[其他]光學位移測量儀

無效

• 申請號: 85102930
• 申請日: 1985-04-13
• 公開（公告）號: CN1005217B
• 公開（公告）日: 1989-09-20
• 發明（設計）人: 谷口佳代子;土谷秀樹;外山正明
• 申請（專利權）人: 索尼磁尺株式會社
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 楊國勝

光學位移測量儀包含一個用作標度尺的可移動的衍射光柵；一個半導體激光器（１）：光檢測器（１０，１１）和能使被上述衍射光柵衍射的兩光束互相干涉的裝置（２，４，５，６，７），有了這種裝置，就能根據干涉信號的變化檢測出上述衍射光柵內的不規則性。激光器的輸出具有適當的相干性，能有選擇地使具有相同光通路長度的兩光束彼此互相干涉。

本發明敘述了一種應用光的干涉性原理，特別是應用了多模半導體激光器作為光源的，供測量標度尺位移的光學儀器。

在歐洲專利EP-0065429中公開了一種光學位移測量儀，它包括光柵、光源、光檢測器和一組能使光互相干涉的部件，這種儀器采用了燈式激光器作為光源，光源自身的精度較高，但也帶來一些問題，如，激光器的發熱對儀器中其它部件有不利影響，以及體積較大和價格昂貴等，這些問題的解決除了需用其它光源來代替燈式激光器以外還需要對儀器加以改進和調整，以便同光源的精度相適應，才能不降低精度或進一步提高精度。

在各種通過使衍射光發生干涉，使一個移動的衍射光柵作為一個標度尺，能檢測出一個衍射光柵的位置的變化（位移的長度）的用以測量位移的光學儀器中，已知的有在“日本的實用新案”出版社第81510/1982號或“日本特許”臨時出版物第191907/1983號中發表的一種儀器，其波長是基本上允許變化的，在這類儀器中，位移的檢測是通過利用同級和不同符號，正的和負的衍射光束之間的相干性來實現的。在“日本特許申請”第205956/1983號中發表了另一類儀器，在這類儀器中，位移的檢測是通過利用一級衍射光束之間的相干性來實現的。

由于這類供測量位移用的儀器都設計得使其光學系統并不受諸如光源的波長在一定的允許范圍內變化產生的相消干涉等的影響。因而，這類儀器具有一個優點，那就是可以利用在波長穩定性方面有缺陷，但其價格不貴的半導體激光器。

然而，從另一方面來說，為了這些光學系統可以體現它們所應有的特征，有必要把儀器用這樣的方式來進行調整：使經過干涉儀中的光束分離器或衍射光柵分離，再經過衍射光柵的衍射，最后使之互相干涉的兩光束的光通路長度的變化始終相等。為什么有絕對光需要這樣做其理由如下：如果其光通路長度互相有差異，在由于衍射光柵的位移而產生相位變化的同時，波長的變化也將引起相位變化，而衍射光柵位移所引起的相位變化才有待測量的。這樣，就會產生測量上的誤差。

為了避免這種情況，對上述的兩束光的光通路長度必須進行精確的調整，例如，當在沒有溫度補償的情況下使用一個半導體激光裝置時，其精度范圍應控制在幾十微米到幾百微米，當然不可能講得很全面，因為它不僅取決于所允許的和需要的精度范圍內波長的變化，而且取決于一周干涉信號所對應的衍射光柵的位移長度。

為此目的，已經考慮到為一種光學系統配置一種高精度的支撐物或一個定位的架子的必要性。前者花費較大，后者有一個所需的高精度的調整問題以及當固定裝置諸如螺絲等的松開時，在光學系統中常常會產生測量上的誤差問題。此外，在使用一個良好的相干光源例如一個單模激光等的情況下，就有必要在光學部件外安排一層價格較貴的無反射涂層。這是因為擔心由于來自光學部件表面不需要的反射光的疊加所引起的干涉信號相位的變化。盡管采用了這些針對性的措施，保持調整的精度在一定的范圍內還是困難的。

本發明就是為了解決進行測量時面臨的上述問題的，本發明的目的是提供一種光學位移測量裝置，這種裝置是通過檢測兩束光的光通路長度之間的差別和在不用任何特殊的高精度元件和作用的情況下調整光通路長度以及有選擇地使必要的光束互相干涉的辦法來排除先前工藝和技術上的障礙的。

為了達到這個目的，根據本發明，采用了一個適當相干的多模半導體激光器作為光源，測量一個衍射光柵衍射出的兩光束之間的干涉。

這樣，根據本發明，提供了一種光學式位移測量裝置，這種裝置的特征是，主要包含一個用作標度尺的可移動的衍射光柵;一個光源;光電檢測器和使由上述衍射光柵所衍射出的兩光束互相發生干涉的裝置，在這種裝置中，根據干涉信號的變化耒檢測上述衍射光柵的位移，該裝置中的輔助光源是一個具有適當的相干性，能使具有相同光通路長度的兩束必要的光束有選擇地互相干涉的多模半導體激光裝置。