JP2000258124A - 干渉計測装置及び格子干渉式エンコーダ - Google Patents
干渉計測装置及び格子干渉式エンコーダInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の安定した位相差信号を一括して検出す
る小型かつ簡素な装置を実現する。 【解決手段】 可干渉光源からのレーザー光を光学式プ
ローブ状偏光プリズムにより２分割し、それぞれの光路
を経由した光束の波面の位相を変調し、互いに直交する
直線偏光として波面を重ね合わせた後に、非偏光ビーム
スプリッタで反射し、開口板を通って、４分割回折格子
２７で４つの等価な光束に振幅分割する。この光束は、
予め部分的にエッチング処理して４つの段差を設けた水
晶板２８の異なる部分を透過し、各透過光束を偏光板３
２ｂにより４５度偏光成分が取り出され、各干渉光束が
受光素子４５の４つの領域４５ａ〜４５ｄに受光され
て、４つの位相差信号が得られる。
る小型かつ簡素な装置を実現する。 【解決手段】 可干渉光源からのレーザー光を光学式プ
ローブ状偏光プリズムにより２分割し、それぞれの光路
を経由した光束の波面の位相を変調し、互いに直交する
直線偏光として波面を重ね合わせた後に、非偏光ビーム
スプリッタで反射し、開口板を通って、４分割回折格子
２７で４つの等価な光束に振幅分割する。この光束は、
予め部分的にエッチング処理して４つの段差を設けた水
晶板２８の異なる部分を透過し、各透過光束を偏光板３
２ｂにより４５度偏光成分が取り出され、各干渉光束が
受光素子４５の４つの領域４５ａ〜４５ｄに受光され
て、４つの位相差信号が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＡ（Factory Au
tomation）等の産業用機器において、位相差信号を発生
して高精度に長さや角度を測定する干渉計測装置及び格
子干渉式エンコーダに関するものである。
tomation）等の産業用機器において、位相差信号を発生
して高精度に長さや角度を測定する干渉計測装置及び格
子干渉式エンコーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からＦＡ等の高精度位置決め装置と
しては、レーザー干渉計やインクリメンタルエンコーダ
が利用されている。これらの装置は位置ずれをパルス列
に変換し、このときのパルス数を計数することによって
相対位置ずれを検出するものである。このとき、移動方
位も検出する必要があるために、通常では２つ以上の位
相差信号Ａ相、Ｂ相を出力して、１周期の正弦波信号を
３６０度として９０度の位相ずれが与えられる。
しては、レーザー干渉計やインクリメンタルエンコーダ
が利用されている。これらの装置は位置ずれをパルス列
に変換し、このときのパルス数を計数することによって
相対位置ずれを検出するものである。このとき、移動方
位も検出する必要があるために、通常では２つ以上の位
相差信号Ａ相、Ｂ相を出力して、１周期の正弦波信号を
３６０度として９０度の位相ずれが与えられる。
【０００３】このような高分解能インクリメンタルエン
コーダやレーザー干渉計においては、２つの検出光学系
をその空間的な位置をずらして配置することによってＡ
相、Ｂ相の位相差信号を発生する方式や、互いに直交す
る偏光光束同士を１／２波長板を介して干渉させ、２光
束間の波面の位相差に対応して偏光方位が回転する１つ
の直線偏光光束に変換してから更に複数光束に分割し、
それぞれ異なる方位に偏光軸をずらして配置した偏光板
を透過させて位相差信号光束を発生する方式が知られて
いる。
コーダやレーザー干渉計においては、２つの検出光学系
をその空間的な位置をずらして配置することによってＡ
相、Ｂ相の位相差信号を発生する方式や、互いに直交す
る偏光光束同士を１／２波長板を介して干渉させ、２光
束間の波面の位相差に対応して偏光方位が回転する１つ
の直線偏光光束に変換してから更に複数光束に分割し、
それぞれ異なる方位に偏光軸をずらして配置した偏光板
を透過させて位相差信号光束を発生する方式が知られて
いる。
【０００４】図７は従来のレーザー干渉方式の非接触距
離センサの斜視図を示し、可干渉光源１からのレーザー
光Ｌは、コリメータレンズ２、非偏光ビームスプリッタ
３を通り、プローブ状偏光プリズム４の偏光面４ａにお
いて偏光される。偏光面４ａで反射されたＳ偏波光は、
スライダ５に向けてプローブ状偏光プリズム４を出射
し、スライダ５の被測定面５ａで反射され、再び元の光
路を戻ってプローブ状偏光プリズム４の偏光面４ａに至
る。
離センサの斜視図を示し、可干渉光源１からのレーザー
光Ｌは、コリメータレンズ２、非偏光ビームスプリッタ
３を通り、プローブ状偏光プリズム４の偏光面４ａにお
いて偏光される。偏光面４ａで反射されたＳ偏波光は、
スライダ５に向けてプローブ状偏光プリズム４を出射
し、スライダ５の被測定面５ａで反射され、再び元の光
路を戻ってプローブ状偏光プリズム４の偏光面４ａに至
る。
【０００５】一方、偏光面４ａを透過したＰ偏波光は、
プローブ状偏光プリズム４の上面の基準ミラー面４ｂで
反射されて同様に偏光面４ａに戻る。この両偏波光は偏
光面４ａにおいて再合成されて、プローブ状偏光プリズ
ム４内を進み、非偏光ビームスプリッタ３で反射され、
１／４波長板６、開口板７の開口を通り、４分割回折格
子８により振幅分割される。これら振幅分割された光束
はそれぞれ偏光板９ａ〜９ｄを通り、受光素子１０の４
つの領域１０ａ〜１０ｄに受光される。そして、このと
きの干渉信号によってスライダ５の微小変位が測定され
る。
プローブ状偏光プリズム４の上面の基準ミラー面４ｂで
反射されて同様に偏光面４ａに戻る。この両偏波光は偏
光面４ａにおいて再合成されて、プローブ状偏光プリズ
ム４内を進み、非偏光ビームスプリッタ３で反射され、
１／４波長板６、開口板７の開口を通り、４分割回折格
子８により振幅分割される。これら振幅分割された光束
はそれぞれ偏光板９ａ〜９ｄを通り、受光素子１０の４
つの領域１０ａ〜１０ｄに受光される。そして、このと
きの干渉信号によってスライダ５の微小変位が測定され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、偏光板９ａ〜９ｄの配置等によって位
相ずれを与えているために、アライメント誤差や偏光板
９ａ〜９ｄの製造誤差があると位相差信号が安定しない
という可能性がある。一方、直交する直線偏光同士の干
渉の場合には、１／４波長板６や４つの偏光板９ａ〜９
ｄ等の光学部品の配置にスペースを必要とするために、
装置が大型化しかつこれら全部の組立て調整が必要であ
る。
来例においては、偏光板９ａ〜９ｄの配置等によって位
相ずれを与えているために、アライメント誤差や偏光板
９ａ〜９ｄの製造誤差があると位相差信号が安定しない
という可能性がある。一方、直交する直線偏光同士の干
渉の場合には、１／４波長板６や４つの偏光板９ａ〜９
ｄ等の光学部品の配置にスペースを必要とするために、
装置が大型化しかつこれら全部の組立て調整が必要であ
る。
【０００７】本発明の目的は、上述の従来例に鑑み、複
数の安定した位相差信号を一括して検出する小型で組立
てが容易な干渉計測装置を提供することにある。
数の安定した位相差信号を一括して検出する小型で組立
てが容易な干渉計測装置を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、小型で高精度な格子
干渉式エンコーダ等の計測装置を提供することにある。
干渉式エンコーダ等の計測装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る干渉計測装置は、可干渉光束を２分割
し、それぞれの光路を経由した光束の波面の位相を変調
して互いに直交する直線偏光光束とし、該直線偏光光束
の波面を再び重ね合わせるための光学部材と、該光学部
材により重ね合わせた光束を複数じ光束に分割する光分
割部材と、１枚の基板上に前記複数の光束の入射位置に
応じて所定の段差を形成した水晶板と、該水晶板を透過
した各光束を４５度偏光成分で取り出す偏光板と、該偏
光板により取り出した各光束を受光して複数の互いに異
なる干渉位相信号を発生する受光手段とを有することを
特徴とする。
の本発明に係る干渉計測装置は、可干渉光束を２分割
し、それぞれの光路を経由した光束の波面の位相を変調
して互いに直交する直線偏光光束とし、該直線偏光光束
の波面を再び重ね合わせるための光学部材と、該光学部
材により重ね合わせた光束を複数じ光束に分割する光分
割部材と、１枚の基板上に前記複数の光束の入射位置に
応じて所定の段差を形成した水晶板と、該水晶板を透過
した各光束を４５度偏光成分で取り出す偏光板と、該偏
光板により取り出した各光束を受光して複数の互いに異
なる干渉位相信号を発生する受光手段とを有することを
特徴とする。
【００１０】また、本発明に係る干渉計測装置は、直線
偏光光束を重ね合わせた光束を４つの分割光束とする光
分割手段と、これらの４つの分割光束に互いに１／４波
長の整数倍の位相差を与えるための所定の段差を形成し
た水晶板と、該水晶板を介した各分割光束が入射する４
５度方位に光学軸を有する偏光板と、該偏光板を介した
各光束の干渉による明暗信号として４相プッシュプル信
号を形成するための４つの受光素子とを有することを特
徴とする。
偏光光束を重ね合わせた光束を４つの分割光束とする光
分割手段と、これらの４つの分割光束に互いに１／４波
長の整数倍の位相差を与えるための所定の段差を形成し
た水晶板と、該水晶板を介した各分割光束が入射する４
５度方位に光学軸を有する偏光板と、該偏光板を介した
各光束の干渉による明暗信号として４相プッシュプル信
号を形成するための４つの受光素子とを有することを特
徴とする。
【００１１】本発明に係る干渉計測装置は、可干渉光束
を２分割し、それぞれの光路を経由した光束の波面の位
相を変調して互いに直交する直線偏光光束とし、該直線
偏光光束の波面を再び重ね合わせる光学部材と、２つの
直交する波面の直線偏光を１つの回転する直線偏光に合
成するための光学部材と、該光学部材により合成された
直線偏光光束を複数光束に分割する光分割手段と、１枚
の基板上に前記複数光束の入射位置に応じて所定の偏光
透過特性を有するように格子の向きを変えて形成した格
子板と、該格子板により取り出した各光束を受光して複
数の異なる干渉位相信号を発生する受光手段とを有する
ことを特徴とする。
を２分割し、それぞれの光路を経由した光束の波面の位
相を変調して互いに直交する直線偏光光束とし、該直線
偏光光束の波面を再び重ね合わせる光学部材と、２つの
直交する波面の直線偏光を１つの回転する直線偏光に合
成するための光学部材と、該光学部材により合成された
直線偏光光束を複数光束に分割する光分割手段と、１枚
の基板上に前記複数光束の入射位置に応じて所定の偏光
透過特性を有するように格子の向きを変えて形成した格
子板と、該格子板により取り出した各光束を受光して複
数の異なる干渉位相信号を発生する受光手段とを有する
ことを特徴とする。
【００１２】本発明に係る格子干渉式エンコーダは、可
干渉光束から相対移動する回折格子によって発生させた
互いに異なる次数の回折光を、互いに直交する直線偏光
光束として波面を重ね合わせるための光学部材と、該光
学部材により重ね合わせた光束を複数の光束に分割する
光分割部材と、１枚の基板上に前記複数の光束の入射位
置に応じて所定の段差を形成した水晶板と、該水晶板を
透過した各光束を４５度偏光成分で取り出す偏光板と、
該偏光板により取り出した各光束を受光して複数の互い
に異なる干渉位相信号を発生する受光手段とを有するこ
とを特徴とする。
干渉光束から相対移動する回折格子によって発生させた
互いに異なる次数の回折光を、互いに直交する直線偏光
光束として波面を重ね合わせるための光学部材と、該光
学部材により重ね合わせた光束を複数の光束に分割する
光分割部材と、１枚の基板上に前記複数の光束の入射位
置に応じて所定の段差を形成した水晶板と、該水晶板を
透過した各光束を４５度偏光成分で取り出す偏光板と、
該偏光板により取り出した各光束を受光して複数の互い
に異なる干渉位相信号を発生する受光手段とを有するこ
とを特徴とする。
【００１３】本発明に係る格子干渉式エンコーダは、可
干渉光束を相対移動する回折格子に照明して得られた互
いに異なる次数の回折光を、互いに直交する直線偏光格
子として重ね合わせるための光学部材と、２つの直交す
る波面の直線偏光を１つの回転する直線偏光に合成する
ための光学部材と、該光学部材により合成した直線偏光
光束を複数光束に分割する光分割手段と、１枚の基板上
に前記複数光束の入射位置に応じて所定の偏光透過特性
を有するように格子の向きを変えて形成した格子板と、
該格子板により取り出した各光束を受光して複数の異な
る干渉位相信号を発生する受光手段とを有することを特
徴とする。
干渉光束を相対移動する回折格子に照明して得られた互
いに異なる次数の回折光を、互いに直交する直線偏光格
子として重ね合わせるための光学部材と、２つの直交す
る波面の直線偏光を１つの回転する直線偏光に合成する
ための光学部材と、該光学部材により合成した直線偏光
光束を複数光束に分割する光分割手段と、１枚の基板上
に前記複数光束の入射位置に応じて所定の偏光透過特性
を有するように格子の向きを変えて形成した格子板と、
該格子板により取り出した各光束を受光して複数の異な
る干渉位相信号を発生する受光手段とを有することを特
徴とする。
【００１４】本発明に係る光学装置は、直線偏光光束を
重ね合わせた光束を複数光束に分割する光分割手段と、
前記複数光束間に所定の位相差を与えるために光束の入
射位置に応じた光路差を設けた光透過部材と、該光透過
部材を透過した前記複数光束が入射する偏光板とを有
し、該偏光板から明暗の位相の異なる干渉光束を出射す
ることを特徴とする。
重ね合わせた光束を複数光束に分割する光分割手段と、
前記複数光束間に所定の位相差を与えるために光束の入
射位置に応じた光路差を設けた光透過部材と、該光透過
部材を透過した前記複数光束が入射する偏光板とを有
し、該偏光板から明暗の位相の異なる干渉光束を出射す
ることを特徴とする。
【００１５】本発明に係る光学装置は、直線偏光光束を
重ね合わせた光束を１つの回転する直線偏光光束とする
手段と、該回転する直線偏光光束を複数光束に分割する
光分割手段と、前記複数光束間に所定の位相差を与える
ために光束の入射位置に応じた偏光透過性を備えた光透
過部材とを有し、該光透過部材から明暗の位相の異なる
干渉光束を出射することを特徴とする。
重ね合わせた光束を１つの回転する直線偏光光束とする
手段と、該回転する直線偏光光束を複数光束に分割する
光分割手段と、前記複数光束間に所定の位相差を与える
ために光束の入射位置に応じた偏光透過性を備えた光透
過部材とを有し、該光透過部材から明暗の位相の異なる
干渉光束を出射することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明を図１〜図６に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の斜
視図を示し、非接触距離センサ２０においては、レーザ
ーダイオード等の可干渉光源２１、コリメータレンズ２
２、非偏光ビームスプリッタ２３、光学式プローブ状偏
光プリズム２４が順次に配列され、プローブ状偏光プリ
ズム２４は偏光ビームスプリッタ面２４ａと基準ミラー
面２４ｂを有し、偏光面２４ａの反射方向のプローブ状
偏光プリズム２４の前面に、被測定部位であるスライダ
側面２５が配置されている。
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の斜
視図を示し、非接触距離センサ２０においては、レーザ
ーダイオード等の可干渉光源２１、コリメータレンズ２
２、非偏光ビームスプリッタ２３、光学式プローブ状偏
光プリズム２４が順次に配列され、プローブ状偏光プリ
ズム２４は偏光ビームスプリッタ面２４ａと基準ミラー
面２４ｂを有し、偏光面２４ａの反射方向のプローブ状
偏光プリズム２４の前面に、被測定部位であるスライダ
側面２５が配置されている。
【００１７】非偏光ビームスプリッタ２３の反射方向に
は、開口板２６、千鳥状位相回折格子等の４分割回折格
子板２７、１つの基板に厚さが異なる４つの領域２８ａ
〜２８ｄを有する位相差水晶板２８、４５度方位に光学
軸を有する４５度方位偏光板２９、４つの受光領域３０
ａ〜３０ｄを有する４分割受光素子３０が順次に配列さ
れている。
は、開口板２６、千鳥状位相回折格子等の４分割回折格
子板２７、１つの基板に厚さが異なる４つの領域２８ａ
〜２８ｄを有する位相差水晶板２８、４５度方位に光学
軸を有する４５度方位偏光板２９、４つの受光領域３０
ａ〜３０ｄを有する４分割受光素子３０が順次に配列さ
れている。
【００１８】測定時には、可干渉光源２１からの発散光
Ｌは、コリメータレンズ２２により略集光光とされ、非
偏光ビームスプリッタ２３を通って、プローブ状偏光プ
リズム２４の偏光ビームスプリッタ面２４ａにおいて透
過光と反射光に分割される。偏光面２４ａを反射したＳ
偏波光は、スライダ側面２５に向けてプローブ状偏光プ
リズム２４を出射し、スライダ側面２５で反射され、そ
の反射光は元の光路を通ってプローブ状偏光プリズム２
４の偏光面２４ａまで戻される。一方、偏光面２４ａを
透過したＰ偏波光は、プローブ状偏光プリズム２４内部
の基準ミラー面２４ｂで反射され、同様に偏光面２４ａ
まで戻される。
Ｌは、コリメータレンズ２２により略集光光とされ、非
偏光ビームスプリッタ２３を通って、プローブ状偏光プ
リズム２４の偏光ビームスプリッタ面２４ａにおいて透
過光と反射光に分割される。偏光面２４ａを反射したＳ
偏波光は、スライダ側面２５に向けてプローブ状偏光プ
リズム２４を出射し、スライダ側面２５で反射され、そ
の反射光は元の光路を通ってプローブ状偏光プリズム２
４の偏光面２４ａまで戻される。一方、偏光面２４ａを
透過したＰ偏波光は、プローブ状偏光プリズム２４内部
の基準ミラー面２４ｂで反射され、同様に偏光面２４ａ
まで戻される。
【００１９】この両偏波光はプローブ状偏光プリズム２
４の偏光面２４ａにおいて合成され、後述する偏光干渉
光学系によって干渉光束の明暗信号となる。プローブ状
偏光プリズム２４とスライダ側面２５との距離が変化し
た場合には、偏光面２４ａで分離した２つの光束の往復
の光路長差が可干渉光源２１の波長の整数倍となる毎
に、その明暗が変化する。即ち、可干渉光源２１として
波長０．７８μｍのレーザーダイオードを使用すれば、
スライダ側面２５との距離が０．３９μｍずれると、明
暗が正弦波状に１周期分変化する。
４の偏光面２４ａにおいて合成され、後述する偏光干渉
光学系によって干渉光束の明暗信号となる。プローブ状
偏光プリズム２４とスライダ側面２５との距離が変化し
た場合には、偏光面２４ａで分離した２つの光束の往復
の光路長差が可干渉光源２１の波長の整数倍となる毎
に、その明暗が変化する。即ち、可干渉光源２１として
波長０．７８μｍのレーザーダイオードを使用すれば、
スライダ側面２５との距離が０．３９μｍずれると、明
暗が正弦波状に１周期分変化する。
【００２０】この明暗変化は受光素子３０により電気信
号に変換され、スライダ側面２５との距離を予め明暗の
中間となるような距離に設定しておけば、スライダ側面
２５との距離が微小に変化すると電気信号レベルが敏感
に変化する。従って、この正弦波状の電気信号レベルの
変化を利用して、波長０．３９μｍの１つの正弦波を数
１０の位相に分割可能な分解能の公知の電気回路を使用
して、０．０１μｍ程度の分解能で距離変化を検出する
ことができる。また、２相の９０度位相差明暗信号があ
れば、公知の電気的な内挿回路を使用して１つの正弦波
を数１０〜数１００の位相に分割することができるの
で、更に高分解能な０．００１μｍの分解能で距離変化
を検出することができる。
号に変換され、スライダ側面２５との距離を予め明暗の
中間となるような距離に設定しておけば、スライダ側面
２５との距離が微小に変化すると電気信号レベルが敏感
に変化する。従って、この正弦波状の電気信号レベルの
変化を利用して、波長０．３９μｍの１つの正弦波を数
１０の位相に分割可能な分解能の公知の電気回路を使用
して、０．０１μｍ程度の分解能で距離変化を検出する
ことができる。また、２相の９０度位相差明暗信号があ
れば、公知の電気的な内挿回路を使用して１つの正弦波
を数１０〜数１００の位相に分割することができるの
で、更に高分解能な０．００１μｍの分解能で距離変化
を検出することができる。
【００２１】図２は４相の９０度位相差明暗信号の発生
方法を示し、プローブ状偏光プリズム２４から出射する
段階では、２つの光束の波面は重ね合わさってはいる
が、互いに直交する波面の直線偏光光束であり、干渉し
て明暗信号とはならない。これらの光束は、非偏光ビー
ムスプリッタ２３で反射され、開口板２６の開口を通っ
て、４分割回折格子板２７によりそれぞれ直交した２つ
の直線偏光光束を含む４つの等価な光束に振幅分割され
る。このとき、これらの４つの光束は強度のみが分割に
より低下した状態で進行と共に分離してゆき、適切な空
間に配置された水晶板２８に入射する。
方法を示し、プローブ状偏光プリズム２４から出射する
段階では、２つの光束の波面は重ね合わさってはいる
が、互いに直交する波面の直線偏光光束であり、干渉し
て明暗信号とはならない。これらの光束は、非偏光ビー
ムスプリッタ２３で反射され、開口板２６の開口を通っ
て、４分割回折格子板２７によりそれぞれ直交した２つ
の直線偏光光束を含む４つの等価な光束に振幅分割され
る。このとき、これらの４つの光束は強度のみが分割に
より低下した状態で進行と共に分離してゆき、適切な空
間に配置された水晶板２８に入射する。
【００２２】この水晶板２８は光学位相板として使用さ
れており、ｆ軸とｓ軸の２つの光学軸を有し、この間で
屈折率に差があるために、光の電磁波における電界成分
がｆ軸に平行に入射した直線偏波成分は、ｓ軸に平行に
入射した直線偏波成分に比べて位相が進んで射出され
る。このときの位相差Γ（ｄｅｇ）は、可干渉光源２１
の波長をλ、水晶の異常光線の屈折率をｎｅ、水晶の常
光線の屈折率をｎｏ、水晶板２８の厚さをｔとして、次
式で表される。 Γ＝（３６０／λ）・（ｎｅ−ｎｏ）ｔ
れており、ｆ軸とｓ軸の２つの光学軸を有し、この間で
屈折率に差があるために、光の電磁波における電界成分
がｆ軸に平行に入射した直線偏波成分は、ｓ軸に平行に
入射した直線偏波成分に比べて位相が進んで射出され
る。このときの位相差Γ（ｄｅｇ）は、可干渉光源２１
の波長をλ、水晶の異常光線の屈折率をｎｅ、水晶の常
光線の屈折率をｎｏ、水晶板２８の厚さをｔとして、次
式で表される。 Γ＝（３６０／λ）・（ｎｅ−ｎｏ）ｔ
【００２３】ｓ軸に概略平行な直線偏波に対して異常光
線屈折率ｎｅが対応し、ｆ軸に平行な直線偏波光束に対
して常光線屈折率ｎｏが対応する。水晶の屈折率の代表
的な値はｎｅ＝１．５４７７、ｎｏ＝１．５３８７なの
で、位相差Γ＝９０（ｄｅｇ）を満たすｔを求めると、
λ＝０．７８μｍ、ｎｅ＝１．５４７７、ｎｏ＝１．５
３８７を代入すると次のようになる。 ｔ＝λ／｛４（ｎｅ―ｎｏ)}＝２１．６７μｍ
線屈折率ｎｅが対応し、ｆ軸に平行な直線偏波光束に対
して常光線屈折率ｎｏが対応する。水晶の屈折率の代表
的な値はｎｅ＝１．５４７７、ｎｏ＝１．５３８７なの
で、位相差Γ＝９０（ｄｅｇ）を満たすｔを求めると、
λ＝０．７８μｍ、ｎｅ＝１．５４７７、ｎｏ＝１．５
３８７を代入すると次のようになる。 ｔ＝λ／｛４（ｎｅ―ｎｏ)}＝２１．６７μｍ
【００２４】本実施例においては、水晶板２８は図３に
示すように光学軸であるｆ軸がＳ偏波方向になるように
配置され、田の字状の４つの異なる厚さになるようにエ
ッチング処理によって段差が設けられており、４分割さ
れた光束はそれぞれの領域２８ａ〜２８ｄの中に入射し
て裏面から透過する。領域２８ａは段差加工されていな
い部分で水晶基板の元の厚さになっており、領域２８ｂ
は領域２８ａに比較してＳ偏光成分のみ波面の位相が９
０度遅れるように、Δｔ＝２１．６７μｍ相当を弗酸に
よりエッチング加工されている。
示すように光学軸であるｆ軸がＳ偏波方向になるように
配置され、田の字状の４つの異なる厚さになるようにエ
ッチング処理によって段差が設けられており、４分割さ
れた光束はそれぞれの領域２８ａ〜２８ｄの中に入射し
て裏面から透過する。領域２８ａは段差加工されていな
い部分で水晶基板の元の厚さになっており、領域２８ｂ
は領域２８ａに比較してＳ偏光成分のみ波面の位相が９
０度遅れるように、Δｔ＝２１．６７μｍ相当を弗酸に
よりエッチング加工されている。
【００２５】領域２８ｃは領域２８ａに比較してＳ偏光
成分のみ波面の位相が１８０度遅れるように、２・Δｔ
相当をエッチング加工されており、領域２８ｄは領域２
８ａに比較してＳ偏光成分のみ波面の位相が２７０度遅
れるように３・Δｔ相当をエツチング加工されている。
これらの３つの段差は、２・Δｔの段差のエッチングを
領域２８ｃ、２８ｄにおいて１回行い、Δｔの段差のエ
ッチングを領域２８ａ、２８ｄにおいて１回行うことに
よって達成される。
成分のみ波面の位相が１８０度遅れるように、２・Δｔ
相当をエッチング加工されており、領域２８ｄは領域２
８ａに比較してＳ偏光成分のみ波面の位相が２７０度遅
れるように３・Δｔ相当をエツチング加工されている。
これらの３つの段差は、２・Δｔの段差のエッチングを
領域２８ｃ、２８ｄにおいて１回行い、Δｔの段差のエ
ッチングを領域２８ａ、２８ｄにおいて１回行うことに
よって達成される。
【００２６】領域２８ａを透過した光束（Ｐ、Ｓ）は、
水晶板２８の元の厚さ及び光学軸の配置により、Ｐ、Ｓ
偏波間でＳ偏波の波面の位相が相対的に進んでおり、こ
の進み量をΔΦとする。領域２８ｂを透過した光束
（Ｐ、Ｓ）は、水晶板２８の元の厚さよりエッチングに
よってΔｔだけ薄くなっているので、Ｓ偏波の波面の位
相の進みが９０度だけ戻されて、位相の進み量はΔΦ−
９０度である。
水晶板２８の元の厚さ及び光学軸の配置により、Ｐ、Ｓ
偏波間でＳ偏波の波面の位相が相対的に進んでおり、こ
の進み量をΔΦとする。領域２８ｂを透過した光束
（Ｐ、Ｓ）は、水晶板２８の元の厚さよりエッチングに
よってΔｔだけ薄くなっているので、Ｓ偏波の波面の位
相の進みが９０度だけ戻されて、位相の進み量はΔΦ−
９０度である。
【００２７】領域２８ｃを透過した光束（Ｐ，Ｓ）は、
水晶板２８の元の厚さよりエッチングによって２・Δｔ
だけ薄くなっているので、Ｓ偏波の波面の位相の進みが
１８０度だけ戻されて、位相の進み量はΔΦ−１８０度
である。領域２８ｄを透過した光束（Ｐ，Ｓ）は、水晶
板２８の元の厚さよってエッチングによる３・Δｔだけ
薄くなっているので、Ｓ偏波の波面の位相の進みが２７
０度だけ戻されて、位相の進み量はΔΦ−２７０度であ
る。
水晶板２８の元の厚さよりエッチングによって２・Δｔ
だけ薄くなっているので、Ｓ偏波の波面の位相の進みが
１８０度だけ戻されて、位相の進み量はΔΦ−１８０度
である。領域２８ｄを透過した光束（Ｐ，Ｓ）は、水晶
板２８の元の厚さよってエッチングによる３・Δｔだけ
薄くなっているので、Ｓ偏波の波面の位相の進みが２７
０度だけ戻されて、位相の進み量はΔΦ−２７０度であ
る。
【００２８】これら４つの領域２８ａ〜２８ｄを透過し
た光束（Ｐ，Ｓ）は、４５度方位に光学軸を有する偏光
板２９により４５度偏光成分が抽出されるが、このＰ、
Ｓ偏波はそれぞれ位相情報を有したまま４５度直線偏波
に変換されるので、干渉を引き起こして明暗信号光束と
なる。このとき、それぞれの領域２８ａ〜２８ｄから射
出した光束のＰ、Ｓ間の位相差は、λ／４の整数倍毎に
ずれているために、干渉光の明暗のタイミング（位相）
は１／４周期毎にずれる。従って、これらそれぞれの干
渉光束が４つの受光素子３０ａ〜３０ｄに入射すること
によって、同時に４つの位相差信号が得られる。この４
つの干渉光束は１／４周期毎の位相ずれがあるために、
９０度位相差信号のＡ＋相、Ｂ＋相、Ａ−相、Ｂ−相と
なり、これは４相プッシュプル信号である。
た光束（Ｐ，Ｓ）は、４５度方位に光学軸を有する偏光
板２９により４５度偏光成分が抽出されるが、このＰ、
Ｓ偏波はそれぞれ位相情報を有したまま４５度直線偏波
に変換されるので、干渉を引き起こして明暗信号光束と
なる。このとき、それぞれの領域２８ａ〜２８ｄから射
出した光束のＰ、Ｓ間の位相差は、λ／４の整数倍毎に
ずれているために、干渉光の明暗のタイミング（位相）
は１／４周期毎にずれる。従って、これらそれぞれの干
渉光束が４つの受光素子３０ａ〜３０ｄに入射すること
によって、同時に４つの位相差信号が得られる。この４
つの干渉光束は１／４周期毎の位相ずれがあるために、
９０度位相差信号のＡ＋相、Ｂ＋相、Ａ−相、Ｂ−相と
なり、これは４相プッシュプル信号である。
【００２９】本実施例では、４分割回折格子２７、位相
差水晶板２８、４５度方位偏光板２９、４分割受光素子
３０ａ〜３０ｄを整然と配置するだけなので、複数の微
小な偏光板等を配置する作業等が不要となり、非常に簡
単かつ小型な装置を実現することができる。特に、１つ
の大きな基板毎に回折格子２７、水晶板２８、偏光板２
９を半導体プロセスと同様の方法で加工し、最後に切断
することによって容易に実現することができる。
差水晶板２８、４５度方位偏光板２９、４分割受光素子
３０ａ〜３０ｄを整然と配置するだけなので、複数の微
小な偏光板等を配置する作業等が不要となり、非常に簡
単かつ小型な装置を実現することができる。特に、１つ
の大きな基板毎に回折格子２７、水晶板２８、偏光板２
９を半導体プロセスと同様の方法で加工し、最後に切断
することによって容易に実現することができる。
【００３０】図４は第２の実施例のプッシュプル光学系
の斜視図を示し、本実施例の水晶板３１は、左右方向で
２つの異なる厚さになるようにエッチング処理により段
差が形成されて、光学軸であるｆ軸がＳ偏波方向になる
ように配置されている。この水晶板３１は２つずつ４分
割された光束がそれぞれ領域３１ａ、３１ｂに入射し、
裏面から透過するようにされており、領域３１ａは段差
加工されていない部分で、水晶基板の元の厚さになって
いる。また、領域３１ｂは領域３１ａに比較して、Ｓ偏
光成分のみがλ／４波面の位相が遅れるように段差加工
されており、この段差はλ／２分の段差のエッチングを
領域３１ｂに１回行うことにより達成される。また、本
実施例の偏光板３２は、４５度方位に光学軸を有する偏
光板３２ａと１３５度方位に光学軸を有する偏光板３２
ｂが上下方向に配置されている。
の斜視図を示し、本実施例の水晶板３１は、左右方向で
２つの異なる厚さになるようにエッチング処理により段
差が形成されて、光学軸であるｆ軸がＳ偏波方向になる
ように配置されている。この水晶板３１は２つずつ４分
割された光束がそれぞれ領域３１ａ、３１ｂに入射し、
裏面から透過するようにされており、領域３１ａは段差
加工されていない部分で、水晶基板の元の厚さになって
いる。また、領域３１ｂは領域３１ａに比較して、Ｓ偏
光成分のみがλ／４波面の位相が遅れるように段差加工
されており、この段差はλ／２分の段差のエッチングを
領域３１ｂに１回行うことにより達成される。また、本
実施例の偏光板３２は、４５度方位に光学軸を有する偏
光板３２ａと１３５度方位に光学軸を有する偏光板３２
ｂが上下方向に配置されている。
【００３１】４分割回折格子板２７において分割された
光束（Ｐ，Ｓ）の内、左側の光束は水晶板３１の領域３
１ａを通り右側の光束は領域３１ｂを通る。このとき、
領域３１ａを透過した光束（Ｐ，Ｓ）は、水晶板３１の
元の厚さ及び光学軸の配置により、Ｐ、Ｓ偏波間でＳ偏
波の波面の位相が相対的に進んでおり、この進み量をΔ
Φとする。領域３１ｂを透過した光束（Ｐ，Ｓ）は、水
晶板３１の元の厚さよりエッチングによりΔｔだけ薄く
なっているので、Ｓ偏波の波面の位相の進みがλ／４だ
け戻されて、位相の進み量はΔΦ−λ／４である。
光束（Ｐ，Ｓ）の内、左側の光束は水晶板３１の領域３
１ａを通り右側の光束は領域３１ｂを通る。このとき、
領域３１ａを透過した光束（Ｐ，Ｓ）は、水晶板３１の
元の厚さ及び光学軸の配置により、Ｐ、Ｓ偏波間でＳ偏
波の波面の位相が相対的に進んでおり、この進み量をΔ
Φとする。領域３１ｂを透過した光束（Ｐ，Ｓ）は、水
晶板３１の元の厚さよりエッチングによりΔｔだけ薄く
なっているので、Ｓ偏波の波面の位相の進みがλ／４だ
け戻されて、位相の進み量はΔΦ−λ／４である。
【００３２】そして、これら２つの領域３１ａ、３１ｂ
を透過した光束（Ｐ，Ｓ）の内、上側の２光束は４５度
方位に偏光板３２ａを通り、下側の２光束は１３５度方
位に偏光板３２ｂを通って、それぞれ４５度偏光成分又
は１３５度偏光成分が抽出されるが、このときＰ、Ｓ偏
波がそれぞれ位相情報を有したまま、４５度又は１３５
度の直線偏波に変換され、干渉を引き起こして明暗信号
光束となる。
を透過した光束（Ｐ，Ｓ）の内、上側の２光束は４５度
方位に偏光板３２ａを通り、下側の２光束は１３５度方
位に偏光板３２ｂを通って、それぞれ４５度偏光成分又
は１３５度偏光成分が抽出されるが、このときＰ、Ｓ偏
波がそれぞれ位相情報を有したまま、４５度又は１３５
度の直線偏波に変換され、干渉を引き起こして明暗信号
光束となる。
【００３３】２つの領域３１ａ、３１ｂから射出した光
束Ｐ、Ｓ間の波面位相はλ／４ずれているので、偏光板
３２ａの透過光束の干渉光束の明暗のタイミング（位
相）は、領域３１ａの透過光束に比べて領域３１ｂの透
過光束が１／４周期進む。また、偏光板３２ｂの透過光
束の干渉光束の明暗のタイミング（位相）は、領域３１
ａ透過光束に比べて領域３１ｂの透過光束が１／４周期
進む。ここで、偏光板３２ａの透過光束の明暗位相と偏
光板３２ｂの透過光束の明暗位相は互いに１８０度位相
がずれているので、４つの明暗光束の位相は０度、９０
度、１８０度、２７０度となり、第１の実施例と同様に
４相プッシュプル信号となる。
束Ｐ、Ｓ間の波面位相はλ／４ずれているので、偏光板
３２ａの透過光束の干渉光束の明暗のタイミング（位
相）は、領域３１ａの透過光束に比べて領域３１ｂの透
過光束が１／４周期進む。また、偏光板３２ｂの透過光
束の干渉光束の明暗のタイミング（位相）は、領域３１
ａ透過光束に比べて領域３１ｂの透過光束が１／４周期
進む。ここで、偏光板３２ａの透過光束の明暗位相と偏
光板３２ｂの透過光束の明暗位相は互いに１８０度位相
がずれているので、４つの明暗光束の位相は０度、９０
度、１８０度、２７０度となり、第１の実施例と同様に
４相プッシュプル信号となる。
【００３４】本実施例では、４分割回折格子２７、位相
差水晶板３１、４５度方位偏光板３２ａ、１３５度方位
偏光板３２ｂ、４分割受光素子３０ａ〜３０ｄを整然と
配置するだけで、極めて簡単かつ小型に構成することが
できる。特に、水晶板３１は１回のエッチング処理によ
り加工することができ、偏光板３２ａと偏光板３２ｂを
隣り合わせに張り合わせることによって、比較的簡便に
組立調整を行うことができる。
差水晶板３１、４５度方位偏光板３２ａ、１３５度方位
偏光板３２ｂ、４分割受光素子３０ａ〜３０ｄを整然と
配置するだけで、極めて簡単かつ小型に構成することが
できる。特に、水晶板３１は１回のエッチング処理によ
り加工することができ、偏光板３２ａと偏光板３２ｂを
隣り合わせに張り合わせることによって、比較的簡便に
組立調整を行うことができる。
【００３５】なお、本実施例は２分割した可干渉光束を
相対移動する回折格子に照明し、異なる次数の回折光を
取り出して干渉位相信号を発生する格子干渉式エンコー
ダに適用することができる。また、他の一般的な格子干
渉方式のエンコーダや干渉計測装置にも適用することも
可能である。
相対移動する回折格子に照明し、異なる次数の回折光を
取り出して干渉位相信号を発生する格子干渉式エンコー
ダに適用することができる。また、他の一般的な格子干
渉方式のエンコーダや干渉計測装置にも適用することも
可能である。
【００３６】図５は第３の実施例の斜視図を示し、非接
触センサ２０においては、図１の場合と同様にレーザー
ダイオード等の可干渉光源２１、コリメータレンズ２
２、非偏光ビームスプリッタ２３、光学式プローブ状偏
光プリズム２４が順次に配置され、プローブ状偏光プリ
ズム２４は偏光ビームスプリッタ面２４ａと基準ミラー
面２４ｂを有し、偏光面２４ａの反射方向のプローブ状
偏光プリズム２４の前面に、非測定部位であるスライダ
側面２５が配置されている。
触センサ２０においては、図１の場合と同様にレーザー
ダイオード等の可干渉光源２１、コリメータレンズ２
２、非偏光ビームスプリッタ２３、光学式プローブ状偏
光プリズム２４が順次に配置され、プローブ状偏光プリ
ズム２４は偏光ビームスプリッタ面２４ａと基準ミラー
面２４ｂを有し、偏光面２４ａの反射方向のプローブ状
偏光プリズム２４の前面に、非測定部位であるスライダ
側面２５が配置されている。
【００３７】非偏光ビームスプリッタ２３の反射方向に
は、１／４波長板４１、開口板４２、千鳥状位相回折格
子等の４分割回折格子板４３、１つの基板状に４つの格
子４４ａ〜４４ｄがその配列方位を４５度ずつずらして
形成されている偏光板マスク４４、４つの領域４５ａ〜
４５ｄを有する４分割受光素子４５が順次に配列されて
いる。
は、１／４波長板４１、開口板４２、千鳥状位相回折格
子等の４分割回折格子板４３、１つの基板状に４つの格
子４４ａ〜４４ｄがその配列方位を４５度ずつずらして
形成されている偏光板マスク４４、４つの領域４５ａ〜
４５ｄを有する４分割受光素子４５が順次に配列されて
いる。
【００３８】測定時には、可干渉光源２１からの発散光
Ｌは、図１の場合と同様に、プローブ状偏光プリズム２
４の偏光ビームスプリッタ面２４ａにおいて透過光と反
射光に分割される。偏光面２４ａを反射したＳ偏波光
は、スライダ側面２５に向けてプローブ状偏光プリズム
２４を射出し、スライダ側面２５で反射され、プローブ
状偏光プリズム２４の偏光面２４ａまで戻される。一
方、偏光面２４ａを透過したＰ偏波光は、同様に偏光面
２４ａまで戻される。
Ｌは、図１の場合と同様に、プローブ状偏光プリズム２
４の偏光ビームスプリッタ面２４ａにおいて透過光と反
射光に分割される。偏光面２４ａを反射したＳ偏波光
は、スライダ側面２５に向けてプローブ状偏光プリズム
２４を射出し、スライダ側面２５で反射され、プローブ
状偏光プリズム２４の偏光面２４ａまで戻される。一
方、偏光面２４ａを透過したＰ偏波光は、同様に偏光面
２４ａまで戻される。
【００３９】この両偏波光はプローブ状偏光プリズム２
４の偏光面２４ａにおいて合成され、後述する偏光干渉
光学系によって干渉光束の明暗信号となる。プローブ状
偏光プリズム２４とスライダ側面２５との距離が変化し
た場合には、偏光面２４ａで分離した２つの光束の往復
の光路長差が可干渉光源２１の波長の整数倍となる後と
に、その明暗が変化する。
４の偏光面２４ａにおいて合成され、後述する偏光干渉
光学系によって干渉光束の明暗信号となる。プローブ状
偏光プリズム２４とスライダ側面２５との距離が変化し
た場合には、偏光面２４ａで分離した２つの光束の往復
の光路長差が可干渉光源２１の波長の整数倍となる後と
に、その明暗が変化する。
【００４０】この明暗変化は受光素子４５により電気信
号に変換され、図１の場合と同様に、高分解能で距離変
化を検出することができる。
号に変換され、図１の場合と同様に、高分解能で距離変
化を検出することができる。
【００４１】図６は上述の４相の９０度位相差明暗信号
の発生方法を示し、プローブ状偏光プリズム２４から射
出する段階では、２つの光束の波面は重なり合ってはい
るが、互いに直交する波面の直線偏光光束であり、干渉
して明暗信号とはならない。これらは非偏光ビームスプ
リッタ２３で反射され、１／４波長板４１を透過して、
それぞれが逆向きの円偏光に変換され、それらのベクト
ル合成された波面は１つの直線偏光となる。またその直
線偏光の偏波面の向きは２光束間の位相差に依存し、２
光束間で位相が３６０度ずれると、偏波面は１８０度回
転する。
の発生方法を示し、プローブ状偏光プリズム２４から射
出する段階では、２つの光束の波面は重なり合ってはい
るが、互いに直交する波面の直線偏光光束であり、干渉
して明暗信号とはならない。これらは非偏光ビームスプ
リッタ２３で反射され、１／４波長板４１を透過して、
それぞれが逆向きの円偏光に変換され、それらのベクト
ル合成された波面は１つの直線偏光となる。またその直
線偏光の偏波面の向きは２光束間の位相差に依存し、２
光束間で位相が３６０度ずれると、偏波面は１８０度回
転する。
【００４２】この偏波面は回転する直線偏光光束は、開
口板４２の開口を通って、４分割回折格子板４３によ
り、それぞれ等価な直線偏光光束に振幅分割される。こ
のときこれら４つの光束は強度のみが分割により低下し
た状態で信号と共に分離してゆき、適切な空間に配置さ
れた４分割回折格子板４３に入射する。
口板４２の開口を通って、４分割回折格子板４３によ
り、それぞれ等価な直線偏光光束に振幅分割される。こ
のときこれら４つの光束は強度のみが分割により低下し
た状態で信号と共に分離してゆき、適切な空間に配置さ
れた４分割回折格子板４３に入射する。
【００４３】この４分割回折格子板４３は光学的偏光板
として機能するため、予めフォトリソグラフィプロセス
等によって、ガラス板上に形成する際に自在にデザイン
することが可能である。この実施例では、４相明暗信号
を得るために９０度ずつ明暗位相のずれた干渉信号を必
要としているので、４つの光束が透過する領域ごとに、
金属格子線の配列方位を４５度ずつずらして形成してあ
る。また、格子線のピッチは可干渉光源の波長より十分
に小さくしている。
として機能するため、予めフォトリソグラフィプロセス
等によって、ガラス板上に形成する際に自在にデザイン
することが可能である。この実施例では、４相明暗信号
を得るために９０度ずつ明暗位相のずれた干渉信号を必
要としているので、４つの光束が透過する領域ごとに、
金属格子線の配列方位を４５度ずつずらして形成してあ
る。また、格子線のピッチは可干渉光源の波長より十分
に小さくしている。
【００４４】回転する直線偏光は、格子線と直交する場
合と、一致する場合で、透過光が最大、最小になるの
で、４つの領域ごとに明暗のタイミングが異なる位相差
信号が得られる。
合と、一致する場合で、透過光が最大、最小になるの
で、４つの領域ごとに明暗のタイミングが異なる位相差
信号が得られる。
【００４５】本実施例では、１／４波長板４１、開口板
４２、４分割回折格子板４３、４分割受光素子４５ａ〜
４５ｄを整然と配置するだけなので極めて簡単かつ小型
に構成することができ位相差が高精度に確定する。
４２、４分割回折格子板４３、４分割受光素子４５ａ〜
４５ｄを整然と配置するだけなので極めて簡単かつ小型
に構成することができ位相差が高精度に確定する。
【００４６】なお、本実施例は２分割した可干渉光束を
相対移動する回折格子に照明し、異なる次数の回折光を
取り出して干渉信号を発生する格子干渉式エンコーダに
適用することができる。また、他の一般的な格子干渉方
式のエンコーダや干渉計測装置にも適用することができ
る。
相対移動する回折格子に照明し、異なる次数の回折光を
取り出して干渉信号を発生する格子干渉式エンコーダに
適用することができる。また、他の一般的な格子干渉方
式のエンコーダや干渉計測装置にも適用することができ
る。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る干渉式
計測装置及び格子干渉式エンコーダは、光学系を極めて
簡素にかつ小型に実現することができ、かつ複数の安定
した位相差信号を一括して検出して、高精度の計測を行
うことができる。
計測装置及び格子干渉式エンコーダは、光学系を極めて
簡素にかつ小型に実現することができ、かつ複数の安定
した位相差信号を一括して検出して、高精度の計測を行
うことができる。
【００４８】また、本発明に係る光学装置はこのような
計測装置を実現可能とする。
計測装置を実現可能とする。
【図１】第１の実施例の干渉計測装置の斜視図である。
【図２】位相差水晶板による波面の位相ずれの説明図で
ある。
ある。
【図３】プッシュプル光学系の斜視図である。
【図４】第２の実施例のプッシュプル光学系の斜視図で
ある。
ある。
【図５】第３の実施例の干渉計測装置の斜視図である。
【図６】格子ユニットによる透過偏光光束装置の説明図
である。
である。
【図７】従来例の干渉計測装置の斜視図である。
２１ 可干渉光源 ２２ コリメータレンズ ２３ 非偏光ビームスプリッタ ２４ プローブ状偏光プリズム ２５ スライダ側面 ２６、４２ 開口板 ２７、４３ 回折格子板 ２８、３１ 水晶板 ２９、３２ 偏光板 ３０、４５ 受光素子 ４１ １／４波長板
フロントページの続き (72)発明者 門脇 秀次郎 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 門島 孝幸 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金田 泰 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 法隆 榮 東京都大田区下丸子三丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F064 AA01 AA06 CC04 FF02 GG12 GG13 GG32 GG38 HH01 HH06 2F065 AA21 AA31 DD02 DD03 FF51 GG04 GG06 JJ24 LL12 LL32 LL36 LL37 LL46 2F103 BA37 BA43 CA08 EB02 EB13 EB15 EC03 EC11 EC13 EC14
Claims (10)
- 【請求項１】 可干渉光束を２分割し、それぞれの光路
を経由した光束の波面の位相を変調して互いに直交する
直線偏光光束とし、該直線偏光光束の波面を再び重ね合
わせるための光学部材と、該光学部材により重ね合わせ
た光束を複数じ光束に分割する光分割部材と、１枚の基
板上に前記複数の光束の入射位置に応じて所定の段差を
形成した水晶板と、該水晶板を透過した各光束を４５度
偏光成分で取り出す偏光板と、該偏光板により取り出し
た各光束を受光して複数の互いに異なる干渉位相信号を
発生する受光手段とを有することを特徴とする干渉計測
装置。 - 【請求項２】 前記水晶板の段差ｔは、λを可干渉光束
の波長、ｎｅを異常光屈折率、ｎｏを常光屈折率、Ｎを
整数としたときに、ｔ＝λ／｛４Ｎ・（ｎｅ−ｎｏ)}と
した請求項１に記載の干渉計測装置。 - 【請求項３】 直線偏光光束を重ね合わせた光束を４つ
の分割光束とする光分割手段と、これらの４つの分割光
束に互いに１／４波長の整数倍の位相差を与えるための
所定の段差を形成した水晶板と、該水晶板を介した各分
割光束が入射する４５度方位に光学軸を有する偏光板
と、該偏光板を介した各光束の干渉による明暗信号とし
て４相プッシュプル信号を形成するための４つの受光素
子とを有することを特徴とする干渉計測装置。 - 【請求項４】 可干渉光束を２分割し、それぞれの光路
を経由した光束の波面の位相を変調して互いに直交する
直線偏光光束とし、該直線偏光光束の波面を再び重ね合
わせる光学部材と、２つの直交する波面の直線偏光を１
つの回転する直線偏光に合成するための光学部材と、該
光学部材により合成された直線偏光光束を複数光束に分
割する光分割手段と、１枚の基板上に前記複数光束の入
射位置に応じて所定の偏光透過特性を有するように格子
の向きを変えて形成した格子板と、該格子板により取り
出した各光束を受光して複数の異なる干渉位相信号を発
生する受光手段とを有することを特徴とする干渉計測装
置。 - 【請求項５】 前記格子板は１つの平面上の複数の領域
に分けて、金属パターンから成る透過、非透過の格子パ
ターンが記録されていて、これらの格子線の方位が領域
ごとに互いに異なるように記録された光学素子を利用し
たものであることを特徴とする請求項４に記載の干渉計
測装置。 - 【請求項６】 可干渉光束から相対移動する回折格子に
よって発生させた互いに異なる次数の回折光を、互いに
直交する直線偏光光束として波面を重ね合わせるための
光学部材と、該光学部材により重ね合わせた光束を複数
の光束に分割する光分割部材と、１枚の基板上に前記複
数の光束の入射位置に応じて所定の段差を形成した水晶
板と、該水晶板を透過した各光束を４５度偏光成分で取
り出す偏光板と、該偏光板により取り出した各光束を受
光して複数の互いに異なる干渉位相信号を発生する受光
手段とを有することを特徴とする格子干渉式エンコー
ダ。 - 【請求項７】 可干渉光束を相対移動する回折格子に照
明して得られた互いに異なる次数の回折光を、互いに直
交する直線偏光格子として重ね合わせるための光学部材
と、２つの直交する波面の直線偏光を１つの回転する直
線偏光に合成するための光学部材と、該光学部材により
合成した直線偏光光束を複数光束に分割する光分割手段
と、１枚の基板上に前記複数光束の入射位置に応じて所
定の偏光透過特性を有するように格子の向きを変えて形
成した格子板と、該格子板により取り出した各光束を受
光して複数の異なる干渉位相信号を発生する受光手段と
を有することを特徴とする格子干渉式エンコーダ。 - 【請求項８】 直線偏光光束を重ね合わせた光束を複数
光束に分割する光分割手段と、前記複数光束間に所定の
位相差を与えるために光束の入射位置に応じた光路差を
設けた光透過部材と、該光透過部材を透過した前記複数
光束が入射する偏光板とを有し、該偏光板から明暗の位
相の異なる干渉光束を出射することを特徴とする光学装
置。 - 【請求項９】 直線偏光光束を重ね合わせた光束を１つ
の回転する直線偏光光束とする手段と、該回転する直線
偏光光束を複数光束に分割する光分割手段と、前記複数
光束間に所定の位相差を与えるために光束の入射位置に
応じた偏光透過性を備えた光透過部材とを有し、該光透
過部材から明暗の位相の異なる干渉光束を出射すること
を特徴とする光学装置。 - 【請求項１０】 複数の光束に対して並列して作用し、
複数の互いに異なる位相決定手段を一体的に有すること
を特徴とする光学素子。
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