(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ自己混合測定装置であって、
測定レーザビームを生成するためのレーザ空洞を持つレーザと、
レーザ強度又はレーザ強度と等価なパラメータを監視するための監視装置と、
前記監視装置により監視されたレーザ強度の周期的な変化を検出するための検出回路と、
前記レーザの光路に配置された回折素子であって、前記回折格子は、前記レーザ光の一部の向きを前記光路に沿って前記レーザ空洞へと戻すように変え、前記回折素子は、ブレーズド格子を有する周期構造をもつ反射回折格子であり、前記レーザ空洞に対して移動可能であり、前記周期構造は、入射レーザ光を部分ビームへと回折させ、前記周期構造が、エンコードされるデータを表すための変調を有し、前記周期構造の前記変調が、ブレーズ角を変化させることにより与えられる、回折素子と、
を有する、レーザ自己混合測定装置。
【請求項２】
前記レーザビームを前記回折素子の周期構造に合焦させる合焦素子を有する、請求項１に記載のレーザ自己混合測定装置。
【請求項３】
前記回折素子の表面は、入射レーザビームの向きに対して斜めに配置される、請求項１に記載のレーザ自己混合測定装置。
【請求項４】
入射面に対して垂直に延在する回折構造を持つ回折素子を有する、請求項１に記載のレーザ自己混合測定装置。
【請求項５】
前記レーザビームが前記回折素子の表面に対して斜めの角度で入射するように前記レーザビームを偏向させる偏向光学素子を有する、請求項１に記載のレーザ自己混合測定装置。
【請求項６】
前記回折素子は、ゼロ次以外の回折次数を持つ部分ビームがレーザ空洞へと戻るように向きを変えられるように配置された、請求項１に記載のレーザ自己混合測定装置。
【請求項７】
前記回折素子として構造化膜を有し、前記構造化膜は移動可能な部材に取り付けられた、請求項１に記載のレーザ自己混合測定装置。
【請求項８】
レーザとしてレーザダイオードを有し、監視装置として前記レーザと一体化されたフォトダイオードを有する、請求項１に記載のレーザ自己混合測定装置。
【請求項９】
前記回折素子は、入射レーザビームの向きに沿った成分を持つ向きに移動可能である、請求項１に記載のレーザ自己混合測定装置。
【請求項１０】
前記回折素子として２次元格子を有し、更に２つのレーザを有し、前記レーザの光路により定義される入射面と前記２次元格子とが或る角を為す、請求項１に記載のレーザ自己混合測定装置。
【請求項１１】
前記エンコードされたデータは絶対位置データである、請求項１に記載のレーザ自己混合測定装置。
【請求項１２】
レーザ自己混合測定装置を用いて変位関連パラメータを測定する方法であって、前記方法は、
レーザのレーザ空洞内において測定レーザビームを生成するステップと、
入射レーザ光を部分ビームへと回折させる周期構造を持ち、前記レーザ空洞に対して移動可能である回折素子により、レーザ光の一部の向きを変えて光路に沿って前記レーザ空洞へと戻すステップであって、前記回折素子が、ブレーズド格子の周期構造をもつ反射回折格子であり、前記周期構造が、エンコードされるデータを表すための変調を有し、前記周期構造の前記変調が、ブレーズ角を変化させることにより与えられている、ステップと、
監視装置を用いてレーザ強度又はレーザ強度と等価なパラメータを監視するステップと、
検出回路を用いて前記監視装置により監視されたレーザ強度の周期的な変化を検出し、前記検出されたレーザ強度の周期的な変化から前記変位関連パラメータを算出するステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、光電子装置の分野に関する。より詳細には、本発明は、レーザ自己混合センサを用いた、距離又は速度のような変位関連パラメータの測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ自己混合は、外部空洞が得られるようにレーザの光路内に外部反射面が配置される場合に生じる。外部空洞の調整は、レーザ平衡条件の再調節に帰着し、従ってレーザ出力パワーの検出可能な変化に帰着する。これらの変化は、典型的には起伏又は振動の形をとり、半レーザ波長の距離にわたって外部反射面の変位の関数として反復する。起伏の周波数は、外部反射器の速度に比例する。レーザ自己混合に基づく測定装置は一般に、高い感度、従って高い精度を呈する。このことは、レーザ空洞に再入射する反射光がレーザ光の変調周波数を決定し、斯くしてレーザ空洞において増幅されるという事実に起因する。このようにして、レーザは位相感受性の検出器及び増幅器として動作する。従って、光フィルタのような付加的な手段又は干渉計のような複雑な装置なしで、高い受信器感度が得られる。例えば、レーザ自己混合装置は、米国特許US6,707,027B2より知られている。該装置は、反射面が光路に沿った動き成分を持つ場合に生じるドップラー位相シフトを利用している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、レーザ自己混合装置がランダム的に反射する面を持つ物体の速度又は距離を測定するために利用される場合には、反射される信号は、波長スケール構造及び／又は構成の変化により引き起こされる空間的に可変な反射率に強く依存する。このことは、例えば吸収性の又は黒い表面においてのみならず、ミラー、ガラス又は光沢のある表面のような非常に反射性の高い表面においても、低い又は消失した測定信号に帰着する非常に低い反射信号レベルに導き得る。このことは特に、反射ビームがレーザ空洞へと反射して戻されないような幾何を測定することにおいて成り立つ。
【０００４】
他の影響は、表面の波長スケール構造により引き起こされるスペックルパターンと呼ばれるものである。スペックルパターンは、強いランダム的な強度変化を生じ、更に自己混合信号振幅、周波数及び位相を変調させる。従って、スペックルパターンは、起伏又は振動信号を用いたパラメータ測定器に関するシステムの測定精度に影響を与える。
【０００５】
既知の装置による上述した問題に鑑み、本発明の目的は、レーザ自己混合装置の測定精度を改善することにある。本発明は、レーザ自己混合効果により、レーザに対する回折素子の変位、速度又は回転のような変位関連パラメータを測定するために、レーザのレーザ空洞へとレーザビームの一部を戻すよう向きを変えるための回折素子の使用に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のため、レーザ自己混合測定装置であって、
測定レーザビームを生成するためのレーザ空洞を持つレーザと、
レーザ強度又はレーザ強度と等価なパラメータを監視するための監視装置と、
前記監視装置により監視されたレーザ強度の周期的な変化を検出するための検出回路と、
前記レーザの光路に配置された回折素子であって、前記回折格子は、前記レーザ光の一部の向きを前記光路に沿って前記レーザ空洞へと戻すように変える回折素子と、
を有する、レーザ自己混合測定装置が提供される。前記回折素子は、入射レーザ光を部分ビームへと回折させる周期構造を持ち、前記レーザ空洞に対して移動可能である。
【０００７】
対応するレーザ自己混合測定装置を用いて変位関連パラメータを測定する方法は、
レーザのレーザ空洞内において測定レーザビームを生成するステップと、
入射レーザ光を部分ビームへと回折させる、特に格子のような周期構造を持ち、前記レーザ空洞に対して移動可能である回折素子により、レーザ光の一部の向きを変えて光路に沿って前記レーザ空洞へと戻すステップと、
監視装置を用いてレーザ強度又はレーザ強度と等価なパラメータを監視するステップと、
検出回路を用いて前記監視装置により監視されたレーザ強度の周期的な変化を検出し、前記検出されたレーザ強度の周期的な変化から前記変位関連パラメータを算出するステップと、
を有する。
【０００８】
拡散反射面の代わりの回折素子の目的は、入射レーザ光をレーザ空洞へと戻るように均一に反射し、それによりスペックルに関連する現象を除去するか又は少なくとも著しく抑制することである。
【０００９】
変位関連パラメータは、変位自体、速度即ち単位時間当たりの変位、例えば回転する部材の外周面のような表面の変位に対応する回転の角度、又は単位時間当たりの回転する部材の外周面の変位に対応する角速度であっても良い。回折構造は好適には、利用時にレーザビームにより最終的に照射される領域全体をカバーする。
【００１０】
レーザに対する回折素子の移動により引き起こされる位相シフトと組み合わせた自己混合効果を用いて変位に関連するパラメータを測定するために、該回折素子が入射レーザビームの向きに沿った成分を持つ向きに沿って移動可能である場合、有利である。このようにして、回折素子の移動が、外部空洞の調整をもたらし、回折された部分的なビームとの自己混合によりレーザ強度の起伏に帰着する。
【００１１】
原則的に、本発明は、自己混合効果が生じ得る全てのタイプのレーザに対して機能する。しかしながら、レーザとしてはレーザダイオードが特に好適である。なぜなら、レーザダイオードは小型で、コストが節約される装置であるからである。レーザダイオードは、端面発光レーザであっても良いし、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であっても良い。
【００１２】
本発明の好適な実施例によれば、監視装置として、レーザに一体化されたフォトダイオードが利用される。代替としては、外部フォトダイオードが利用されても良い。外部フォトダイオードは、非常に高い信号レベルを達成するために有利となり得る。この目的のため、フォトダイオードは、レーザ空洞へと戻るように向きを変えられない、回折素子から発せられた部分ビームの１つの光路に配置されても良い。該部分ビームもまた反射ビームであっても良い。
【００１３】
回折素子として構造化膜を用いることは、更に有利である。該膜又は箔は、変位関連パラメータが決定されるべき移動可能な部材に装着されても良い。特に、回折素子の構造的及び／又は機構的な要件は小さいという事実を鑑みると、安価な構造化プラスチック膜が利用され得る。更に、回折素子としてホログラフィック金属箔が利用されても良い。
【００１４】
ビームを回折素子へと集束させるために、付加的な合焦素子が好適には備えられる。特に、該合焦素子は、レーザビームを回折素子の周期構造へと合焦させても良い。
【００１５】
更に、該レーザ自己混合測定装置は、前記レーザビームが前記回折素子の表面に対して斜めの角度で入射するように前記レーザビームを偏向させる偏向光学素子を有しても良い。該構成は、レーザビームが移動する面に垂直に発せられ、該面が横方向に沿って移動するという単純な構成で、測定されるべき面に対するレーザの配置を可能とする。
【００１６】
該実施例は、レーザとしてＶＣＳＥＬと組み合わせたコンパクトな設計に、特に有利である。ＶＣＳＥＬ及び偏向素子を利用することは、移動する回折素子に平行に保持された回路基板にレーザが直接に装着されることを可能とする。更に、合焦素子及び偏向素子は、レーザビームに対して軸外に配置されたレンズを利用することにより、有利に組み合わせられ得る。
【００１７】
光路に沿った後方への回折を最適化するため、回折素子の周期構造は有利にも、ブレーズド格子を有しても良い。
【００１８】
更に、鏡面反射に基づくスペックル効果を除去するため、回折素子の表面は有利にも、入射レーザビームの向きに対して斜めに配置されても良い。
【００１９】
また、ゼロ次ではない回折次数を持つ部分ビームがレーザ空洞に戻るよう向きを変えられるように、レーザに対して回折素子を設計及び配置することが有利である。このことを達成するため、入射角αは有利にも、条件ｄ・ｓｉｎ（α）＝ｍ・λ／２を満たしても良い。本式において、ｄは格子ピッチ（即ち格子線又はその他の回折構造間の距離）を示す。更に、λはレーザ波長を示し、ｍは整数である。特に、光は光路に沿って後方に回折されるため、ｍは負であっても良い。
【００２０】
しかしながら、この条件が完全に合致される必要はない。強く一定な自己混合信号の利点は、入射レーザビームに対して後方に回折された部分ビームの逸脱が、該回折された部分ビームが少なくとも部分的にレーザ空洞に再び入るに十分なほど小さい限り、得られる。この点において、入射ビームとレーザ空洞へと後方に回折された部分ビームとの向きの逸脱を補償するため、合焦素子が有利である。具体的には、部分ビームの一部は、入射レーザビームのペンシルビームと回折された部分ビームとが重なる限り、依然としてレーザ空洞に再び入り得る。回折された部分ビームをレーザ空洞に戻るよう向きを変えるため、回折素子を、該回折素子の回折構造が入射面に垂直に延在するように配置することが、また有利である。しかしながら、ここでもまた、該条件は正確に満たされる必要はなく、回折構造は入射面の垂線に対して僅かに傾いていても良い。なぜなら、部分ビームは、該ビームが入射ビームと重なる限り、レーザ空洞へと向きを変えられるからである。
【００２１】
本発明は、非常に高い精度で、物体の距離及び動き（速度及び向きの両方）を測定するために利用され得る。回折素子は、平行移動及び／又は回転移動しても良い。一般的には、本発明は、干渉計に基づく装置又は高価なガラス規格等を利用する装置に対する、低コストの代替を提供する。本発明は、例えば軸又はベルトコンベヤのような閉じた面の回転といった、無限の距離を測定することもできる。本発明は既知の又は較正された機構的基準に限定されるものではなく、回折特性を伴ういずれの適度に平滑な面の動きをも検出することができる。
【００２２】
用途に応じて、平面内における変化する向きの動きに関連する変位関連パラメータが感知されても良い。この目的のため、回折素子として２次元格子と、２つのレーザとが利用されても良い。２次元格子とは、格子の面に沿った２つの一致しない向きに有効な格子構造を持つ格子を指す。例えば、該格子は、交差する線のグリッドの形状を持つ構造、即ち２つの１次元格子又は直線格子の組み合わせであっても良い。更に、点状格子が利用されても良い。格子に沿った任意の向きの動きを検出するため、レーザは、該レーザの光路により定義される入射面と２次元格子とが或る角を為すように配置される。更には、回折されるビームが各レーザについてのレーザ空洞へと向きを変えられるように格子を設計及び配置することが有利である。
【００２３】
角度、変位及び速度エンコーダとして、回転式、直線式、２Ｄ及び３Ｄ計測ツール及び機械における利用が考えられる。本発明は同様に、直線運動及び回転運動の両方に対して、高精度の機械加工ツールにおいて利用され得る。
【００２４】
更に、振動測定システム及び接触又は位置検出スイッチにおいて、非常に高感度な動きの検出が実現され利用され得る。
【００２５】
特に格子のような回折素子は、後方散乱されたレーザビームの明確で均一な強度を提供するのみならず、回折パターンの適切な変調により情報をエンコードする可能性をも提供する。このようにして、後方散乱されたレーザビームは、エンコードされた情報が自己混合信号からデコードされ得るようなパターンに従って変調される。
【００２６】
この点に関して非常に有用な例は、位置データ、特に絶対位置データをエンコードすることである。該情報をエンコードする１つの可能性は、ブレーズド格子のブレーズ角を変化させることである。一般的に、変調は位相、周波数及び／又は振幅の変調を含み得る。例えば、バーコードのような表現も利用され得る。
【００２７】
本発明の一態様によれば、変位関連パラメータを測定するためのレーザ干渉測定装置が提供され、該装置は、
測定レーザビームを生成するためのレーザ空洞を持つレーザと、
前記レーザの光路に配置された回折素子であって、前記回折素子は、入射レーザ光を部分ビームへと回折させる周期構造によって、前記レーザ光の一部を回折させ、前記レーザ空洞に対して移動可能である回折素子と、
前記回折素子において回折された回折部分ビームにより重ね合わせられたレーザ強度を監視するための監視装置と、
前記回折部分ビームとの前記レーザビームの干渉による、前記監視装置により監視されたレーザ強度の変化を検出するための検出回路と、
を有する。
【００２８】
本実施例は、自己混合センサ以外の変位関連パラメータを感知するための干渉センサをも含む。なぜなら、付加的な情報を搬送するように回折パターンが変調される、距離又は速度のような変位関連パラメータを測定するために反射器として回折面を用いる原理は、自己混合による振動の検出とは独立したものであるからである。例えば、自己混合センサの代わりに外部空洞センサが利用されても良い。一次レーザビーム又は該ビームの一部と移動する面から反射されたビームとの重ね合わせは、外部空洞センサにおけるレーザ空洞に外部的に重ね合わせられる。
【００２９】
本発明の以上の及び他の目的、態様及び利点は、図面を参照しながら為される以下の詳細な説明から、更に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】レーザ自己混合測定装置を模式的に示す。
【図２】回折素子を示す。
【図３】拡散反射面の自己混合信号を示す。
【図４】回折格子の自己混合信号を示す。
【図５】レーザ自己混合測定装置の更なる実施例を模式的に示す。
【図６】２つのレーザを備えた実施例の上面図を示す。
【図７】格子のブレーズ角の変調としてデータがエンコードされた、図２に示された回折格子の変形例を示す。
【図８】格子の位相変調としてデータがエンコードされた、図２に示された回折格子の更なる変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、例として、レーザ自己混合測定装置１の構成を示す。レーザ自己混合測定装置１は、
測定レーザビーム１０を生成するためのレーザ空洞９を持つレーザ３と、
レーザ強度又はレーザ強度と等価なパラメータを監視するための監視装置と、
該監視装置により監視されるレーザ強度の周期的な変化を検出するための検出回路１７と、
入射レーザ光を部分ビームへと回折させる周期構造を持ち、レーザの光路に配置された、回折素子と、
を有する。該回折素子は、レーザ光の一部を光路に沿ってレーザ空洞へと戻るように向きを変え、レーザ空洞９に対して移動可能である。
【００３２】
レーザ３の空洞９は、２つのブラッグ反射器５、７間に閉じ込められている。監視フォトダイオード１１は、後側ブラッグ反射器５の背後に配置されている。レーザ光の僅かな一部がブラッグ反射器５を通過し、フォトダイオード１１により監視されることができる。レーザ３は好適にはダイオードレーザである。
【００３３】
図示された装置は、回転する部材１５の回転速度又は回転の角度を測定するための構成である。この目的のため、構造化膜の形をとる回折素子２０が、該回転する部材の側面に備えられる。回転する部材１５が回転すると、該部材の側面及び該側面上の構造化膜がレーザ空洞９に対して移動する。具体的には、図１から分かるように、回折素子２０の面が、レーザビーム１０の入射点において入射レーザビーム１０の向きに対して斜めに配置されるように、レーザ３と回転する部材１５とが互いに対して配置される。このようにして、該回折素子は、該回転する部材の回転に際して、入射レーザビームの向きに沿った成分を持つ向きに移動する。具体的には、回転の感知に依存して、動きの成分が、レーザビーム１０に平行か又は逆平行となる。
【００３４】
更に、レーザ光の一部は、回折素子２０において反射又は散乱された後、光路に沿って向きを変えられ、再びレーザ空洞９に入る。入射レーザビームに平行又は逆平行な回折素子２０の動きの成分のため、レーザビーム１０のうち向きを変えられた一部の位相がシフトされる。該シフトは、生成されるレーザビームに対する時間変化する位相シフトを引き起こす。向きを変えられたレーザ光と生成されたレーザ光とはレーザ空洞９内で干渉し、変化する位相シフトがレーザ強度の振動を引き起こす。
【００３５】
一般に、単位時間当たりの振動の数は位相シフトの量に直接に対応し、従って入射レーザビーム１０の向きに沿った速度成分の値にも対応する。例えば外周面のような回転する部材の面の変位に対応する、及び従って回転の角度に対応するパラメータは、振動の数を計数することにより得られる。
【００３６】
レーザ強度はフォトダイオード１１により監視され、監視信号は検出回路１７に送られ、該回路においてレーザ強度の振動が検出され解析される。
【００３７】
該構成の感度を更に向上させるため、レンズ１２が光路に配置される。レンズ１２は、レーザビーム１０を、動作面即ち回折素子２０の構造に合焦させる。
【００３８】
図２は、図１に示された構成において有利に利用され得る構造化膜の形をとる回折素子２０の一部を示す。
【００３９】
本実施例によれば、回折素子２０は、エンボスされた格子２１を備えたプラスチック膜であっても良い。格子２１の小さなピッチ２１のため、入射レーザビームは、種々の次数の回折に対応する部分ビームへと分割される。格子線のピッチ２２及び入射レーザビームの向き２５に対する入射角αは、ゼロ次以外の回折次数を持つ部分ビームが、向き２６に沿ってレーザ空洞へと戻るように向きを変えられるように選択される。例えば、向き２６に沿って回折され戻されるビームは、−１次の部分ビームであり得る。入射ビームと向きを変えられた部分ビームとの一致を達成するため、条件ｄ・ｓｉｎ（α）＝ｍ・λ／２が満足されるべきであり、ここでｄは格子ピッチ２２である。しかしながら、向きを変えられた回折されたビームの少なくとも一部がレーザ空洞に入る限り、一定の逸脱は許容可能である。
【００４０】
図２に示されるようなブレーズド格子を利用することは有利である。格子線のブレーズド反射面のため、入射ビームの向きに反射された光は最大化される。それ故、測定システムの最大動作距離が増大させられる。
【００４１】
図３は、サンプルインデクスの関数として、移動する従来の拡散反射面から得られる自己混合信号を示す。サンプルが一定の時間間隔で記録されているため、横軸は時間軸も表している。自己混合信号は、レーザパワーの変量である。
【００４２】
図３から分かるように、レーザ信号は中間値のまわりに振動し、該値はそれ故縦座標における「０」を表している。周期的な振動は、入射レーザビームに平行又は逆平行な向きにおける面の動きの成分により引き起こされる位相シフトに起因している。更に、自己混合信号の振幅は、より長い時間スケールにおいて強いランダム的な変動を示している。該変動はスペックルパターンに起因するものであり、自己混合信号が特定の点において殆ど消失するほど強い。特にこれらの点において、測定精度が低下していることが明らかである。
【００４３】
比較のため、図４は、移動する拡散反射面の代わりに、移動する回折素子を用いることにより得られる自己混合信号の図を示す。
【００４４】
図４から明らかであるように、回折構造が、スペックルパターンに関連する強度変動を完全に又は少なくとも略完全に除去している。
【００４５】
回折構造は、入射レーザ光のレーザ空洞への一様な反射を実現し、それによりスペックル効果を除去している。更なる拡散反射が生じたとしても、向きを変えられた光の殆どが回折素子の規則的な構造における回折に起因する限りは、スペックル効果は依然として強く抑制されたままとなる。図４からも推定され得るように、振動振幅の変動は一般に、振動振幅の１／４よりも小さい。
【００４６】
図４からも分かるように、光強度の振動は正弦波ではない。振動の形状は、わずかに非対称である。該非対称性は、動きの向きを示す。強い自己混合信号のため、高い信号品質が達成され、振動の形状の評価を著しく容易化する。従って、向上した信頼性を伴って動きの向きを決定することが可能となる。
【００４７】
図５は、レーザ自己混合測定装置１の更なる実施例を示す。レーザ自己混合測定装置１は、向き２９に沿った回折素子２０の変位についての変位関連パラメータを決定するように設計されている。該変位関連パラメータは、変位自体、又は速度即ち単位時間当たりの変位であっても良い。本実施例においては、レーザ３は、検出回路１７のような更なる電子部品と共に回路基板２８に装着されている。回路基板２８は、回折素子２０及び格子２１の表面に平行に保持されている。本実施例のレーザ３は有利にもＶＣＳＥＬであっても良く、ＶＣＳＥＬチップが回路基板２８に直接に装着され、回路基板２８にレーザビーム１０が垂直に発せられても良い。図１に示された実施例と同様に、集光素子としてレンズ１２が、レーザ３の前方に配置される。レンズ１２は、発せられるレーザビーム１０に対して軸外に配置され、それによりレーザビーム１０は更に偏向され、斜めの角度で格子に当たる。
【００４８】
格子２１は、レーザビームを幾つかの回折ビームに分割する。ゼロ次以外の回折次数を持つ回折ビーム３１の１つは、レーザ空洞に戻るように向きを変えられる。図５に示されるように、発せられるレーザビーム１０と向きを変えられた回折された部分ビームとは、少なくとも部分的に重なり合う。
【００４９】
図１に示された実施例と同様に、光強度はレーザ３の内部監視フォトダイオードを用いて検出されても良い。図５に示されるように外部のフォトダイオード１１を用いることも可能である。該フォトダイオード１１は有利にも、別の回折された部分ビーム３１の光を受けるように回路基板に配置されても良い。
【００５０】
図６は、回折素子２０に沿った任意の横方向における変位を検出するように設定されたレーザ自己混合装置１の実施例の上面図である。２つのレーザ３００及び３０１が、この目的のために備えられる。回折素子２０は、２次元の網目状格子２１を有する。レーザ３００、３０１のレーザビーム１００及び１０１はレンズ１２０、１２１により合焦させられ、２つの異なる横方向で格子２１に入射する。従って、レーザ３００、３０１の光路により定義されるレーザビーム１００、１０１の入射面と２次元格子２１とが、或る角を為す。具体的には、図６において例として示される実施例におけるレーザ３００、３０１は、入射面が、格子２１の変位又は移動の垂直成分がレーザ３００、３０１により検出されるために適切な角度を為すように配置される。格子は２次元的に構成されているため、各レーザ３００、３０１について、入射ビームがそれぞれの光路に沿って戻される部分ビームへと分割されることが、いずれのレーザに対しても効果的である。この目的のため、該２次元格子は更に、いずれのレーザ３００、３０１についても、格子線がそれぞれの入射面に対して垂直に延在するように整合される。各レーザ３００、３０１は、レーザ３００、３０１の強度振動を監視するため、それぞれ監視フォトダイオード１１０及び１１１を備える。
【００５１】
図７は、図２に示された実施例の変形例を示す。本変形例によれば、回折素子の移動に際し、入射ビーム１０により走査される面の向きに沿って交番する領域２０１、２０２に格子２１が分割される。
【００５２】
図７から分かるように、領域２０２におけるブレーズ角２０４は、領域２０１内の格子線のブレーズ角２０１よりも僅かに小さい。このことは、回折されてレーザ空洞へと戻される部分ビームの強度も変化させる。従って、レーザ自己混合信号は振幅変調され、自己混合振動の振幅を評価することによりデータが容易に取り出され得る。領域２０１及び／又は２０２の幅を変化させることにより、絶対位置データのようなデータが、例えばバーコード方式で、容易にエンコードされ得る。他の可能性は、領域２０１、２０２のシーケンスにバイナリシーケンスを割り当てることである。勿論、ブレーズ角を変化させることによりデータをエンコードする、更なる可能が存在する。
【００５３】
図８は、図２に示された回折素子２０の更なる変形例を示す。図７に示された変形例と同様に、データは交番する領域２０１及び２０２により表される。しかしながら、図８に示された変形例においては、領域２０１及び２０２は、位相変調により区別される。この目的のため、領域２０２内の格子線は、領域２０１内の格子線を周期的に連続させることにより得られる位置に対して小さな距離２０５だけ僅かにシフトされている。
【００５４】
本発明の好適な実施例が添付図面において示され以上の記載において説明されたが、本発明は開示された実施例に限定されるものではなく、請求項に示される本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更が当業者に想到され得ることは理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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