(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-31
(45)【発行日】2024-06-10
(54)【発明の名称】光学式変位センサ
(51)【国際特許分類】
G01B 11/00 20060101AFI20240603BHJP
【ＦＩ】
G01B11/00 G
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020173442
(22)【出願日】2020-10-14
(65)【公開番号】P2021169995
(43)【公開日】2021-10-28
【審査請求日】2023-09-13
(31)【優先権主張番号】P 2020072431
(32)【優先日】2020-04-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000137694
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
(74)【代理人】
【識別番号】100166545
【弁理士】
【氏名又は名称】折坂 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】木村 彰秀
【審査官】眞岩 久恵
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０３８６５４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０
Ｇ０１Ｄ ５／２６－ ５／３８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定方向に沿って所定の周期で配置される回折格子を有する回折手段と、前記回折手段に向かって光を照射する光源と、前記回折手段を介した光を受光する受光手段と、を備える光学式変位センサであって、前記光源から照射された光を第１光と前記第１光とは異なる第２光とに分割する分割手段と、
前記光源から照射された光を反射する第１反射部と、前記第１反射部に対して所定の角度を有して設けられる第２反射部と、を有する反射手段と、
前記反射手段を介した光を前記反射手段に向かって折り返して反射する折返し反射手段と、を備え、
前記反射手段は、
前記分割手段で分割され前記回折手段を介した前記第１光および前記第２光を前記第１反射部から前記第２反射部の順に反射し、前記折返し反射手段にて反射された前記第１光および前記第２光を前記第２反射部から前記第１反射部の順に反射し、
前記受光手段は、
前記反射手段および前記折返し反射手段を介した前記第１光および前記第２光を受光することを特徴とする光学式変位センサ。
【請求項2】
請求項１に記載された光学式変位センサにおいて、前記分割手段は、前記回折手段が有する前記回折格子であることを特徴とする光学式変位センサ。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載された光学式変位センサにおいて、前記分割手段は、前記光源からの光を互いに異なる２つの光に分割するビームスプリッタであることを特徴とする光学式変位センサ。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された光学式変位センサにおいて、前記第１光と前記第２光を全反射して前記第１光と前記第２光の光路を所定の方向に変更する全反射手段を備えることを特徴とする光学式変位センサ。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された光学式変位センサにおいて、前記受光手段が受光した光に基づき測定対象における変位量を演算する演算手段を備え、
前記回折手段は、測定方向に移動する測定対象に取付けられ、測定対象の移動にともなって同期して移動し、
前記演算手段は、測定対象と同期して移動する前記回折手段の移動にともない、前記受光手段が受光する光から検出される測定対象の移動による変位量を演算することを特徴とする光学式変位センサ。
【請求項6】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された光学式変位センサにおいて、前記受光手段が受光した光に基づき測定対象における変位量を演算する演算手段を備え、
前記回折手段は、所定の軸を回動軸として回動する測定対象に取付けられ、測定対象の回動にともなって同期して回動し、
前記演算手段は、測定対象と同期して回動する前記回折手段の回動にともない、前記受光手段が受光する光から検出される位相の変化に基づき角度の変位量を演算することを特徴とする光学式変位センサ。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれかに記載された光学式変位センサにおいて、前記回折手段は、前記光源からの光を回折して透過させる透過型であることを特徴とする光学式変位センサ。
【請求項8】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された光学式変位センサにおいて、前記回折手段は、前記光源からの光を回折して反射させる反射型であることを特徴とする光学式変位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学式変位センサに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、光を照射する光源と、光源からの光を受光する受光手段と、測定対象の変位量を演算する演算手段と、を備える光学式変位センサが知られている。
例えば特許文献１に記載の２次元角度センサ（光学式変位センサ）は、検出対象に光ビームを投光するための光源と、光ビームによる検出対象からの反射光の光路中に設けたレンズと、レンズの焦点付近に設けられたフォトダイオードによる検出素子（受光手段）と、を備える。２次元角度センサは、検出素子で検出した光電流を計算することで検出対象の角度を検出する。
例えば特許文献１に記載の２次元角度センサ（光学式変位センサ）は、検出対象に光ビームを投光するための光源と、光ビームによる検出対象からの反射光の光路中に設けたレンズと、レンズの焦点付近に設けられたフォトダイオードによる検出素子（受光手段）と、を備える。２次元角度センサは、検出素子で検出した光電流を計算することで検出対象の角度を検出する。
【0003】
具体的には、２次元角度センサは、検出素子に投光される光の形状とその光の光量の大きさから検出対象の傾きを検出する。検出素子に投光される光の形状とその光の光量の大きさがレンズなどにより変化した場合、その変化は、ノイズとして検出結果に影響を与えることがある。したがって、２次元角度センサは、ノイズを抑制するために高品質かつ高価なレンズなどの光学部品を備えなければならず、コストがかかるという問題がある。
【0004】
このような問題に対して、例えば特許文献２では、レーザ干渉計を用いている。レーザ干渉計は、レーザ光の干渉を利用して測定対象の回動による角度の変化量を測定するものであり、レーザビームを照射するレーザ光源（光源）と、レーザ光源から照射されたレーザビームを伝達する第１光ファイバと、第１光ファイバからのレーザビームを平行にする第１レンズと、第１レンズにより平行になったレーザビームを分割し、２個のコーナーキューブを介した後、分割したレーザビームを合成する回転角度検出用偏光ビームスプリッタと、回転角度検出用偏光ビームスプリッタから照射されたレーザビームを偏光する偏光板と、偏光板を介したレーザビームを伝達する第２光ファイバの端面にレーザビームを収束させる第２レンズと、第２光ファイバを介したレーザビームを電気信号に変換する受光信号処理部（受光手段および演算手段）と、を備える。
【0005】
レーザ光源は、受光信号処理部にて検出される電気信号の可干渉性（コヒーレント性）が良好なレーザビームを照射するＨｅ－Ｎｅレーザである。そして、回転角度検出用偏光ビームスプリッタを介して受光信号処理部に照射されるレーザビームは、受光信号処理部においてレーザビームが照射される照射面で干渉を生じさせる。レーザ干渉計は、回動に起因する光路長の変化で生じる干渉信号の強度変化を受光信号処理部にて電気信号に変換し演算することで、測定対象の回動による角度の変化量を測定することができる。
【0006】
具体的には、レーザ干渉計が備える２個のコーナーキューブが回動すると、回転角度検出用偏光ビームスプリッタにて分割された２本のレーザビームの光路長の差が変化し、干渉光（合成光）の明暗、すなわち、干渉信号の強度の変化が観測される。この際、光路長の差の変化は、２個のコーナーキューブの配列距離に回転角を乗じた長さの２倍となる。レーザ干渉計は、干渉信号の強度の変化量を検出することで２個のコーナーキューブの回動による角度を測定することができる。したがって、レーザ干渉計は、光の形状とその光の光量の大きさとによらずに検出をするため、高品質かつ高価なレンズなどの光学部品を備えなくとも、測定対象の回転角度を検出できる。なお、回転角度検出用偏光ビームスプリッタが回折格子であっても同様の効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００３－１５６３１９号公報
【文献】特開平１１－２３７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従来の光学式変位センサでは、２個のコーナーキューブの代わりに２個のプリズムが採用されることがある。プリズムは、例えばミラー等の２枚の反射板をそれぞれの反射面が互いに向かい合うように直交させて接続することで形成される光学部品である。そして、コーナーキューブは、例えば３枚の反射板をそれぞれの反射面が互いに向かい合うようにそれぞれ直交させて接続することで形成される光学部品である。このため、プリズムは、コーナーキューブと比較して安価に製造することができる。したがって、従来の光学式変位センサは、コーナーキューブの代わりにプリズムを採用することでコスト削減を図っている。
しかしながら、プリズムは、２枚の反射板を接続する際、直角ではなく、角度誤差を有して製造されることがある。
しかしながら、プリズムは、２枚の反射板を接続する際、直角ではなく、角度誤差を有して製造されることがある。
【0009】
図１３は、従来の光学式変位センサ１００における光の光路を示す概略図であり、図１４は、従来の光学式変位センサ１００Ａ，１００Ｂにおいて２個のプリズムが角度誤差を有するときの光の光路を示す概略図である。具体的には、図１４（Ａ）は、２個のプリズムが角度誤差を有し、それぞれの２枚の反射板が鋭角αに接続されているときに光学式変位センサ１００Ａにて観測される光の光路であり、図１４（Ｂ）は、２個のプリズムが角度誤差を有し、それぞれの２枚の反射板が鈍角βに接続されているときに光学式変位センサ１００Ｂにて観測される光の光路である。なお、図１３および図１４では、光源３００から受光手段４００までの光の光路を実線矢印にて記載する。
【0010】
図１３および図１４に示すように、光学式変位センサ１００，１００Ａ～１００Ｂは、回折格子２００と、光源３００と、回折格子２００を介した光源３００からの光を受光する受光手段４００と、２枚の反射板について反射面を向い合せて接続する２個のプリズム５００，５００Ａ～５００Ｂと、２個のプリズム５００，５００Ａ～５００Ｂを介した光を２個のプリズム５００，５００Ａ～５００Ｂに向かって再帰性反射する１個のプリズム６００と、を備える。光源３００から照射され回折格子２００にて分割された２本の光は、２個のプリズム５００，５００Ａ～５００Ｂを介し、再び回折格子２００に照射される。回折格子２００に照射された２本の光は、プリズム６００に向かって回折されて出射される。プリズム６００に照射された２本の光は、紙面奥行き方向、若しくは紙面手前方向にオフセットされて再び回折格子２００に照射される。回折格子２００に照射された２本の光は、２個のプリズム５００，５００Ａ～５００Ｂを介し、再び回折格子２００に照射される。２本の光は、回折格子２００により回折されてオーバーラップした１本の合成光として受光手段４００に照射される。
【0011】
そして、２個のプリズムが角度誤差を有するとき、すなわち、図１４（Ａ）に示す２個のプリズム５００Ａの２枚の反射板が鋭角αに接続されている光学式変位センサ１００Ａと、図１４（Ｂ）に示す２個のプリズム５００Ｂの２枚の反射板が鈍角βに接続されている光学式変位センサ１００Ｂとにおいて、実線矢印で示す光の光路は変化する。
具体的には、図１４（Ａ）に示すように、２個のプリズム５００Ａが鋭角αに形成されているとき、光源３００から照射され回折格子２００にて分割された２本の光は、２個のプリズム５００Ａを介することで光の進行方向が傾き、互いにオフセットされて、距離Ｓ１を有して受光手段４００に照射される。
また、図１４（Ｂ）に示すように、２個のプリズム５００Ｂが鈍角βに形成されているとき、光源３００から照射され回折格子２００にて分割された２本の光は、２個のプリズム５００Ｂを介することで光の進行方向が傾き、互いにオフセットされて、距離Ｓ２を有して受光手段４００に照射される。
具体的には、図１４（Ａ）に示すように、２個のプリズム５００Ａが鋭角αに形成されているとき、光源３００から照射され回折格子２００にて分割された２本の光は、２個のプリズム５００Ａを介することで光の進行方向が傾き、互いにオフセットされて、距離Ｓ１を有して受光手段４００に照射される。
また、図１４（Ｂ）に示すように、２個のプリズム５００Ｂが鈍角βに形成されているとき、光源３００から照射され回折格子２００にて分割された２本の光は、２個のプリズム５００Ｂを介することで光の進行方向が傾き、互いにオフセットされて、距離Ｓ２を有して受光手段４００に照射される。
【0012】
この際、図１４（Ａ），（Ｂ）における受光手段４００に照射される合成光における２本の光のオーバーラップ量は、図１１に示す光学式変位センサ１００と比較して小さくなる。すなわち、図１４（Ａ），（Ｂ）に示す角度誤差を有する２個のプリズム５００Ａ，５００Ｂを備える光学式変位センサ１００Ａ，１００Ｂは、図１３に示す角度誤差を有しない２個のプリズム５００を備える光学式変位センサ１００と比較して、受光手段４００に生成される干渉光が少ないため、取得できる干渉信号の振幅が減衰する。したがって、従来の光学式変位センサは、直角ではなく鋭角や鈍角といった角度誤差を有するプリズムを備える場合、受光手段４００に照射される合成光のオーバーラップ量が変化するため、安定的に検出することができないという問題がある。
【0013】
本発明の目的は、受光手段に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる光学式変位センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の光学式変位センサは、測定方向に沿って所定の周期で配置される回折格子を有する回折手段と、回折手段に向かって光を照射する光源と、回折手段を介した光を受光する受光手段と、を備える。光学式変位センサは、光源から照射された光を第１光と第１光とは異なる第２光とに分割する分割手段と、光源から照射された光を反射する第１反射部と、第１反射部に対して所定の角度を有して設けられる第２反射部と、を有する反射手段と、反射手段を介した光を反射手段に向かって折り返して反射する折返し反射手段と、を備える。反射手段は、分割手段で分割され回折手段を介した第１光および第２光を第１反射部から第２反射部の順に反射し、折返し反射手段にて反射された第１光および第２光を第２反射部から第１反射部の順に反射する。受光手段は、反射手段および折返し反射手段を介した第１光および第２光を受光することを特徴とする。
【0015】
このような本発明によれば、光学式変位センサにおける反射手段は、分割手段で分割され回折手段を介した第１光および第２光を第１反射部から第２反射部の順に反射し、折返し反射手段にて反射された第１光および第２光を第２反射部から第１反射部の順に反射している。また、折返し反射手段を介することで、回折手段は、光源から入射した光を反射手段に向かって出射する際と、反射手段から入射した光を折返し反射手段に向かって出射する際と、折返し反射手段から入射した光を反射手段に向かって出射する際と、反射手段から入射した光を受光手段に向かって出射する際と、合計４回、光を回折している。光学式変位センサは、光源からの光を回折手段で４回回折し、一度反射手段で反射した第１光および第２光を折返し反射手段を介して先の反射時とは逆の光路を辿らせることで、反射手段が角度誤差を有することによる光の進行方向の変動を相殺している。これにより、光学式変位センサは、反射手段が有する角度誤差により生じる第１光および第２光の光路のズレや受光手段への照射位置の変動を相殺することができる。光学式変位センサは、受光手段に照射される合成光を構成する第１光と第２光とがオフセットし、合成光のオーバーラップ量が減少することを抑制することができる。
したがって、光学式変位センサは、受光手段に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
したがって、光学式変位センサは、受光手段に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
【0016】
また、従来の光学式変位センサでは、分割手段にて分割された第１光と第２光とのそれぞれに対応した例えば２個のコーナーキューブ（光学部品）が設けられていた。しかしながら、本発明の構成によれば、光学式変位センサは、分割手段で分割され回折手段を介した第１光および第２光を第１反射部から第２反射部の順に反射し、折返し反射手段にて反射された第１光および第２光を第２反射部から第１反射部の順に反射しているため、１個の反射手段（光学部品）で第１光と第２光とに対応することができる。
したがって、光学式変位センサは、分割手段にて分割された光に対応する光学部品の数を減らすことができるため、コスト削減を図ることができる。
したがって、光学式変位センサは、分割手段にて分割された光に対応する光学部品の数を減らすことができるため、コスト削減を図ることができる。
【0017】
本発明の光学式変位センサは、測定方向に沿って所定の周期で配置される回折格子を有する回折手段と、回折手段に向かって光を照射する光源と、回折手段を介した光を受光する受光手段と、を備える。光学式変位センサは、光源から照射された光を第１光と第１光とは異なる第２光とに所定の分割点において分割するとともに、分割点を含む平面で面対称となる方向に第１光および第２光をそれぞれ出射する分割手段と、光源から照射された光を反射する第１反射部と、第１反射部に対して所定の角度で設けられる第２反射部と、を有する反射手段と、を備える。反射手段は、第１反射部に対して所定の角度で設けられる第２反射部を備える第１反射手段と、第１反射部に対して第１の反射手段における所定の角度と同じ角度で設けられる第２反射部を備える第１反射手段とは異なる第２反射手段と、を備える。第１反射手段および第２反射手段は、分割点を含む平面を対称面として第１反射部と第２反射部との配置が面対称となるように設けられている。第１反射手段の第１反射部は、分割手段から出射された第１光または第２光のいずれか一方を入射し第１反射手段の第２反射部に反射する。第２反射手段の第１反射部は、分割手段から出射された第１光または第２光のいずれか他方を入射し第２反射手段の第２反射部に反射する。受光手段は、第１反射手段および第２反射手段を介した第１光および第２光を受光することを特徴とする。
【0018】
このような本発明によれば、光学式変位センサにおける分割手段は、分割点を含む平面で面対称となる方向に第１光および第２光をそれぞれ出射し、第１反射手段の第１反射部は、分割手段から出射された第１光または第２光のいずれか一方を入射し第１反射手段の第２反射部に反射し、第２反射手段の第１反射部は、分割手段から出射された第１光または第２光のいずれか他方を入射し第２反射手段の第２反射部に反射している。すなわち、第１反射手段および第２反射手段は、分割点を含む平面を対称面として第１反射部と第２反射部との配置が面対称となるように設けられ、それぞれにおいて第１光と第２光とを第１反射部から第２反射部の順に光路を辿らせて反射している。これにより、光学式変位センサは、第１反射手段および第２反射手段が有する共通する角度誤差により生じる第１光および第２光の光路のズレや受光手段への照射位置の変動を相殺することができる。光学式変位センサは、受光手段に照射される合成光を構成する第１光と第２光とがオフセットし、合成光のオーバーラップ量が減少することを抑制することができる。
したがって、光学式変位センサは、受光手段に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
したがって、光学式変位センサは、受光手段に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
【0019】
この際、光学式変位センサは、反射手段を介した光を反射手段に向かって折り返して反射する折返し反射手段を備えることが好ましい。
【0020】
このような構成によれば、第１反射手段と第２反射手段とを有する光学式変位センサは、折返し反射手段を備えることで、一度反射手段で反射した第１光および第２光を折返し反射手段を介して先の反射時とは逆の光路を辿らせて反射している。これにより、光学式変位センサは、第１反射手段と第２反射手段とが有する角度誤差により生じる第１光および第２光の光路のズレや受光手段への照射位置の変動を相殺することができる。光学式変位センサは、受光手段に照射される合成光を構成する第１光と第２光とがオフセットし、合成光のオーバーラップ量が減少することを抑制することができる。
したがって、光学式変位センサは、受光手段に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
したがって、光学式変位センサは、受光手段に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
【0021】
この際、光学式変位センサにおいて、第１反射部および第２反射部は、光を反射する反射面を備える。第１反射手段および第２反射手段は、第１反射部と第２反射部とのそれぞれの反射面を延長した延長面上における交線である第１の交線を有する。第１反射手段の第１の交線および第２反射手段の第１の交線は、分割点を含む平面上に配置される。折返し反射手段は、光を反射する第１反射板と、第１反射板に対して所定の角度を有して設けられる第２反射板と、第１反射板と第２反射板とのそれぞれを延長した延長面上における交線である第２の交線と、を備える。折返し反射手段は、第２の交線が第１の交線に対して直交する方向と平行に配置されていることが好ましい。
【0022】
ここで、折返し反射手段は、前述の通り、光源からの光を回折手段で４回回折させ、一度反射手段で反射した第１光および第２光を先の反射時とは逆の光路を辿らせて反射することで光の進行方向の変動を相殺させるためのものである。このため、光の進行方向には、折返し反射手段を介することによる更なる変動が生じないことが好ましい。また、折返し反射手段が例えばミラー等の１枚の反射板である場合、オフセットさせることなく回折手段から入射した光をその光と逆方向に反射して先の反射時とは逆の光路を辿らせると、入射する光と出射する光とが干渉したり、光源と受光手段とを同じ位置に配置しなければならなくなる等の問題が生じることがある。
【0023】
しかしながら、このような構成によれば、折返し反射手段は、第２の交線が第１の交線に対して直交する方向と平行に配置されていることで、第１光と第２光とを第１の交線と平行な方向にオフセットすることができる。これにより、光学式変位センサは、入射する光と出射する光とが干渉することを防ぎ、光源と受光手段とを異なる位置、例えば第１の交線と平行な方向に離間した位置に配置することができる。また、このような構成の折返し反射手段を備えることで、光学式変位センサは、第１光と第２光との進行方向に新たな変動を生じさせることなく、第１の交線と平行な方向にオフセットして反射手段を介した光を反射手段に向かって折り返して反射することができる。したがって、光学式変位センサは、受光手段にて受光される合成光を安定させ、高精度化を図ることができる。
【0024】
この際、分割手段は、回折手段が有する回折格子であることが好ましい。
【0025】
このような構成によれば、分割手段は、回折手段が有する回折格子であるため、光源からの光を分割するための光学部品を新たに設ける必要がない。したがって、光学式変位センサは、回折手段が有する回折格子を分割手段として兼用することができるため、コスト削減を図ることができる。
【0026】
または、分割手段は、光源からの光を互いに異なる２つの光に分割するビームスプリッタであることが好ましい。
【0027】
ここで、分割手段が回折格子である場合、回折格子を介した光源からの光は、複数の回折光となる。複数の回折光は、光源から照射された光の光軸と同じ方向に進行する回折光と、光軸の両側を所定の回折角度で進行する回折光と、光軸の両側を所定の回折角度よりも大きな回折角度で進行する回折光と、を有する。複数の回折光は、光軸と同じ方向に進行する回折光を０次回折光とすると、０次回折光を基準として回折角度が大きくなる方向に向かって±１次回折光、±２次回折光と順序づけることができる。
光学式変位センサは、主に±１次回折光により生成される合成光から測定対象の変位量を検出する。このことから、±１次回折光以外の回折光は光学式変位センサにおいて用いられないため、測定対象の変位量の検出に用いられる光にロスが生じることがある。
光学式変位センサは、主に±１次回折光により生成される合成光から測定対象の変位量を検出する。このことから、±１次回折光以外の回折光は光学式変位センサにおいて用いられないため、測定対象の変位量の検出に用いられる光にロスが生じることがある。
【0028】
しかしながら、このような構成によれば、分割手段は、光源からの光を互いに異なる２つの光に分割するビームスプリッタであり、回折格子のように光源からの光を複数の回折光に分割しないため、測定対象の変位量の検出に用いられる光にロスが生じることを防ぐことができる。
具体的には、ビームスプリッタは、非偏光ビームスプリッタと偏光ビームスプリッタとがあり、次のような特性を有する。非偏光ビームスプリッタは、光源からの光を平均した非偏光の光として、２つの光に分割する光学部品である。偏光ビームスプリッタは、光源からの光を、Ｓランダム偏光の光であるＳ偏光と、Ｐランダム偏光の光であるＰ偏光と、の２つの偏光成分に分離する光学部品である。すなわち、非偏光ビームスプリッタと偏光ビームスプリッタとは、ともに光源からの光を２つの光に分割する光学部品である。したがって、光学式変位センサは、分割手段にビームスプリッタを採用することで、回折格子を採用した場合と比較して測定対象の変位量の検出に用いられる光にロスが生じることを抑制できるため、測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
具体的には、ビームスプリッタは、非偏光ビームスプリッタと偏光ビームスプリッタとがあり、次のような特性を有する。非偏光ビームスプリッタは、光源からの光を平均した非偏光の光として、２つの光に分割する光学部品である。偏光ビームスプリッタは、光源からの光を、Ｓランダム偏光の光であるＳ偏光と、Ｐランダム偏光の光であるＰ偏光と、の２つの偏光成分に分離する光学部品である。すなわち、非偏光ビームスプリッタと偏光ビームスプリッタとは、ともに光源からの光を２つの光に分割する光学部品である。したがって、光学式変位センサは、分割手段にビームスプリッタを採用することで、回折格子を採用した場合と比較して測定対象の変位量の検出に用いられる光にロスが生じることを抑制できるため、測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
【0029】
この際、光学式変位センサは、第１光と第２光を全反射して第１光と第２光の光路を所定の方向に変更する全反射手段を備えることが好ましい。
【0030】
このような構成によれば、光学式変位センサは、第１光と第２光の光路を所定の方向に変更する全反射手段を備えるため、光学式変位センサ内の光の光路を自由に設計することができる。また、光学式変位センサは、全反射手段の配置によっては光学式変位センサの小型化を図ることができる。
【0031】
この際、光学式変位センサは、受光手段が受光した光に基づき測定対象における変位量を演算する演算手段を備える。回折手段は、測定方向に移動する測定対象に取付けられ、測定対象の移動にともなって同期して移動する。演算手段は、測定対象と同期して移動する回折手段の移動にともない、受光手段が受光する光から検出される測定対象の移動による変位量を演算することが好ましい。
【0032】
このような構成によれば、光学式変位センサは、測定方向に移動する測定対象の移動量を検出する直動センサとして機能することができる。
【0033】
また、光学式変位センサは、受光手段が受光した光に基づき測定対象における変位量を演算する演算手段を備える。回折手段は、所定の軸を回動軸として回動する測定対象に取付けられ、測定対象の回動にともなって同期して回動する。演算手段は、測定対象と同期して回動する回折手段の回動にともない、受光手段が受光する光から検出される位相の変化に基づき角度の変位量を演算することが好ましい。
【0034】
このような構成によれば、光学式変位センサは、所定の軸を回動軸として回動する測定対象の角度の変位量を検出する角度センサとして機能することができる。
【0035】
この際、回折手段は、光源からの光を回折して透過させる透過型であることが好ましい。
【0036】
このような構成によれば、回折手段は、透過型であることで、光学式変位センサを角度センサまたは直動センサ、どちらの機能を採用する場合であっても、それぞれに対応することができる。
【0037】
また、回折手段は、光源からの光を回折して反射させる反射型であることが好ましい。
【0038】
このような構成によれば、回折手段は、反射型であることで、光学式変位センサを直動センサとする場合において、効果的に機能させることができる。また、回折手段は、反射型であることで、取りつける光学部品等の機器の設計のしやすさの観点から、透過型である場合と比較して、光学式変位センサを容易に設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】第１実施形態に係る光学式変位センサを示す斜視図
【図2】前記光学式変位センサが角度センサである場合における光の光路を示す概略図
【図3】前記光学式変位センサにおいて反射手段が角度誤差を有するときの光の光路を示す概略図
【図4】前記光学式変位センサが直動センサである場合における光の光路を示す概略図
【図5】前記光学式変位センサにおける受光手段を示す概略図
【図6】前記光学式変位センサにおける受光手段の変形例を示す概略図
【図7】第２実施形態に係る光学式変位センサを示す概略図
【図8】前記光学式変位センサにおいて反射手段が角度誤差を有するときの光の光路を示す概略図
【図9】第３実施形態に係る光学式変位センサを示す斜視図
【図10】前記光学式変位センサにおける光の光路を示す概略図
【図11】第４実施形態に係る光学式変位センサにおける光の光路を示す斜視図
【図12】第５実施形態に係る光学式変位センサを示す斜視図
【図13】従来の光学式変位センサにおける光の光路を示す概略図
【図14】従来の光学式変位センサにおいて２個のプリズムが角度誤差を有するときの光の光路を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【0040】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図１から図６に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係る光学式変位センサ１を示す斜視図であり、図２は、光学式変位センサ１が角度センサである場合における光の光路を示す概略図である。具体的には、図２（Ａ）は光学式変位センサ１において測定対象が回動する前の状態を示す図であり、図２（Ｂ），（Ｃ）は光学式変位センサ１において測定対象が所定の方向に回動した状態を示す図である。
以下、本発明の第１実施形態を図１から図６に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係る光学式変位センサ１を示す斜視図であり、図２は、光学式変位センサ１が角度センサである場合における光の光路を示す概略図である。具体的には、図２（Ａ）は光学式変位センサ１において測定対象が回動する前の状態を示す図であり、図２（Ｂ），（Ｃ）は光学式変位センサ１において測定対象が所定の方向に回動した状態を示す図である。
【0041】
光学式変位センサ１は、図１および図２に示すように、回折格子Ｍを有する回折手段２と、回折手段２に向かって光を照射する光源３と、回折手段２を介した光を受光する受光手段４と、を備える。
光学式変位センサ１は、回動する図示しない測定対象を測定する測定機器の内部に設けられている角度センサである。本実施形態では、回折手段２において回折格子Ｍが並設される方向を測定方向であるＸ方向とし、回折手段２において回折格子Ｍが並設される面においてＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。そして、測定対象は、回折手段２とは後述する反射手段５を挟んで反対側（紙面右側）に配置され、Ｙ方向と平行なＹ軸を回動軸ＡＸとして回動する。なお、以降の説明においてＹ軸を測定対象の回動軸ＡＸとして説明する。また、図１では、説明の都合上、回折格子Ｍを省略し図２に記載している。
光学式変位センサ１は、回動する図示しない測定対象を測定する測定機器の内部に設けられている角度センサである。本実施形態では、回折手段２において回折格子Ｍが並設される方向を測定方向であるＸ方向とし、回折手段２において回折格子Ｍが並設される面においてＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。そして、測定対象は、回折手段２とは後述する反射手段５を挟んで反対側（紙面右側）に配置され、Ｙ方向と平行なＹ軸を回動軸ＡＸとして回動する。なお、以降の説明においてＹ軸を測定対象の回動軸ＡＸとして説明する。また、図１では、説明の都合上、回折格子Ｍを省略し図２に記載している。
【0042】
回折手段２は、光を透過する透過型回折格子であり、透光性を有するガラスにて形成されている。なお、回折手段２は、ガラスに限らず、任意の透光性の部材により形成されていてもよい。回折手段２は、所定の軸であるＹ軸を回動軸ＡＸとして回動する測定対象に取付けられ、測定対象の回動にともなって同期して回動する。
回折格子Ｍは、本実施形態では、測定方向であるＸ方向に沿って所定の周期ｍで配置される。回折格子Ｍを介した光源３からの光は、複数の回折光となる。
回折格子Ｍは、本実施形態では、測定方向であるＸ方向に沿って所定の周期ｍで配置される。回折格子Ｍを介した光源３からの光は、複数の回折光となる。
【0043】
ここで、複数の回折光は、前述のように、光軸と同じ方向に進行する回折光を０次回折光とすると、０次回折光を基準として回折角度が大きくなる方向に向かって±１次回折光、±２次回折光と順序づけることができる。
受光手段４は、主に±１次回折光により生成される合成光から干渉信号を検出する。
なお、以下の図面では、受光手段４において合成光を生成する光の光路を実線矢印で表し、以下の説明では、実線矢印を受光手段４において合成光を生成する光の光路として説明する。
受光手段４は、主に±１次回折光により生成される合成光から干渉信号を検出する。
なお、以下の図面では、受光手段４において合成光を生成する光の光路を実線矢印で表し、以下の説明では、実線矢印を受光手段４において合成光を生成する光の光路として説明する。
【0044】
光学式変位センサ１は、光源３から照射された光を第１光と第１光とは異なる第２光とに分割する分割手段２０を備える。具体的には、分割手段２０は、回折手段２が有する回折格子Ｍである。分割手段２０は、１枚の回折手段２に設けられた回折格子Ｍのうち、光源３からの光が照射される領域内に設けられた回折格子Ｍである。なお、回折手段２は、１枚でなくてもよく複数枚であってもよい。この際、分割手段２０は、回折手段２とは分離されて別体として設けられていてもよい。
【0045】
光源３は、一定の幅を有する光を回折手段２に向かって照射する。光源３は、例えば半導体レーザである。なお、光源３は半導体レーザに限らず、光学式変位センサにおいて干渉光を生じさせることができるコヒーレント長を有する光源であれば任意の光源であってもよい。
受光手段４については、図５および図６を用いて後述する。
受光手段４については、図５および図６を用いて後述する。
【0046】
光学式変位センサ１は、光源３から照射された光を反射する反射手段５と、反射手段５を介した光を反射手段５に向かって折り返して反射する折返し反射手段６と、をさらに備える。
反射手段５および折返し反射手段６は、回動することなく光学式変位センサ１内に固定されて設けられている。
反射手段５は、光源３から照射された光を反射する板状の第１反射部５１と、第１反射部５１に対して所定の角度を有して設けられる板状の第２反射部５２と、を備える。
反射手段５および折返し反射手段６は、回動することなく光学式変位センサ１内に固定されて設けられている。
反射手段５は、光源３から照射された光を反射する板状の第１反射部５１と、第１反射部５１に対して所定の角度を有して設けられる板状の第２反射部５２と、を備える。
【0047】
反射手段５は、具体的には、第１反射部５１および第２反射部５２の２面の反射面を有するプリズムである。反射手段５は、第１反射部５１と第２反射部５２の延長面上の交線であり、第１反射部５１と第２反射部５２を接続することで生じる直線状の接続部５０を有する。
接続部５０は、回折手段２の回折格子Ｍが並設される面において測定方向であるＸ方向と直交する方向であるＹ方向と平行になるように配置されている。なお、反射手段５は、第１反射部５１と第２反射部５２を有していればプリズムでなくてもよく、例えば、第１反射部５１と第２反射部５２は、接続部５０にて接続されない、それぞれ別体の２枚のミラーにより構成されていてもよい。また、第１反射部５１と第２反射部５２は、板状でなくてもよく、例えばソリッド状であってもよい。さらに、反射手段５は、ビームスプリッタであってもよいし、球状のビーズを用いたキャッツアイ等であってもよい。
接続部５０は、回折手段２の回折格子Ｍが並設される面において測定方向であるＸ方向と直交する方向であるＹ方向と平行になるように配置されている。なお、反射手段５は、第１反射部５１と第２反射部５２を有していればプリズムでなくてもよく、例えば、第１反射部５１と第２反射部５２は、接続部５０にて接続されない、それぞれ別体の２枚のミラーにより構成されていてもよい。また、第１反射部５１と第２反射部５２は、板状でなくてもよく、例えばソリッド状であってもよい。さらに、反射手段５は、ビームスプリッタであってもよいし、球状のビーズを用いたキャッツアイ等であってもよい。
【0048】
折返し反射手段６は、第１光および第２光を反射手段５に向かって反射する単一の部材であり、直交する２面の反射面を有するプリズムである。なお、折返し反射手段６は、第１光および第２光を反射手段５に向かって反射することができればプリズムではなくミラーや、その他の反射部材であってもよい。折返し反射手段６がプリズムであることが好ましい理由は、後述する。
反射手段５は、分割手段２０で分割され回折手段２を介した第１光および第２光を第１反射部５１から第２反射部５２の順に反射し、折返し反射手段６にて反射された第１光および第２光を第２反射部５２から第１反射部５１の順に反射する。そして、受光手段４は、反射手段５および折返し反射手段６を介した第１光および第２光を受光する。
反射手段５は、分割手段２０で分割され回折手段２を介した第１光および第２光を第１反射部５１から第２反射部５２の順に反射し、折返し反射手段６にて反射された第１光および第２光を第２反射部５２から第１反射部５１の順に反射する。そして、受光手段４は、反射手段５および折返し反射手段６を介した第１光および第２光を受光する。
【0049】
光学式変位センサ１は、受光手段４が受光した光に基づき回動軸ＡＸで回動する測定対象における角度の変位量を演算する図示しない演算手段を備える。
演算手段は、測定対象と同期して回動する回折手段２の回動にともない、受光手段４が受光する合成光から検出される位相の変化に基づき角度の変位量を演算する。
演算手段は、測定対象と同期して回動する回折手段２の回動にともない、受光手段４が受光する合成光から検出される位相の変化に基づき角度の変位量を演算する。
【0050】
以下、光学式変位センサ１における光の光路について図２に基づいて説明する。なお、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）では、図２（Ａ）における測定対象が回動する前の回折手段２の位置を破線にて表している。
先ず、図２に示すように、光源３から照射された光は、分割手段２０の分割点Ｐ１にて第１光および第２光に分割されて回折し、分割点Ｐ１から反射手段５の第１反射部５１に照射される。この際、図２（Ｂ）に示すように、測定対象がγ方向に回動すると、回折手段２も同期してγ方向に回動し、第１光および第２光の進行方向も、回折手段２のγ方向への回動に応じて変動する。また、図２（Ｃ）に示すように、測定対象が－γ方向に回動すると、回折手段２も同期して－γ方向に回動し、第１光および第２光の進行方向も、回折手段２の－γ方向への回動に応じて変動する。
先ず、図２に示すように、光源３から照射された光は、分割手段２０の分割点Ｐ１にて第１光および第２光に分割されて回折し、分割点Ｐ１から反射手段５の第１反射部５１に照射される。この際、図２（Ｂ）に示すように、測定対象がγ方向に回動すると、回折手段２も同期してγ方向に回動し、第１光および第２光の進行方向も、回折手段２のγ方向への回動に応じて変動する。また、図２（Ｃ）に示すように、測定対象が－γ方向に回動すると、回折手段２も同期して－γ方向に回動し、第１光および第２光の進行方向も、回折手段２の－γ方向への回動に応じて変動する。
【0051】
次に、第１光および第２光を入射した第１反射部５１は、第２反射部５２に向かって第１光および第２光を反射する。第２反射部５２は、入射した第１光および第２光を回折手段２に反射する。第２反射部５２にて反射した第１光および第２光は、回折手段２の回折格子Ｍにて回折され、折返し反射手段６に向かって出射される。回折手段２から出射された第１光および第２光は、折返し反射手段６によりＹ方向にオフセットされるとともに、回折手段２から出射された際の第１光および第２光のそれぞれの光と平行、かつ、逆方向に回折手段２に向かって再帰性反射される。
【0052】
折返し反射手段６で再帰性反射された第１光および第２光は、回折手段２の回折格子Ｍにおいて再び回折されて反射手段５の第２反射部５２に出射される。第１光および第２光を入射した第２反射部５２は、第１光および第２光を第１反射部５１に向かって反射する。第１反射部５１は、第２反射部５２から入射した第１光および第２光を回折手段２に向かって反射する。第１反射部５１から出射された第１光および第２光は、回折手段２の回折格子Ｍにて回折され合成光となり、受光手段４に向かって出射される。受光手段４は、反射手段５および折返し反射手段６を介した第１光および第２光からなる合成光を受光する。演算手段は、受光手段４が受光する合成光から検出される位相の変化に基づき角度の変位量を演算する。
【0053】
図３は、光学式変位センサ１において反射手段５が角度誤差を有するときの光の光路を示す概略図である。具体的には、図３（Ａ）は、反射手段５が角度誤差を有しないときに光学式変位センサ１にて観測される光の光路であり、図３（Ｂ）は、反射手段５ａが鋭角αで形成され角度誤差を有しているときに光学式変位センサ１ａにて観測される光の光路であり、図３（Ｃ）は、反射手段５ｂが鈍角βで形成され角度誤差を有しているときに光学式変位センサ１ｂにて観測される光の光路である。
【0054】
図３（Ａ）に示すように、光学式変位センサ１において反射手段５が角度誤差を有しないとき、第１光および第２光は、折返し反射手段６に距離Ｓを有して照射される。そして、光学式変位センサ１ａにおいて反射手段５ａが鋭角αで形成され角度誤差を有しているとき、図３（Ｂ）に示すように、第１光および第２光は、折返し反射手段６でオフセットし、距離Ｓとは異なる距離Ｓ１を有して照射される。また、光学式変位センサ１ｂにおいて反射手段５ｂが鈍角βで形成され角度誤差を有しているとき、図３（Ｃ）に示すように、第１光および第２光は、折返し反射手段６でオフセットし、距離Ｓとは異なる距離Ｓ２を有して照射される。
光学式変位センサ１ａ，１ｂは、折返し反射手段６に到達した第１光および第２光を再び回折手段２にて回折させることで、受光手段４が受光する第１光および第２光による合成光の距離Ｓ１，Ｓ２によるオーバーラップ量の減少を相殺している。
光学式変位センサ１ａ，１ｂは、折返し反射手段６に到達した第１光および第２光を再び回折手段２にて回折させることで、受光手段４が受光する第１光および第２光による合成光の距離Ｓ１，Ｓ２によるオーバーラップ量の減少を相殺している。
【0055】
具体的には、光学式変位センサ１ａ，１ｂは、折返し反射手段６を介することで、折返し反射手段６に到達するまでの第１光および第２光の光路と同じ光路を逆方向に辿らせ、第１光および第２光を回折手段２で合計４回回折させている。これにより、光学式変位センサ１ａ，１ｂは、反射手段５ａ，５ｂが有する角度誤差による回折光の進行方向の変動を相殺している。
折返し反射手段６は、第１光および第２光を、平行、かつ逆方向に再び回折手段２に再帰性反射する。そして、回折手段２で回折された第１光および第２光は、反射手段５ａ，５ｂにおいて再帰性反射し、折返し反射手段６に到達するまでの第１光および第２光の光路と同じ光路を逆方向に辿らせて、回折手段２で回折されて合成光となる。
折返し反射手段６は、第１光および第２光を、平行、かつ逆方向に再び回折手段２に再帰性反射する。そして、回折手段２で回折された第１光および第２光は、反射手段５ａ，５ｂにおいて再帰性反射し、折返し反射手段６に到達するまでの第１光および第２光の光路と同じ光路を逆方向に辿らせて、回折手段２で回折されて合成光となる。
【0056】
このとき、折返し反射手段６がミラーであり、第１光および第２光をＹ方向にオフセットすることなく反射し、第１光および第２光が折返し反射手段６に到達するまでの光路と同じ光路を逆方向に辿らせると、合成光は、光源３から照射される光と同軸上を進行する。この場合、光源３からの光と折返し反射手段６を介した第１光および第２光とが干渉してしまうため、受光手段４は、合成光を受光することができない。また、第１光および第２光をＹ方向と異なる方向にオフセットして反射すると、オフセットする方向によっては、第１光および第２光とは受光手段４から外れた方向に照射されることがある。この場合においても、第１光および第２光が受光手段４に照射されなければ、受光手段４は、合成光を受光することができないことがある。
【0057】
このため、図１に示すように、プリズムである折返し反射手段６は、測定方向であるＸ方向と平行な直線上で２枚の反射面を接続している。これにより、折返し反射手段６は、第１光と第２光とをＹ方向にオフセットして反射するため、合成光が光源３からの光と同軸を進行することを防ぐとともに、第１光および第２光とが受光手段４から外れた方向に照射されることを防止することができる。なお、折返し反射手段は、第１光と第２光とをＹ方向にオフセットしなくともよく、受光手段が合成光を受光できれば、どの方向にオフセットしてもよい。このため、折返し反射手段は、プリズムではなくミラーや、他の反射部材であってもよく、第１光および第２光を反射できれば、どのようなものであってもよい。
【0058】
図４は、光学式変位センサ１ｃが直動センサである場合における光の光路を示す概略図である。
具体的には、図４（Ａ）は光学式変位センサ１ｃにおいて測定対象が測定方向に移動する前の状態を示す図であり、図４（Ｂ），（Ｃ）は光学式変位センサ１ｃにおいて測定対象が測定方向に移動した状態を示す図である。なお、図４（Ｂ），（Ｃ）では、移動する前の位置の回折手段２を破線にて記載する。
前記第１実施形態では、光学式変位センサ１，１ａ～１ｂは、角度センサであったが、光学式変位センサ１ｃは、直動センサであってもよい。この場合、回折手段２は、測定方向であるＸ方向に移動する測定対象に取付けられ、測定対象の移動にともなって同期して移動し、光学式変位センサ１ｃは、測定対象の移動による変位量を検出する。なお、測定対象は、回折手段２とは反射手段５を挟んで反対側（紙面右側）に配置されていてもよいし、回折手段２とは折返し反射手段６を挟んで反対側（紙面左側）に配置されていてもよい。
具体的には、図４（Ａ）は光学式変位センサ１ｃにおいて測定対象が測定方向に移動する前の状態を示す図であり、図４（Ｂ），（Ｃ）は光学式変位センサ１ｃにおいて測定対象が測定方向に移動した状態を示す図である。なお、図４（Ｂ），（Ｃ）では、移動する前の位置の回折手段２を破線にて記載する。
前記第１実施形態では、光学式変位センサ１，１ａ～１ｂは、角度センサであったが、光学式変位センサ１ｃは、直動センサであってもよい。この場合、回折手段２は、測定方向であるＸ方向に移動する測定対象に取付けられ、測定対象の移動にともなって同期して移動し、光学式変位センサ１ｃは、測定対象の移動による変位量を検出する。なお、測定対象は、回折手段２とは反射手段５を挟んで反対側（紙面右側）に配置されていてもよいし、回折手段２とは折返し反射手段６を挟んで反対側（紙面左側）に配置されていてもよい。
【0059】
以下、光学式変位センサ１ｃについて図４に基づいて説明する。
図４（Ａ）に示すように、光源３から照射された光は、分割手段２０の分割点Ｐ１にて第１光および第２光に分割されて回折し、分割点Ｐ１から反射手段５の第１反射部５１に照射される。この際、図４（Ｂ）に示すように、測定対象が＋Ｘ方向（紙面上方向）に移動すると、回折手段２も同期して＋Ｘ方向に移動し、第１光および第２光の進行方向も、回折手段２の＋Ｘ方向への移動に応じて変動する。また、図４（Ｃ）に示すように、測定対象が－Ｘ方向（紙面下方向）に移動すると、回折手段２も同期して－Ｘ方向に移動し、第１光および第２光の進行方向も、回折手段２の－Ｘ方向への移動に応じて変動する。そして、反射手段５および折返し反射手段６を介し、回折手段２で４回回折された第１光および第２光は、合成光として受光手段４に照射される。演算手段は、受光手段４が受光した合成光に基づいて、測定対象の移動による変位量を演算する。
図４（Ａ）に示すように、光源３から照射された光は、分割手段２０の分割点Ｐ１にて第１光および第２光に分割されて回折し、分割点Ｐ１から反射手段５の第１反射部５１に照射される。この際、図４（Ｂ）に示すように、測定対象が＋Ｘ方向（紙面上方向）に移動すると、回折手段２も同期して＋Ｘ方向に移動し、第１光および第２光の進行方向も、回折手段２の＋Ｘ方向への移動に応じて変動する。また、図４（Ｃ）に示すように、測定対象が－Ｘ方向（紙面下方向）に移動すると、回折手段２も同期して－Ｘ方向に移動し、第１光および第２光の進行方向も、回折手段２の－Ｘ方向への移動に応じて変動する。そして、反射手段５および折返し反射手段６を介し、回折手段２で４回回折された第１光および第２光は、合成光として受光手段４に照射される。演算手段は、受光手段４が受光した合成光に基づいて、測定対象の移動による変位量を演算する。
【0060】
図５は、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃにおける受光手段４を示す概略図である。
光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、図１から図４に示すように、回折手段２から反射手段５および折返し反射手段６までの間における第１光と第２光とのいずれか一つ、または、複数の光路上に配置される第１の１／４波長板１１を備える。本実施形態では、第１の１／４波長板１１は、回折手段２から折返し反射手段６までの間の第１光の光路上に配置されている。なお、第１の１／４波長板１１は、回折手段２から反射手段５および折返し反射手段６までの間における第１光と第２光とのいずれか一つ、または、複数の光路上であれば、どこに配置されていてもよい。
光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、図１から図４に示すように、回折手段２から反射手段５および折返し反射手段６までの間における第１光と第２光とのいずれか一つ、または、複数の光路上に配置される第１の１／４波長板１１を備える。本実施形態では、第１の１／４波長板１１は、回折手段２から折返し反射手段６までの間の第１光の光路上に配置されている。なお、第１の１／４波長板１１は、回折手段２から反射手段５および折返し反射手段６までの間における第１光と第２光とのいずれか一つ、または、複数の光路上であれば、どこに配置されていてもよい。
【0061】
そして、受光手段４は、図５に示すように、第２の１／４波長板１２と、第３の１／４波長板１３と、分割ビームスプリッタ３１と、第１分割光偏光ビームスプリッタ３２と、第２分割光偏光ビームスプリッタ３３と、複数の受光部４１～４４と、を備える。
具体的には、分割ビームスプリッタ３１は、合成光を第１分割光３１ａと第２分割光３１ｂとに分割する。第２の１／４波長板１２は、分割ビームスプリッタ３１により分割された第１分割光３１ａと第２分割光３１ｂとの光路上に配置され、第１分割光偏光ビームスプリッタ３２は、第２の１／４波長板１２を介した第１分割光３１ａを第１偏光３２ａと第２偏光３２ｂとに分割する。また、第３の１／４波長板１３は、第２の１／４波長板１２を介した第２分割光３１ｂの光路上に配置され、第２分割光偏光ビームスプリッタ３３は、第３の１／４波長板１３を介した第２分割光３１ｂを第３偏光３３ａと第４偏光３３ｂとに分割する。
また、第１受光部４１は、第１偏光３２ａから位相が０度の光を受光し、第２受光部４２は、第２偏光３２ｂから位相が１８０度の光を受光する。第３受光部４２は、第３偏光３３ａから位相が９０度の光を受光し、第４受光部４４は、第４偏光３３ｂから位相が２７０度の光を受光する。
具体的には、分割ビームスプリッタ３１は、合成光を第１分割光３１ａと第２分割光３１ｂとに分割する。第２の１／４波長板１２は、分割ビームスプリッタ３１により分割された第１分割光３１ａと第２分割光３１ｂとの光路上に配置され、第１分割光偏光ビームスプリッタ３２は、第２の１／４波長板１２を介した第１分割光３１ａを第１偏光３２ａと第２偏光３２ｂとに分割する。また、第３の１／４波長板１３は、第２の１／４波長板１２を介した第２分割光３１ｂの光路上に配置され、第２分割光偏光ビームスプリッタ３３は、第３の１／４波長板１３を介した第２分割光３１ｂを第３偏光３３ａと第４偏光３３ｂとに分割する。
また、第１受光部４１は、第１偏光３２ａから位相が０度の光を受光し、第２受光部４２は、第２偏光３２ｂから位相が１８０度の光を受光する。第３受光部４２は、第３偏光３３ａから位相が９０度の光を受光し、第４受光部４４は、第４偏光３３ｂから位相が２７０度の光を受光する。
【0062】
分割ビームスプリッタ３１は、非偏光ビームスプリッタであり、平均した非偏光の光として、第２回折部２２からの合成光を第１分割光３１ａと第２分割光３１ｂとに分割する。
第１分割光偏光ビームスプリッタ３２と第２分割光偏光ビームスプリッタ３３とは、分割ビームスプリッタ３１からの分割光３１ａ，３１ｂを、Ｓランダム偏光の光であるＳ偏光と、Ｐランダム偏光の光であるＰ偏光と、の２つの偏光成分に分離する光学部品である。
第１分割光偏光ビームスプリッタ３２は、Ｐ偏光である第１偏光３２ａを透過し、Ｓ偏光である第２偏光３２ｂを反射する。第２分割光偏光ビームスプリッタ３３は、Ｐ偏光である第３偏光３３ａを透過し、Ｓ偏光である第４偏光３３ｂを反射する。本実施形態では、Ｓ偏光を第２偏光３２ｂと第４偏光３３ｂとし、Ｐ偏光を第１偏光３２ａと第３偏光３３ａとして説明するが、どの偏光がＳ偏光かＰ偏光であるかは任意である。
第１分割光偏光ビームスプリッタ３２と第２分割光偏光ビームスプリッタ３３とは、分割ビームスプリッタ３１からの分割光３１ａ，３１ｂを、Ｓランダム偏光の光であるＳ偏光と、Ｐランダム偏光の光であるＰ偏光と、の２つの偏光成分に分離する光学部品である。
第１分割光偏光ビームスプリッタ３２は、Ｐ偏光である第１偏光３２ａを透過し、Ｓ偏光である第２偏光３２ｂを反射する。第２分割光偏光ビームスプリッタ３３は、Ｐ偏光である第３偏光３３ａを透過し、Ｓ偏光である第４偏光３３ｂを反射する。本実施形態では、Ｓ偏光を第２偏光３２ｂと第４偏光３３ｂとし、Ｐ偏光を第１偏光３２ａと第３偏光３３ａとして説明するが、どの偏光がＳ偏光かＰ偏光であるかは任意である。
【0063】
以下、分割ビームスプリッタ３１以降の光の光路について説明する。
第１分割光３１ａは、第２の１／４波長板１２を介することで第１分割光３１ａとは９０度位相がずれた光となり第１分割光偏光ビームスプリッタ３２に照射される。第１分割光偏光ビームスプリッタ３２に照射された第１分割光３１ａは、Ｓ偏光である第１偏光３２ａと、Ｐ偏光である第２偏光３２ｂと、に偏光され分割される。そして、第１受光部４１は、第１偏光３２ａを受光して位相が０度の光である干渉光を受光し、第２受光部４２は、第２偏光３２ｂを受光して位相が１８０度の光である干渉光を受光する。
第１分割光３１ａは、第２の１／４波長板１２を介することで第１分割光３１ａとは９０度位相がずれた光となり第１分割光偏光ビームスプリッタ３２に照射される。第１分割光偏光ビームスプリッタ３２に照射された第１分割光３１ａは、Ｓ偏光である第１偏光３２ａと、Ｐ偏光である第２偏光３２ｂと、に偏光され分割される。そして、第１受光部４１は、第１偏光３２ａを受光して位相が０度の光である干渉光を受光し、第２受光部４２は、第２偏光３２ｂを受光して位相が１８０度の光である干渉光を受光する。
【0064】
第２分割光３１ｂは、第２の１／４波長板１２および第３の１／４波長板１３を介することで第２分割光３１ｂとは１８０度位相がズレた光となり第２分割光偏光ビームスプリッタ３３に照射される。第２分割光偏光ビームスプリッタ３３に照射された第２分割光３１ｂは、Ｓ偏光である第３偏光３３ａと、Ｐ偏光である第４偏光３３ｂと、に偏光され分割される。そして、第３受光部４３は、第３偏光３３ａを受光して位相が９０度の光である干渉光を受光し、第４受光部４４は、第４偏光３３ｂを受光して位相が２７０度の光である干渉光を受光する。
これにより、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、合成光から４相信号を検出することができ、高精度に測定対象の変位量を検出することができる。
これにより、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、合成光から４相信号を検出することができ、高精度に測定対象の変位量を検出することができる。
【0065】
図６は、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃにおける受光手段４の変形例を示す概略図である。
光学式変位センサ１，１ａ～１ｃには、受光手段４の他に、以下の構成を有する受光手段４Ａを採用することができる。
具体的には、受光手段４Ａは、図６に示すように、合成光が照射される照射面８０と、合成光を複数の回折光とする所定の方向に沿って設けられる回折格子８１１と、を有する第２回折手段８１と、照射面８０において第２回折手段８１の回折格子８１１が設けられる所定の方向と直交する方向に沿って設けられる回折格子８２２を有し、第２回折手段８１による複数の回折光をさらに複数の回折光とする第３回折手段８２と、第３回折手段８２による複数の回折光の光路上に配置され、複数の回折光をそれぞれ位相の異なる複数の偏光にする複数の偏光子９１～９４と、複数の偏光子９１～９４のそれぞれに対応する複数の受光部４１Ａ～４４Ａと、を備える点で受光手段４と異なる。
光学式変位センサ１，１ａ～１ｃには、受光手段４の他に、以下の構成を有する受光手段４Ａを採用することができる。
具体的には、受光手段４Ａは、図６に示すように、合成光が照射される照射面８０と、合成光を複数の回折光とする所定の方向に沿って設けられる回折格子８１１と、を有する第２回折手段８１と、照射面８０において第２回折手段８１の回折格子８１１が設けられる所定の方向と直交する方向に沿って設けられる回折格子８２２を有し、第２回折手段８１による複数の回折光をさらに複数の回折光とする第３回折手段８２と、第３回折手段８２による複数の回折光の光路上に配置され、複数の回折光をそれぞれ位相の異なる複数の偏光にする複数の偏光子９１～９４と、複数の偏光子９１～９４のそれぞれに対応する複数の受光部４１Ａ～４４Ａと、を備える点で受光手段４と異なる。
【0066】
第２回折手段８１および第３回折手段８２は、第２回折部２２からの合成光を平均した非偏光の光として４つの回折光に分割する。
複数の偏光子９１～９４は、偏光レンズである。なお、複数の偏光子９１～９４は、入射した光を偏光することができればよく、どのようなものを用いて偏光してもよい。
受光手段４Ａは、複数の偏光子９１～９４に対向して同一面上に設けられている。第２回折手段８１および第３回折手段８２により分割された複数の回折光は、複数の偏光子９１～９４を透過すると、それぞれ位相の異なる偏光となる。具体的には、第１受光部４１Ａは、第１偏光子９１を介した位相が０度の光を受光する。第２受光部４２Ａは、第２偏光子９２を介した位相が９０度の光を受光する。第３受光部４３Ａは、第３偏光子９３を介した位相が１８０度の光を受光する。第４受光部４４Ａは、第４偏光子９４を介した位相が２７０度の光を受光する。
複数の偏光子９１～９４は、偏光レンズである。なお、複数の偏光子９１～９４は、入射した光を偏光することができればよく、どのようなものを用いて偏光してもよい。
受光手段４Ａは、複数の偏光子９１～９４に対向して同一面上に設けられている。第２回折手段８１および第３回折手段８２により分割された複数の回折光は、複数の偏光子９１～９４を透過すると、それぞれ位相の異なる偏光となる。具体的には、第１受光部４１Ａは、第１偏光子９１を介した位相が０度の光を受光する。第２受光部４２Ａは、第２偏光子９２を介した位相が９０度の光を受光する。第３受光部４３Ａは、第３偏光子９３を介した位相が１８０度の光を受光する。第４受光部４４Ａは、第４偏光子９４を介した位相が２７０度の光を受光する。
【0067】
演算手段は、複数の受光部４１Ａ～４４Ａが受光したそれぞれ位相の異なる複数の光から４相信号を取得し、４相信号に基づいて測定対象の移動の方向および測定対象の変位量を演算する。
このような構成により、受光手段４Ａは、複数の偏光子９１～９４に対向する同一面上に設けられているため、モジュール化することができる。また、前述の受光手段４のように光が照射される位置ごとに複数の受光部４１～４４を備える必要がないため、コスト削減を図るとともに省スペース化を図ることができる。
このような構成により、受光手段４Ａは、複数の偏光子９１～９４に対向する同一面上に設けられているため、モジュール化することができる。また、前述の受光手段４のように光が照射される位置ごとに複数の受光部４１～４４を備える必要がないため、コスト削減を図るとともに省スペース化を図ることができる。
【0068】
なお、受光手段４，４Ａでは、複数の受光部４１～４４，４１Ａ～４４Ａを備えて複数の光を受光し、演算手段は、４相信号を取得して測定対象の変位量を演算していた。しかしながら、受光手段は、回折手段を介した光を受光することができればどのような受光手段を採用してもよく、演算手段は、回折手段の移動にともない、受光手段が受光する合成光による干渉信号の変化に基づき測定対象の変位量を演算することができれば、どのように測定対象の変位量を演算してもよい。
また、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、第１の１／４波長板１１を備えていたが、受光手段４，４Ａを採用しない等の場合には、第１の１／４波長板１１を備えなくてもよい。
また、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、第１の１／４波長板１１を備えていたが、受光手段４，４Ａを採用しない等の場合には、第１の１／４波長板１１を備えなくてもよい。
【0069】
このような第１実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）光学式変位センサ１，１ａ～１ｃにおける回折手段２は、折返し反射手段６を介することで、光源３から入射した光を反射手段５，５ａ～５ｂに向かって出射する際と、反射手段５，５ａ～５ｂから入射した光を折返し反射手段６に向かって出射する際と、折返し反射手段６から入射した光を反射手段５，５ａ～５ｂに向かって出射する際と、反射手段５，５ａ～５ｂから入射した光を受光手段４に向かって出射する際と、合計４回、光を回折している。光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、光源３からの光を回折手段２で４回回折し、一度反射手段５，５ａ～５ｂで反射した第１光および第２光を折返し反射手段６を介して先の反射時とは逆の光路を辿らせることで、反射手段５，５ａ～５ｂが角度誤差を有することによる光の進行方向の変動を相殺している。これにより、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、反射手段５，５ａ～５ｂが有する角度誤差により生じる第１光および第２光の光路のズレや受光手段への照射位置の変動を相殺することができる。光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、受光手段４に照射される合成光を構成する第１光と第２光とがオフセットし、合成光のオーバーラップ量が減少することを抑制することができる。
したがって、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、受光手段４に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
（１）光学式変位センサ１，１ａ～１ｃにおける回折手段２は、折返し反射手段６を介することで、光源３から入射した光を反射手段５，５ａ～５ｂに向かって出射する際と、反射手段５，５ａ～５ｂから入射した光を折返し反射手段６に向かって出射する際と、折返し反射手段６から入射した光を反射手段５，５ａ～５ｂに向かって出射する際と、反射手段５，５ａ～５ｂから入射した光を受光手段４に向かって出射する際と、合計４回、光を回折している。光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、光源３からの光を回折手段２で４回回折し、一度反射手段５，５ａ～５ｂで反射した第１光および第２光を折返し反射手段６を介して先の反射時とは逆の光路を辿らせることで、反射手段５，５ａ～５ｂが角度誤差を有することによる光の進行方向の変動を相殺している。これにより、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、反射手段５，５ａ～５ｂが有する角度誤差により生じる第１光および第２光の光路のズレや受光手段への照射位置の変動を相殺することができる。光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、受光手段４に照射される合成光を構成する第１光と第２光とがオフセットし、合成光のオーバーラップ量が減少することを抑制することができる。
したがって、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、受光手段４に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
【0070】
（２）光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、分割手段２０で分割され回折手段２を介した第１光および第２光を第１反射部５１，５１ａ～５１ｂから第２反射部５２，５２ａ～５２ｂの順に反射し、折返し反射手段６にて反射された第１光および第２光を第２反射部５２，５２ａ～５２ｂから第１反射部５１，５１ａ～５１ｂの順に反射しているため、１個の反射手段５，５ａ～５ｂで第１光と第２光とに対応することができる。
したがって、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、分割手段２０にて分割された光に対応する光学部品の数を減らすことができるため、コスト削減を図ることができる。
（３）分割手段２０は、回折手段２が有する回折格子Ｍであるため、光源３からの光を分割するための光学部品を新たに設ける必要がない。したがって、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、回折手段２が有する回折格子Ｍを分割手段２０として兼用することができるため、コスト削減を図ることができる。
したがって、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、分割手段２０にて分割された光に対応する光学部品の数を減らすことができるため、コスト削減を図ることができる。
（３）分割手段２０は、回折手段２が有する回折格子Ｍであるため、光源３からの光を分割するための光学部品を新たに設ける必要がない。したがって、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、回折手段２が有する回折格子Ｍを分割手段２０として兼用することができるため、コスト削減を図ることができる。
【0071】
【0072】
図７は、第２実施形態に係る光学式変位センサ１Ａを示す概略図である。
前記第１実施形態では、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃにおける反射手段５，５ａ～５ｂは、分割手段２０で分割され回折手段２を介した第１光および第２光を第１反射部５１，５１ａ～５１ｂから第２反射部５２，５２ａ～５２ｂの順に反射し、折返し反射手段６にて反射された第１光および第２光を第２反射部５２，５２ａ～５２ｂから第１反射部５１，５１ａ～５１ｂの順に反射していた。また、反射手段５，５ａ～５ｂは、１個の光学部品であるプリズムであった。
前記第１実施形態では、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃにおける反射手段５，５ａ～５ｂは、分割手段２０で分割され回折手段２を介した第１光および第２光を第１反射部５１，５１ａ～５１ｂから第２反射部５２，５２ａ～５２ｂの順に反射し、折返し反射手段６にて反射された第１光および第２光を第２反射部５２，５２ａ～５２ｂから第１反射部５１，５１ａ～５１ｂの順に反射していた。また、反射手段５，５ａ～５ｂは、１個の光学部品であるプリズムであった。
【0073】
第２実施形態における光学式変位センサ１Ａは、折返し反射手段６を備えず、反射手段５Ａは、第１反射手段５１Ａと第２反射手段５２Ａを備える点で前記第１実施形態と異なる。
また、前記第１実施形態では、分割手段２０は、回折手段２が有する回折格子Ｍであった。具体的には、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、回折手段２に設けられた回折格子Ｍのうち、光源３からの光が照射される領域内に設けられた回折格子Ｍを分割手段２０としていた。
第２実施形態では、光学式変位センサ１Ａの分割手段２０Ａは、光源３からの光を互いに異なる２つの光に分割するビームスプリッタである点で前記第１実施形態と異なる。
具体的には、分割手段２０Ａは、偏光ビームスプリッタであり、光源３からの光を、Ｓランダム偏光の光であるＳ偏光と、Ｐランダム偏光の光であるＰ偏光と、の２つの偏光成分に分離する。そして、分割手段２０Ａは、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する。
また、前記第１実施形態では、分割手段２０は、回折手段２が有する回折格子Ｍであった。具体的には、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃは、回折手段２に設けられた回折格子Ｍのうち、光源３からの光が照射される領域内に設けられた回折格子Ｍを分割手段２０としていた。
第２実施形態では、光学式変位センサ１Ａの分割手段２０Ａは、光源３からの光を互いに異なる２つの光に分割するビームスプリッタである点で前記第１実施形態と異なる。
具体的には、分割手段２０Ａは、偏光ビームスプリッタであり、光源３からの光を、Ｓランダム偏光の光であるＳ偏光と、Ｐランダム偏光の光であるＰ偏光と、の２つの偏光成分に分離する。そして、分割手段２０Ａは、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する。
【0074】
図７に示すように、分割手段２０Ａは、光源３から照射された光を第１光と第１光とは異なる第２光とに所定の分割点Ｐ１において分割する。また、分割手段２０Ａは、回折格子Ｍが配置される回折手段２の面と直交する分割点Ｐ１を含む平面９で面対称となる方向に第１光および第２光をそれぞれ出射する。なお、分割手段２０Ａは、分割点Ｐ１を含む平面９で面対称となる方向に第１光および第２光をそれぞれ出射できればよいため、偏光ビームスプリッタと非偏光ビームスプリッタとのどちらを採用してもよく、また、他の光学部品を採用してもよい。
【0075】
第１反射手段５１Ａは、第１反射部５１０に対して所定の角度で設けられる第２反射部５２０を備える。第２反射手段５２Ａは、第１反射手段５１Ａとは異なる別部材であり、第１反射部５１０に対して第１の反射手段５１Ａにおける所定の角度と同じ角度で設けられる第２反射部５２０を備える。
第１反射手段５１Ａおよび第２反射手段５２Ａは、分割点Ｐ１を含む平面９を対称面として第１反射部５１０と第２反射部５２０との配置が面対称となるように設けられる。
第１反射手段５１Ａおよび第２反射手段５２Ａは、分割点Ｐ１を含む平面９を対称面として第１反射部５１０と第２反射部５２０との配置が面対称となるように設けられる。
【0076】
第１反射手段５１Ａの第１反射部５１０は、分割手段２０Ａから出射された第１光または第２光のいずれか一方を入射し第１反射手段５１Ａの第２反射部５２０に反射し、第２反射手段５２Ａの第１反射部５１０は、分割手段２０Ａから出射された第１光または第２光のいずれか他方を入射し第２反射手段５２Ａの第２反射部５２０に反射する。本実施形態では、第１反射手段５１Ａに入射する光を第１光として説明し、第２反射手段５２Ａに入射する光を第２光として説明する。また、以下の説明において、Ｐ偏光を第１光とし、Ｓ偏光を第２光として説明する。
【0077】
図８は、光学式変位センサ１Ａａにおいて反射手段５Ａａが角度誤差を有するときの光の光路を示す概略図である。具体的には、反射手段５Ａａは、第１反射部５１０と第２反射部５２０とが鋭角αに接続され、角度誤差を有している。
以下、光学式変位センサ１Ａ，１Ａａにおける光の光路について図７および図８に基づいて説明する。
図７および図８に示すように、先ず、光源３から照射された光は、分割手段２０Ａの分割点Ｐ１にて第１光であるＰ偏光と第２光であるＳ偏光とに分割される。第１光は、分割点Ｐ１にて透過し回折手段２に向かって反射される。第２光は、分割点Ｐ１にて反射し回折手段２に向かって反射される。
以下、光学式変位センサ１Ａ，１Ａａにおける光の光路について図７および図８に基づいて説明する。
図７および図８に示すように、先ず、光源３から照射された光は、分割手段２０Ａの分割点Ｐ１にて第１光であるＰ偏光と第２光であるＳ偏光とに分割される。第１光は、分割点Ｐ１にて透過し回折手段２に向かって反射される。第２光は、分割点Ｐ１にて反射し回折手段２に向かって反射される。
【0078】
次に、回折手段２で回折された第１光は、第１反射手段５１Ａにて平行、かつ、逆方向に反射され、再び回折手段２に入射する。具体的には、第１光は、第１反射手段５１Ａの第１反射部５１０に向かって回折される。第１反射手段５１Ａの第１反射部５１０で反射した第１光は、第１反射手段５１Ａの第２反射部５２０にて反射し、回折手段２に向かって照射される。
また、回折手段２で回折された第２光は、第２反射手段５２Ａにて平行、かつ、逆方向に反射され、再び回折手段２に入射する。具体的には、第２光は、第２反射手段５２Ａの第１反射部５１０に向かって回折される。第２反射手段５２Ａの第１反射部５１０で反射した第２光は、第２反射手段５２Ａの第２反射部５２０にて反射し、回折手段２に向かって照射される。
また、回折手段２で回折された第２光は、第２反射手段５２Ａにて平行、かつ、逆方向に反射され、再び回折手段２に入射する。具体的には、第２光は、第２反射手段５２Ａの第１反射部５１０に向かって回折される。第２反射手段５２Ａの第１反射部５１０で反射した第２光は、第２反射手段５２Ａの第２反射部５２０にて反射し、回折手段２に向かって照射される。
【0079】
反射手段５Ａを介した第１光および第２光は、回折手段２で回折され、分割手段２０Ａの平面９の合成点Ｐ２にて合成光となり、受光手段４に照射される。演算手段は、受光手段４が受光する合成光に基づいて測定対象の変位量を演算する。
ここで、反射手段５Ａが角度誤差を有しない場合、図７に示すように、分割点Ｐ１と合成点Ｐ２とは距離Ｓを有している。そして、反射手段５Ａａが鋭角αに形成され角度誤差を有する場合、図８に示すように分割点Ｐ１と合成点Ｐ２とは距離Ｓ１を有し、距離Ｓと比較して短い距離となっている。光学式変位センサ１Ａ，１Ａａは、反射手段５Ａ，５Ａａが有する角度誤差により生じる影響を、合成点Ｐ２を平面９上で移動させることで相殺することができる。
ここで、反射手段５Ａが角度誤差を有しない場合、図７に示すように、分割点Ｐ１と合成点Ｐ２とは距離Ｓを有している。そして、反射手段５Ａａが鋭角αに形成され角度誤差を有する場合、図８に示すように分割点Ｐ１と合成点Ｐ２とは距離Ｓ１を有し、距離Ｓと比較して短い距離となっている。光学式変位センサ１Ａ，１Ａａは、反射手段５Ａ，５Ａａが有する角度誤差により生じる影響を、合成点Ｐ２を平面９上で移動させることで相殺することができる。
【0080】
このような第２実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（４）光学式変位センサ１Ａ，１Ａａにおける第１反射手段５１Ａ，５１Ａａおよび第２反射手段５２Ａ，５２Ａａは、分割点Ｐ１を含む平面９を対称面として第１反射部５１０と第２反射部５２０との配置が面対称となるように設けられ、それぞれにおいて第１光と第２光とを第１反射部５１０から第２反射部５２０の順に光路を辿らせて反射している。これにより、光学式変位センサ１Ａ，１Ａａは、第１反射手段５１Ａ，５１Ａａおよび第２反射手段５２Ａ，５２Ａａが有する共通する角度誤差により生じる第１光および第２光の光路のズレや受光手段４への照射位置の変動を相殺することができる。したがって、光学式変位センサ１Ａ，１Ａａは、受光手段４に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
（５）光学式変位センサ１Ａ，１Ａａは、分割手段２０Ａにビームスプリッタを採用することで、前記第１実施形態の分割手段２０である回折格子Ｍを採用した場合と比較して光にロスが生じることを抑制できるため、測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
（４）光学式変位センサ１Ａ，１Ａａにおける第１反射手段５１Ａ，５１Ａａおよび第２反射手段５２Ａ，５２Ａａは、分割点Ｐ１を含む平面９を対称面として第１反射部５１０と第２反射部５２０との配置が面対称となるように設けられ、それぞれにおいて第１光と第２光とを第１反射部５１０から第２反射部５２０の順に光路を辿らせて反射している。これにより、光学式変位センサ１Ａ，１Ａａは、第１反射手段５１Ａ，５１Ａａおよび第２反射手段５２Ａ，５２Ａａが有する共通する角度誤差により生じる第１光および第２光の光路のズレや受光手段４への照射位置の変動を相殺することができる。したがって、光学式変位センサ１Ａ，１Ａａは、受光手段４に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
（５）光学式変位センサ１Ａ，１Ａａは、分割手段２０Ａにビームスプリッタを採用することで、前記第１実施形態の分割手段２０である回折格子Ｍを採用した場合と比較して光にロスが生じることを抑制できるため、測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
【0081】
【0082】
図９は、第３実施形態に係る光学式変位センサ１Ｂを示す斜視図である。
第３実施形態では、図９に示すように、光学式変位センサ１Ｂにおける分割手段２０Ｂは、前記第２実施形態と同様に偏光ビームスプリッタである点で前記第１実施形態と異なり、反射手段５は、前記第１実施形態と同様に１個の光学部品であるプリズムである点で前記第２実施形態と異なる。
また、光学式変位センサ１Ｂは、第１光と第２光を全反射して第１光と第２光の光路を所定の方向に変更する全反射手段１０を備える点で前記第１実施形態および前記第２実施形態と異なる。
第３実施形態では、図９に示すように、光学式変位センサ１Ｂにおける分割手段２０Ｂは、前記第２実施形態と同様に偏光ビームスプリッタである点で前記第１実施形態と異なり、反射手段５は、前記第１実施形態と同様に１個の光学部品であるプリズムである点で前記第２実施形態と異なる。
また、光学式変位センサ１Ｂは、第１光と第２光を全反射して第１光と第２光の光路を所定の方向に変更する全反射手段１０を備える点で前記第１実施形態および前記第２実施形態と異なる。
【0083】
具体的には、全反射手段１０は、分割手段２０Ｂである偏光ビームスプリッタの側面であり、分割手段２０Ｂにて分割された第１光と第２光とを回折手段２に向かって全反射したり、回折手段２を介した第１光と第２光とを折返し反射手段６に向かって全反射する。なお、分割手段２０Ｂである偏光ビームスプリッタの側面にて光が全反射しないとき等は、全反射手段１０は、偏光ビームスプリッタの側面ではなく、第１光と第２光との光路を変更できる位置に設けられるミラーやハーフミラー、ビームスプリッタ等であってもよい。要するに、全反射手段は、第１光と第２光を全反射して第１光と第２光の光路を所定の方向に変更することができれば、どのようなものが採用されてもよい。
【0084】
図１０は、光学式変位センサ１Ｂにおける光の光路を示す概略図である。
反射手段５の接続部５０は、前記第１実施形態ではＹ方向と平行となるように配置されていた。第３実施形態における反射手段５における第１反射部５１と第２反射部５２は、図１０に示すように、光を反射する反射面Ｈを備える。反射手段５は、第１反射部５１と第２反射部５２とのそれぞれの反射面Ｈを延長した延長面上における交線である第１の交線として接続部５０を有する。第１の交線である接続部５０は、分割点Ｐ１，Ｐ３および合成点Ｐ２，Ｐ４を含む平面９Ｂ上に配置される点で前記第１実施形態と異なる。
反射手段５の接続部５０は、前記第１実施形態ではＹ方向と平行となるように配置されていた。第３実施形態における反射手段５における第１反射部５１と第２反射部５２は、図１０に示すように、光を反射する反射面Ｈを備える。反射手段５は、第１反射部５１と第２反射部５２とのそれぞれの反射面Ｈを延長した延長面上における交線である第１の交線として接続部５０を有する。第１の交線である接続部５０は、分割点Ｐ１，Ｐ３および合成点Ｐ２，Ｐ４を含む平面９Ｂ上に配置される点で前記第１実施形態と異なる。
【0085】
第３実施形態における折返し反射手段６は、具体的には、図９に示すように、光を反射する第１反射板６１と、第１反射板６１に対して所定の角度を有して設けられる第２反射板６２と、第１反射板６１と第２反射板６２とのそれぞれを延長した延長面上における交線である第２の交線としての接続部６３と、を備える。折返し反射手段６は、第２の交線である接続部６３が第１の交線である接続部５０に対して直交する方向と平行に配置されている。
【0086】
分割手段２０Ｂは、図１０に示すように、回折格子Ｍが配置される回折手段２の面と直交する分割点Ｐ１，Ｐ３および合成点Ｐ２，Ｐ４を含む平面９Ｂで面対称となる方向に第１光および第２光をそれぞれ出射する。なお、分割手段２０Ｂは、分割点Ｐ１，Ｐ３および合成点Ｐ２，Ｐ４を含む平面９Ｂで面対称となる方向に第１光および第２光をそれぞれ出射できればよく、また、第１光と第２光とが回折手段２にて互いに干渉しなければよいため、偏光ビームスプリッタと非偏光ビームスプリッタとのどちらを採用してもよく、また、他の光学部品を採用してもよい。
【0087】
分割手段２０Ｂで分割された第１光と第２光は、１個の光学部品である反射手段５を介して、前記第２実施形態における第１反射手段５１Ａおよび第２反射手段５２Ａにおける光路と略同様の光路を辿り、受光手段４に照射される。すなわち、光学式変位センサ１Ｂは、第１の交線である接続部５０を平面９Ｂ上に配置することで、第２実施形態において平面９を対称面として面対称に配置される２個の反射手段５Ａ（第１反射手段５１Ａ，第２反射手段５２Ａ）を重ねて１個の反射手段５として用いている。これにより、光学式変位センサ１Ｂは、前記第２実施形態と同様の効果を得つつ反射手段の個数を減らし、コスト削減を図ることができる。また、光学式変位センサ１Ｂは、前記第１実施形態における折返し反射手段６を備えるため、折返し反射手段６を介して、回折手段２で第１光および第２光をそれぞれ４回回折することができる。したがって、光学式変位センサ１Ｂは、前記第２実施形態における光学式変位センサ１Ａと比較して、安定的に変位量を検出することができる。
【0088】
以下、光学式変位センサ１Ｂにおける光の光路について図１０に基づいて説明する。なお、図１０では、説明の都合上、Ｐ偏光を破線で表し、Ｓ偏光を実線で表している。
図１０に示すように、光源３から照射された光は、分割手段２０Ｂの分割点Ｐ１にて第１光であるＰ偏光と第２光であるＳ偏光とに分割される。第１光は、分割点Ｐ１にて透過し、全反射手段１０で回折手段２に向かって反射される。第２光は、分割点Ｐ１にて反射し、さらに全反射手段１０で回折手段２に向かって反射される。
図１０に示すように、光源３から照射された光は、分割手段２０Ｂの分割点Ｐ１にて第１光であるＰ偏光と第２光であるＳ偏光とに分割される。第１光は、分割点Ｐ１にて透過し、全反射手段１０で回折手段２に向かって反射される。第２光は、分割点Ｐ１にて反射し、さらに全反射手段１０で回折手段２に向かって反射される。
【0089】
回折手段２に向かって反射された第１光および第２光は、回折格子Ｍにて回折され、反射手段５に出射される。第１光は、第１反射部５１から第２反射部５２の順に反射し、第２光は、第２反射部５２から第１反射部５１の順に反射し、再び回折手段２に向かって反射される。回折手段２に向かって反射された第１光および第２光は、回折格子Ｍにて回折され、全反射手段１０にて全反射されて合成点Ｐ２にて合成されて折返し反射手段６に向かって照射される。
【0090】
折返し反射手段６を介し、Ｙ方向にオフセットされた第１光および第２光は、分割点Ｐ３にて再び分割され、それぞれ全反射手段１０にて全反射し、回折手段２に向かって照射される。回折手段２に向かって反射された第１光および第２光は、回折格子Ｍにて回折され、反射手段５に出射される。第１光は、第２反射部５２から第１反射部５１の順に反射し、第２光は、第１反射部５１から第２反射部５２の順に反射し、再び回折手段２に向かって反射される。回折手段２に向かって反射された第１光および第２光は、回折格子Ｍにて回折され、全反射手段１０にて全反射されて合成点Ｐ４にて合成されて合成光として受光手段４に照射される。演算手段は、受光手段４が受光する合成光に基づき測定対象の変位量を演算する。
【0091】
このような第３実施形態においても、前記第１実施形態および前記第２実施形態における（１），（４），（５）と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（６）光学式変位センサ１Ｂは、第１光と第２光の光路を所定の方向に変更する全反射手段１０を備えるため、光学式変位センサ１Ｂ内の光の光路を自由に設計することができる。また、光学式変位センサ１Ｂは、全反射手段１０の配置によっては光学式変位センサ１Ｂの小型化を図ることができる。
（７）反射手段５の接続部５０は、平面９Ｂ上に配置されているため、前記第２実施形態において２個必要となった反射手段５Ａ（第１反射手段５１Ａ，第２反射手段５２Ａ）を１個の反射手段５にて対応することができる。したがって、光学式変位センサ１Ｂは、コスト削減を図ることができる。
（６）光学式変位センサ１Ｂは、第１光と第２光の光路を所定の方向に変更する全反射手段１０を備えるため、光学式変位センサ１Ｂ内の光の光路を自由に設計することができる。また、光学式変位センサ１Ｂは、全反射手段１０の配置によっては光学式変位センサ１Ｂの小型化を図ることができる。
（７）反射手段５の接続部５０は、平面９Ｂ上に配置されているため、前記第２実施形態において２個必要となった反射手段５Ａ（第１反射手段５１Ａ，第２反射手段５２Ａ）を１個の反射手段５にて対応することができる。したがって、光学式変位センサ１Ｂは、コスト削減を図ることができる。
【0092】
（８）光学式変位センサ１Ｂは、折返し反射手段６を備えることで、一度反射した第１光および第２光を折返し反射手段６を介して先の反射時とは逆の光路を辿らせて反射している。これにより、光学式変位センサ１Ｂは、反射手段５が有する角度誤差により生じる光の光路のズレや受光手段への変動を相殺することができる。光学式変位センサ１Ｂは、受光手段４に照射される合成光を構成する第１光と第２光とがオフセットし、合成光のオーバーラップ量が減少することを抑制することができる。
したがって、光学式変位センサ１Ｂは、受光手段４に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
したがって、光学式変位センサ１Ｂは、受光手段４に照射される合成光のオーバーラップ量を安定させつつ測定対象の変位量を高精度に検出することができる。
【0093】
（９）折返し反射手段９は、第２の交線である接続部６３が第１の交線である接続部５０に対して直交する方向と平行に配置されていること、第１光と第２光とを第１の交線である接続部５０と平行な方向にオフセットすることができる。これにより、光学式変位センサ１Ｂは、光源３と受光手段４とを同じ位置に配置することなく、入射する光と出射する光とが干渉することを防ぐことができる。また、光学式変位センサ１Ｂは、第１光と第２光との進行方向に新たな変動を生じさせることなく、反射手段５において第１の交線である接続部５０と平行な方向にオフセットして回折手段２に照射させることができる。したがって、光学式変位センサ１Ｂは、受光手段４にて受光される合成光を安定させ、高精度化を図ることができる。
【0094】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態を図１１に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第４実施形態を図１１に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【0095】
図１１は、第４実施形態に係る光学式変位センサ１Ｃにおける光の光路を示す斜視図である。
前記第１実施形態では、回折手段２は、光源３からの光を回折して透過させる透過型であった。
第４実施形態における光学式変位センサ１Ｃが備える回折手段２Ｃは、光源３からの光を回折して反射させる反射型である点で前記第１実施形態と異なる。なお、第４実施形態では、光学式変位センサ１Ｃは、測定方向に移動する測定対象の移動量を検出する直動センサとして機能する。
前記第１実施形態では、回折手段２は、光源３からの光を回折して透過させる透過型であった。
第４実施形態における光学式変位センサ１Ｃが備える回折手段２Ｃは、光源３からの光を回折して反射させる反射型である点で前記第１実施形態と異なる。なお、第４実施形態では、光学式変位センサ１Ｃは、測定方向に移動する測定対象の移動量を検出する直動センサとして機能する。
【0096】
以下、光学式変位センサ１Ｃにおける光の光路について図１１に基づいて説明する。なお、図１１において、回折格子Ｍは、説明の都合上、省略する。
先ず、図１１に示すように、光源３から照射された光は、分割手段２０Ｃの分割点Ｐ１にて第１光および第２光に分割されて回折し、分割点Ｐ１から反射手段５の第１反射部５１に照射される。
次に、第１光および第２光を入射した第１反射部５１は、第２反射部５２に向かって第１光および第２光を反射する。第２反射部５２は、入射した第１光および第２光を回折手段２Ｃに反射する。第２反射部５２にて反射した第１光および第２光は、回折手段２Ｃの回折格子Ｍ（後述する図１２参照）にて回折され、折返し反射手段６に向かって反射する。回折手段２Ｃを反射した第１光および第２光は、折返し反射手段６によりＹ方向にオフセットされるとともに、回折手段２Ｃを反射した際の第１光および第２光のそれぞれの光と平行、かつ、逆方向に回折手段２Ｃに向かって再帰性反射される。
先ず、図１１に示すように、光源３から照射された光は、分割手段２０Ｃの分割点Ｐ１にて第１光および第２光に分割されて回折し、分割点Ｐ１から反射手段５の第１反射部５１に照射される。
次に、第１光および第２光を入射した第１反射部５１は、第２反射部５２に向かって第１光および第２光を反射する。第２反射部５２は、入射した第１光および第２光を回折手段２Ｃに反射する。第２反射部５２にて反射した第１光および第２光は、回折手段２Ｃの回折格子Ｍ（後述する図１２参照）にて回折され、折返し反射手段６に向かって反射する。回折手段２Ｃを反射した第１光および第２光は、折返し反射手段６によりＹ方向にオフセットされるとともに、回折手段２Ｃを反射した際の第１光および第２光のそれぞれの光と平行、かつ、逆方向に回折手段２Ｃに向かって再帰性反射される。
【0097】
折返し反射手段６で再帰性反射された第１光および第２光は、回折手段２Ｃの回折格子Ｍにおいて再び回折されて反射手段５の第２反射部５２に反射する。第１光および第２光を入射した第２反射部５２は、第１光および第２光を第１反射部５１に向かって反射する。第１反射部５１は、第２反射部５２から入射した第１光および第２光を回折手段２Ｃに向かって反射する。第１反射部５１にて反射された第１光および第２光は、回折手段２Ｃの回折格子Ｍにて回折され合成光となり、受光手段４に向かって反射する。受光手段４は、反射手段５および折返し反射手段６を介した第１光および第２光からなる合成光を受光する。演算手段は、受光手段４が受光する合成光から測定対象の移動量を演算する。
【0098】
このような第４実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（１０）回折手段２Ｃは、反射型であることで、光学式変位センサ１Ｃを直動センサとして、効果的に機能させることができる。また、回折手段２Ｃは、反射型であることで、取りつける光学部品等の機器の設計のしやすさの観点から、透過型である場合と比較して、光学式変位センサ１Ｃを容易に設計することができる。
（１０）回折手段２Ｃは、反射型であることで、光学式変位センサ１Ｃを直動センサとして、効果的に機能させることができる。また、回折手段２Ｃは、反射型であることで、取りつける光学部品等の機器の設計のしやすさの観点から、透過型である場合と比較して、光学式変位センサ１Ｃを容易に設計することができる。
【0099】
〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態を図１２に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第５実施形態を図１２に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【0100】
図１２は、第５実施形態に係る光学式変位センサを示す斜視図である。
前記第３実施形態では、回折手段２は、光源３からの光を回折して透過させる透過型であった。また、１個の光学部品である反射手段５は、回折手段２を挟んで分割手段２０Ｂの反対側に配置されていた。
第５実施形態における光学式変位センサ１Ｄが備える回折手段２Ｃは、前記第４実施形態と同様に、光源３からの光を回折して反射させる反射型である点で前記第３実施形態と異なる。
前記第３実施形態では、回折手段２は、光源３からの光を回折して透過させる透過型であった。また、１個の光学部品である反射手段５は、回折手段２を挟んで分割手段２０Ｂの反対側に配置されていた。
第５実施形態における光学式変位センサ１Ｄが備える回折手段２Ｃは、前記第４実施形態と同様に、光源３からの光を回折して反射させる反射型である点で前記第３実施形態と異なる。
【0101】
また、第５実施形態における反射手段５Ｄは、１個の光学部品ではなく、反射面Ｈを備える第１反射部５１Ｄおよび第２反射部５２Ｄは、前記第３実施形態と比較した場合、回折手段２，２Ｃの回折手段Ｍが配置される面において、面対称となるように配置されている点で前記第３実施形態と異なる。具体的には、第１反射部５１Ｄおよび第２反射部５２Ｄは、板状のミラーであり、分割手段２０Ｂを通過する光を阻害しない位置に設けられている。第５実施形態では、光学式変位センサ１Ｄは、測定方向に移動する測定対象の移動量を検出する直動センサとして機能する。なお、第１反射部５１Ｄおよび第２反射部５２Ｄは、板状のミラーでなく、薄膜状の反射部材を採用してもよく、光を所定の方向に反射することができる反射部材であれば、どのようなものを採用してもよい。
【0102】
以下、光学式変位センサ１Ｄにおける光の光路について図１２に基づいて説明する。なお、図１２では、説明の都合上、Ｐ偏光を破線で表し、Ｓ偏光を実線で表している。
図１２に示すように、光源３から照射された光は、分割手段２０Ｂの分割点Ｐ１にて第１光であるＰ偏光と第２光であるＳ偏光とに分割される。第１光は、分割点Ｐ１にて透過し、全反射手段１０で回折手段２Ｃに向かって反射される。第２光は、分割点Ｐ１にて反射し、さらに全反射手段１０で回折手段２Ｃに向かって反射される。
図１２に示すように、光源３から照射された光は、分割手段２０Ｂの分割点Ｐ１にて第１光であるＰ偏光と第２光であるＳ偏光とに分割される。第１光は、分割点Ｐ１にて透過し、全反射手段１０で回折手段２Ｃに向かって反射される。第２光は、分割点Ｐ１にて反射し、さらに全反射手段１０で回折手段２Ｃに向かって反射される。
【0103】
回折手段２Ｃに向かって反射された第１光および第２光は、回折格子Ｍにて回折され、反射手段５Ｄに反射する。第１光は、第１反射部５１Ｄから第２反射部５２Ｄの順に反射し、第２光は、第２反射部５２Ｄから第１反射部５１Ｄの順に反射し、再び回折手段２Ｃに向かって反射される。回折手段２Ｃに向かって反射された第１光および第２光は、回折格子Ｍにて回折されて全反射手段１０に向かって反射し、全反射手段１０にて全反射されて合成点Ｐ２にて合成され、折返し反射手段６に向かって照射される。
【0104】
折返し反射手段６を介し、Ｙ方向にオフセットされた第１光および第２光は、分割点Ｐ３にて再び分割され、それぞれ全反射手段１０にて全反射し、回折手段２Ｃに向かって照射される。回折手段２Ｃに向かって反射された第１光および第２光は、回折格子Ｍにて回折され、反射手段５Ｄに反射する。第１光は、第２反射部５２Ｄから第１反射部５１Ｄの順に反射し、第２光は、第１反射部５１Ｄから第２反射部５２Ｄの順に反射し、再び回折手段２Ｃに向かって反射される。回折手段２Ｃに向かって反射された第１光および第２光は、回折格子Ｍにて回折されて全反射手段１０に向かって反射し、全反射手段１０にて全反射されて合成点Ｐ４にて合成され、合成光として受光手段４に照射される。演算手段は、受光手段４が受光する合成光から測定対象の移動量を演算する。
【0105】
このような第５実施形態においても、前記第３実施形態および前記第４実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【0106】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃ，１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは測定機器に設けられていたが、測定機器ではなく、その他のものに設けられていてもよい。すなわち、光学式変位センサがどのようなものに設けられるかは特に限定されるものではない。
このため、例えば前記第１実施形態の角度センサである光学式変位センサ１，１ａ～１ｂでは、測定対象は、回折手段２とは反射手段５を挟んで反対側（図２において紙面右側）に配置されていたが、測定対象は、回折手段２とは折返し反射手段６を挟んで反対側（図２において紙面左側）に配置されていてもよい。すなわち、測定対象は、Ｙ方向と平行なＹ軸を回動軸として回動すれば、どのような位置に配置されていてもよい。また、前記第２実施形態および前記第３実施形態における光学式変位センサ１Ａ，１Ｂは、角度センサであってもよいし、直動センサであってもよい。
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃ，１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは測定機器に設けられていたが、測定機器ではなく、その他のものに設けられていてもよい。すなわち、光学式変位センサがどのようなものに設けられるかは特に限定されるものではない。
このため、例えば前記第１実施形態の角度センサである光学式変位センサ１，１ａ～１ｂでは、測定対象は、回折手段２とは反射手段５を挟んで反対側（図２において紙面右側）に配置されていたが、測定対象は、回折手段２とは折返し反射手段６を挟んで反対側（図２において紙面左側）に配置されていてもよい。すなわち、測定対象は、Ｙ方向と平行なＹ軸を回動軸として回動すれば、どのような位置に配置されていてもよい。また、前記第２実施形態および前記第３実施形態における光学式変位センサ１Ａ，１Ｂは、角度センサであってもよいし、直動センサであってもよい。
【0107】
前記各実施形態では、光学式変位センサ１，１ａ～１ｃ，１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、±１次回折光から測定対象の変位量を検出していたが、光学式変位センサがどの光に基づき変位量を検出するかについては設計事項である。要するに、演算手段は、回折手段の移動にともない、合成光に基づき測定対象の変位量を演算することができればよい。
【0108】
前記第２実施形態では、分割手段２０Ａは、偏光ビームスプリッタであったが、非偏光ビームスプリッタであってもよい。要するに、分割手段は、光源からの光を互いに異なる２つの光に分割するビームスプリッタであればよい。
【産業上の利用可能性】
【0109】
以上のように、本発明は、光学式変位センサに好適に利用できる。
【符号の説明】
【0110】
１，１ａ～１ｃ，１Ａ，１Ａａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 光学式変位センサ
２，２Ｃ 回折手段
２０，２０Ａ～２０Ｂ 分割手段
３ 光源
４，４Ａ 受光手段
５，５ａ～５ｂ，５Ａ，５Ａａ，５Ｄ 反射手段
５１，５１Ｄ 第１反射部
５１Ａ 第１反射手段
５１０ 第１反射部
５２，５２Ｄ 第２反射部
５２Ａ 第２反射手段
５２０ 第２反射部
６ 折返し反射手段
Ｍ 回折格子
２，２Ｃ 回折手段
２０，２０Ａ～２０Ｂ 分割手段
３ 光源
４，４Ａ 受光手段
５，５ａ～５ｂ，５Ａ，５Ａａ，５Ｄ 反射手段
５１，５１Ｄ 第１反射部
５１Ａ 第１反射手段
５１０ 第１反射部
５２，５２Ｄ 第２反射部
５２Ａ 第２反射手段
５２０ 第２反射部
６ 折返し反射手段
Ｍ 回折格子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】