渉させること
に特徴があり、その結果、」二連した従来の欠点を解消
することが可能となる。すなわち、回折現象を利用して
いるため格子定数dを極めて小さく、たとえばd二0.
87j m位のものも用いることができ、それだけ高感
度な位置検出が可能である。また回折格子に垂直入射さ
せるこから光学系のアライメントが容易であり、さらに
直交格子溝を形成しである回折格子を用いることにより
、XY二次元の位置検出が可能となる。これについては
詳しく後述する。第4図では本発明の原理的構成を反射
型回折格子の例で説明しているが、これを透過型回折格
子とすることも当然可能である。As explained above, one feature of the present invention is that the lights of the same positive and negative orders of the light vertically incident on the diffraction grating are made to interfere with each other, and as a result, it is possible to eliminate the two consecutive drawbacks of the conventional method. Become. That is, since the diffraction phenomenon is utilized, the lattice constant d is extremely small, for example, d20.
87jm can also be used, allowing highly sensitive position detection. Furthermore, since the light is incident perpendicularly to the diffraction grating, alignment of the optical system is easy, and by using a diffraction grating in which orthogonal grating grooves are formed, XY two-dimensional position detection becomes possible. This will be described in detail later. In FIG. 4, the basic structure of the present invention is explained using an example of a reflection type diffraction grating, but it is of course possible to use this as a transmission type diffraction grating.
第5図は、本発明の一実施例を説明する図である。光源
13は波長830nmのレーザ・ダイオ−1〜を用い、
その光はコリメータレンズ2によって平行ビームされて
反射型回折格子]0に垂直に入射する。格子定数dを1
.6μmの場合、正負それぞれの一次回折光は約40°
の角度で反射回折し、ポリプリズムR1,R2に入射す
る。両回折光はそれぞれのポリプリズムによりもと来た
方向に対射され、再び回折格子上の1点X2に入射して
再び回折される。ここでそれぞれの光路内にはお互いに
直交した偏光軸をもつ偏光板P1゜R2が設けられてい
るため、前記X2点でのO次回折光はさえぎられる一方
、回折格子10に垂直な方向に回折する両回折光はお互
いに直交した偏光面を有したままビームスプリッタ1J
に入射する。このビームスプリッタを透過した両直線偏
光は、それぞれの偏光面とさらに45°の角度の偏光面
を有する偏光板P3を通過してお互いに可干渉な光とな
り、受光素子D1に入射する。他方、ビームスプリッタ
11を反射した両直線偏光は偏光板P3からさらに90
’回転した偏光面を有する偏光板P4を通過して受光素
子D2に入射する。FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention. The light source 13 uses a laser diode 1~ with a wavelength of 830 nm,
The light is made into a parallel beam by the collimator lens 2 and is perpendicularly incident on the reflection type diffraction grating]0. The lattice constant d is 1
.. In the case of 6 μm, the positive and negative first-order diffracted lights are approximately 40°
It is reflected and diffracted at an angle of , and enters the polyprisms R1 and R2. Both diffracted lights are directed in the original direction by the respective polyprisms, and are again incident on one point X2 on the diffraction grating and diffracted again. Here, since polarizing plates P1°R2 having polarization axes perpendicular to each other are provided in each optical path, the O-th diffracted light at the point The two diffracted lights are passed through the beam splitter 1J with polarization planes perpendicular to each other.
incident on . Both linearly polarized lights transmitted through this beam splitter further pass through a polarizing plate P3 having a polarization plane at an angle of 45 degrees to the respective polarization planes, become mutually coherent light, and enter the light receiving element D1. On the other hand, the linearly polarized light reflected from the beam splitter 11 is further 90
'The light passes through the polarizing plate P4 having a rotated plane of polarization and enters the light receiving element D2.
それぞれの受光素子Di、D2から得られる(3号Sl
、S2は、たとえし第6図aに示すように、回折格子の
移動量d/4 (=0.4μm)を周期とし、位相がお
互いに90°ずれている正弦状の信号である。この正弦
信号の振幅中心のレヘルITに対する信号の大小を比較
し、第6図すに示すごとく信号をデジタル化した後、そ
の信号の3′l上がりおよび立下がりで第6図Cの如き
パルス信号を発生させる。これらの信号処理は既知の方
θ、で行うことができる。obtained from each light receiving element Di, D2 (No. 3 Sl
, S2 are sinusoidal signals whose period is the movement amount d/4 (=0.4 μm) of the diffraction grating and whose phases are shifted by 90° from each other, as shown in FIG. 6a. After comparing the magnitude of this sine signal with respect to the level IT at the amplitude center and digitizing the signal as shown in Figure 6, a pulse signal as shown in Figure 6C is generated at the 3'l rising and falling edges of the signal. to occur. These signal processes can be performed using a known method θ.
以にの処理によりパルスは回折格子の移動量d/ 16
(=O,1μm)ごとに発生することになり、これを
計数することにより移動量を知ることができる。本実施
例ではポリプリズム1を用いて2度回折させているが、
これは回折格子10の移動により回折格子にわずかな傾
き等を生じても。Through the above processing, the pulse is moved by the amount of movement of the diffraction grating d/16
(=O, 1 μm), and by counting this, the amount of movement can be determined. In this example, the polyprism 1 is used to cause diffraction twice, but
This is true even if the movement of the diffraction grating 10 causes the diffraction grating to be slightly tilted.
2つの回折光の進行方向を常に一致させ、良好な干渉を
得るためである。また2度回折させるため感度は、第4
図のものに比へ2倍となっている。This is to always match the traveling directions of the two diffracted lights and obtain good interference. Also, since it is diffracted twice, the sensitivity is 4th
It is twice as large as the one in the figure.
この感度に対しては回折光としてさらに多数法どうしを
干渉させることにより、高感度とすることが可能である
。またポリプリズムの代わりにキューブ・コーナ等を用
いても同し効果が得られるのは明らかである。This sensitivity can be increased by further interfering multiple methods as diffracted light. It is also obvious that the same effect can be obtained by using a cube corner or the like instead of a polyprism.
第7図は、本発明により二次元の位置検出を行う場合の
実施例を示す図である。回折格子10′としてはX、Y
方向に直角に溝が形成されているもの(直角格子)を用
い、第5図と同様、回折格子]0′に垂直にレーザビー
ムを入射する。その結果、それぞれ格子溝と直角を4つ
の方向に光は反射回折され、ポリプロリス71丁% X
+ l Rx −+ Ry + 。FIG. 7 is a diagram showing an embodiment in which two-dimensional position detection is performed according to the present invention. As the diffraction grating 10', X, Y
A diffraction grating having grooves perpendicular to the direction (a right-angle grating) is used, and a laser beam is incident perpendicularly to the diffraction grating ]0', as in FIG. As a result, the light is reflected and diffracted in four directions at right angles to the grating grooves, and polyprolith 71%
+ l Rx −+ Ry + .
Ry−に入射、反射される。ポリプリズムRつやとRy
−で反射された光は回折格子I−の1点X2に集まり、
再び垂直に回折される。他方Y軸方向の光は点Y2で一
致する。It is incident on Ry- and reflected. Polyprism R Tsuyato Ry
-The light reflected by - gathers at one point X2 of the diffraction grating I-,
It is diffracted vertically again. On the other hand, the lights in the Y-axis direction coincide at point Y2.
このような光学系により、それぞれX・1「111.Y
軸方向の回折格子の移動をそれぞれ独立した回折光の干
渉として得ることかでき、二次元の位置検出をすること
ができる。な才ダ、1図中、2′、31′13’、S、
、D、’、S、′、1つ2’1P3P4′はそれぞれ第
5図に示した2、11,13゜S、、D、、S2.D2
.PJ、P、と同様のものを示し、またPX+1PX−
はX方向に配置した偏光板、Py++Py−はY方向に
配置した偏光板を示す。With such an optical system, X・1"111.Y
The movement of the diffraction grating in the axial direction can be obtained as interference of each independent diffracted light, and two-dimensional position detection can be performed. Nasida, 1 figure, 2', 31'13', S,
,D,′,S,′,one 2′1P3P4′ are 2, 11, 13°S, ,D,,S2 ., shown in FIG. 5, respectively. D2
.. Shows something similar to PJ, P, and PX+1PX-
indicates a polarizing plate arranged in the X direction, and Py++Py- indicates a polarizing plate arranged in the Y direction.
次に光源に半導体レーザを用いた時の実施例の効果を示
す。Next, the effects of the embodiment when a semiconductor laser is used as the light source will be described.
もしT−(e−Neガス1ノーザなどを光源として平行
ビームを回折格子10に入射させた場合、レーザビーム
の出射方向が時間的に数μrad〜数]○μradゆら
ぐと云う現象を生ずる。第8図において、当初回折格子
1oに垂直に入射していたレーザビーム(この場合の光
路を実線とする。)が点線のように八〇だけ傾むいて入
射したとすると、コーナキューブC1,C2で折り返さ
れて再び回折格子に入射する位置は点Aから点Bに移動
する。そうすると、+コ次回折光の光路長は当初の実線
の場合からΔLだけのび、逆に一1次回折光の光路長は
△Lだけ短かくなることになる。ここでΔ■、は近似的
に(1)式で与えられる。If a parallel beam is incident on the diffraction grating 10 using a T-(e-Ne gas 1 noser or the like as a light source), a phenomenon occurs in which the emission direction of the laser beam temporally fluctuates by several μrad to several μrad. In Figure 8, if the laser beam that was initially incident perpendicularly on the diffraction grating 1o (the optical path in this case is shown as a solid line) is incident at an angle of 80° as shown by the dotted line, then The position where it is turned back and enters the diffraction grating again moves from point A to point B. Then, the optical path length of the + co-order diffracted light increases by ΔL from the initial solid line, and conversely, the optical path length of the 1st-order diffracted light becomes It becomes shorter by ΔL. Here, Δ■ is approximately given by equation (1).
ただし、ΔβはC1に向う実線で示した一次回折光と点
線で示したC]に向う一次回折光とのなす角、点Pは、
C1からBへ向う点線とAからその線へ下した垂線との
交点である。However, Δβ is the angle between the first-order diffracted light shown by the solid line toward C1 and the first-order diffracted light toward C] shown by the dotted line, and the point P is
This is the intersection of the dotted line from C1 to B and the perpendicular line drawn from A to that line.
ΔL= 2 T−−tanβ×△β
sj−nβ=□
例えばL==25mm、β=36°、m=1.λ=84
、0 n m 、 ’d = 1. 、4−4 μm
、 八〇=1..41Jp rad とした場合、
(2)式よりΔL=0.4.4μmとなる。ΔL=2 T--tanβ×Δβ sj-nβ=□ For example, L==25mm, β=36°, m=1. λ=84
,0 nm,'d=1. , 4-4 μm
, 80=1. .. If 41Jp rad,
From equation (2), ΔL=0.4.4 μm.
+1次回折光の光路長が0.44μInのび、逆に一1
次回折光の光路長は0.44μmちぢむことになるので
、結局干渉光路長としては0.88μmだけ変化するこ
とになる。波長λの光路変化に検出され、検出誤差の原
因となる。この誤差の大きさは、本検出器で対象とする
検出精度と比べて無視できない量であり、ガスレーザを
光源とした場合の最大の欠点となる。The optical path length of +1st-order diffracted light increases by 0.44μIn, and conversely -11
Since the optical path length of the next diffracted light is shrunk by 0.44 μm, the interference optical path length ultimately changes by 0.88 μm. It is detected by a change in the optical path of the wavelength λ, causing a detection error. The size of this error cannot be ignored compared to the detection accuracy targeted by this detector, and is the biggest drawback when using a gas laser as a light source.
これに対して、半導体レーザの場合には、ガスレーザの
ように外部反射鏡を使用していないため、レーザ出射方
向のゆらぎは生ぜず、上記の検出誤差は生しない。On the other hand, in the case of a semiconductor laser, unlike a gas laser, an external reflecting mirror is not used, so there is no fluctuation in the laser emission direction, and the above-mentioned detection error does not occur.
このように1本検出器の光源として半導体レーザを用い
た場合には格別の効果がある。In this way, when a semiconductor laser is used as a light source for a single detector, there is a special effect.
[発明の効果]
以−にの説明より明らかなように、本発明によれば、移
動格子から10mm程度離れていながら01−μm単位
の位置検出が可能であり、焦点合わせの必要もない。ま
た二次元の位置検出も容易であるので、X、 Y移動台
等と組合わせ、座標検出を行う測定器や、精密位置決め
が必要な各種製造機械に応用できるなど、種々なる利点
を有し、実用に供してその効果は大きい。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, position detection in units of 01-μm is possible even when the distance from the moving grating is about 10 mm, and there is no need for focusing. In addition, since two-dimensional position detection is easy, it has various advantages such as being able to be combined with an X and Y moving table, etc., and applied to measuring instruments that detect coordinates and various manufacturing machines that require precision positioning. The effect is great in practical use.
また光源に半導体レーザを用いる低電圧でしかも固体化
がはかれる超小形で安価な高精度位置検出器を提供する
ことができる。なお、本発明は」二記実施例で用いた具
体的数値等に限定されるものではなく、適宜設定可能で
あることはいうまでもない。Furthermore, it is possible to provide an ultra-small, inexpensive, high-precision position detector that uses a semiconductor laser as a light source and is low-voltage and solid-state. It goes without saying that the present invention is not limited to the specific numerical values used in the second embodiment, but can be set as appropriate.
第1図乃至第3図は、それぞれ従来の位置検出器を示す
図、第4図は、本発明の基本的原理を説明する図、第5
図は、本発明の一実施例を示す図、第6図は、その信号
処理の一例を示す信号波形図、および第7図は、本発明
により二次元の位置検出を示す図、第8図は、光源とし
て半導体レーザとガスレーザとのちがいによる検出々器
の誤差を説明する図である。
図中、1・ 点光源、2 ・コリメート・レンズ、6・
・・光電素子、10 ・回折格子、11・・ビームス
プリッタ。
第 1
図
嘉 3
図
筋4図
罰 Z
図Figures 1 to 3 are diagrams showing conventional position detectors, Figure 4 is a diagram explaining the basic principle of the present invention, and Figure 5 is a diagram showing the basic principle of the present invention.
6 is a signal waveform diagram showing an example of signal processing, FIG. 7 is a diagram showing two-dimensional position detection according to the invention, and FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the present invention. 2 is a diagram illustrating the error of the detector due to the difference between a semiconductor laser and a gas laser as a light source. In the figure, 1. point light source, 2. collimating lens, 6.
...Photoelectric element, 10. Diffraction grating, 11. Beam splitter. 1st diagram Ka 3 diagram muscle 4 diagram punishment Z diagram
Claims (1)
を回折する回折格子と該回折格子から回折された正負同
次数の回折光同志を干渉させる干渉手段と、該干渉手段
による干渉光を受光する受光手段からなることを特徴と
する位置検出器。 2、半導体レーザと、該半導体レーザからのレーザビー
ムを第1と第2の回折を得る回折格子と、該回折格子で
回折した回折光のうち正負同次数の回折光を再度回折格
子に入射させる光再入射手段と、第1の回折による回折
光が上記光再入射手段を経て正負同次数の回折光を該回
折格子で第2の回折をし、該第2の回折のうち正負同次
数の回折光同志が干渉し該干渉による干渉光を受光する
受光手段からなることを特徴とする位置検出器。[Scope of Claims] 1. A semiconductor laser, a diffraction grating that diffracts a laser beam from the semiconductor laser, an interference means for causing the diffracted lights of the same positive and negative orders diffracted from the diffraction grating to interfere with each other, and interference by the interference means A position detector comprising a light receiving means for receiving light. 2. A semiconductor laser, a diffraction grating for obtaining first and second diffraction of the laser beam from the semiconductor laser, and making the diffracted lights of the same positive and negative orders among the diffracted lights diffracted by the diffraction grating enter the diffraction grating again. and a light re-entering means, and the diffracted light from the first diffraction passes through the light re-entering means, and the diffracted light of the same order of positive and negative is subjected to a second diffraction by the diffraction grating, and of the second diffraction, the diffracted light of the same order of positive and negative A position detector comprising a light receiving means for receiving interference light caused by interference between diffracted lights.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10295690A JPH032520A (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | Position detector |
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JP22391684A Division JPS60190812A (en) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | Position detector |
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JPH032520A true JPH032520A (en) | 1991-01-08 |
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ID=14341254
Family Applications (1)
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JP (1) | JPH032520A (en) |
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