(57)【要約】【課題】干渉計を用いて光学的に検出対象の位置を検出する位置検出装置において、検出対象の移動が例え揺れても正確に位置移動を検出できる位置検出装置を提供する。【解決手段】干渉計を用いて光学的に検出対象の位置を検出する位置検出装置において、光源の出射光を分岐する分岐手段と、平面ミラーで構成され、前記検出対象と共に移動し、前記分岐手段で分岐した光を受け、受けた光を回帰する回帰手段と、この回帰手段で回帰された光と、前記分岐手段で分岐された後、位置固定された光学系を通過した光とを干渉させ、干渉縞を生成する干渉手段と、前記干渉縞を検出する受光手段と、この受光手段の検出信号をもとに前記検出対象の位置と移動方向を算出する演算手段とを備えたことを特徴とする位置検出装置である。【選択図】      図１
2004191162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉計を用いて光学的に検出対象の位置を検出する位置検出装置において、
光源の出射光を分岐する分岐手段と、
平面ミラーで構成され、前記検出対象と共に移動し、前記分岐手段で分岐した光を受け、受けた光を回帰する回帰手段と、
この回帰手段で回帰された光と、前記分岐手段で分岐された後、位置固定された光学系を通過した光とを干渉させ、干渉縞を生成する干渉手段と、
前記干渉縞を検出する受光手段と、
この受光手段の検出信号をもとに前記検出対象の位置と移動方向を算出する演算手段と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記回帰手段は位置固定され、前記分岐手段、干渉手段、受光手段及び演算手段は検出対象と共に移動することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
干渉計を用いて光学的に検出対象の位置を検出する位置検出装置において、
レーザ光源と、
該レーザ光源の出射光を２方向に分岐する分岐手段と、
位置が固定されていて、前記分岐手段で分岐された一方の光を平行な第１及び第２光にする分離手段と、
前記検出対象と共に移動し、前記分離手段で生成された平行な第１及び第２光を受け、該受けた第１及び第２光を前記分離手段に戻す回帰手段と、
前記回帰手段により受けた第１及び第２光を１つの光に合成して前記分岐手段に戻す第１光学手段と、
前記分岐手段で分岐された他方の光を受け、該受けた他方の光を分岐手段へ戻す第２光学手段と、
前記第１及び第２光学手段により分岐手段へ戻された光どうしを干渉させて位相を検出して干渉縞を生成する位相板と、
前記位相板により形成された干渉縞の通過光を検出し、該検出した検出光量に応じた電気信号を出力する受光手段と、
前記受光手段で検出した電気信号に基づいて前記検出対象の位置と移動方向を演算して生成する演算手段と、
を具備してなる位置検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の位置検出装置において、
上記回帰手段は、前記平行な第１及び第２光を反射させる平面ミラーで形成したことを特徴とする位置検出装置。
【請求項５】
請求項３に記載の位置検出装置において、
上記位相板は、前記第１及び第２光学手段により前記分岐手段へ戻された光どうしが干渉して干渉縞が生じる位置に配置され、第１乃至第４透光スリットが形成されていて、該第１乃至第４透光スリットは干渉縞の配列方向に沿って所定のピッチＰ（Ｐは干渉縞のピッチ）で配列され、前記第１透光スリットに対して前記第２透光スリット、第３透光スリット及び第４透光スリットは位相がずれてＰ／４、Ｐ／２及び３Ｐ／４だけずれて形成され、
上記受光手段は、前記第１透光スリット、第２透光スリット、第３透光スリット及び第４透光スリットのそれぞれの通過光を検出し、該検出した検出光量に応じた電気信号を出力する第１受光手段、第２受光手段、第３受光手段及び第４受光手段からなることを特徴とする位置検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の位置検出装置において、
上記演算手段は、（第１受光手段の出力信号）−（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）−（第４受光手段の出力信号）なる減算を行う減算手段と、２つの減算信号を所定のしきい値と比較して２つのパルス信号に変換するコンパレータと、該コンパレータで変換した２つのパルス信号の位相関係から検出対象の移動方向を判別する方向判別手段と、該方向判別手段の判別結果に応じて前記パルス信号のパルス数をアップカウント又はダウンカウントをするアップダウンカウンタとからなる位置検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の位置検出装置において、
上記演算手段は、（第１受光手段の出力信号）＋（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）＋（第４受光手段の出力信号）なる加算を行う加算手段を有し、
上記コンパレータは、出力がローレベルからハイレベルに変わるしきい値とハイレベルからローレベルに変わるしきい値が異なるヒステリシスコンパレータであり、前記２つのしきい値の差となっているヒステリシス幅は前記加算手段の加算値に比例していることを特徴とする位置検出装置。
【請求項８】
請求項３に記載の位置検出装置において、
上記レーザ光源の外部温度を検出する第１温度センサと、
温度を変数とするレーザ光源の波長の関数式に前記温度センサの検出値を代入して波長を求め、該求めた波長をもとに位置検出の補正演算を行う温度補正演算手段と、
を具備したことを特徴とする位置検出装置。
【請求項９】
請求項３に記載の位置検出装置において、
装置が置かれた環境の気圧を検出する圧力センサと、
装置が置かれた環境の気温を検出する第２温度センサと、
圧力及び気温を変数とする光の波長の関数式に前記圧力センサ及び第２温度センサの検出値を代入して環境内における波長を求め、該求めた波長をもとに位置算出の補正演算を行う気圧補正演算手段と、
を具備したことを特徴とする位置検出装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の位置検出装置において、
一定周期毎に上記アップダウンカウンタのカウントが取込まれる第１記憶手段と、
該第１記憶手段に取込まれたカウントに前記温度補正演算手段並びに前記気圧補正演算手段から得られた波長λを乗算する乗算手段と、
（この乗算手段で求めた乗算値）／（１パルス当たりについて位置検出装置が制御対象を移動させる量）なる除算を行う除算手段と、
該除算手段で求めた除算値が一定周期毎に取込まれる第２記憶手段と、
（除算手段で求めた今回の周期における除算値）−（第２記憶手段に取込んでおいた前回の周期における除算値）なる減算を行う減算手段と、
該減算手段で求めた減算値に応じた数のパルスを出力するパルス出力回路と、を具備してなる位置検出装置。
【請求項１１】
干渉計を用いて光学的に検出対象の位置を検出する位置検出装置において、
レーザ光源と、
該レーザ光源の出射光を２方向に分岐する分岐手段と、
位置が固定されていて、前記分岐手段で分岐された一方の光を平行な第１及び第２光にする分離手段と、
前記検出対象と共に移動し、前記分離手段で生成された平行な第１及び第２光を受け、該受けた第１及び第２光を前記分離手段に戻す回帰手段と、
前記回帰手段により受けた第１及び第２光を１つの光に合成して前記分岐手段に戻す第１光学手段と、
前記分岐手段で分岐された他方の光を受け、該受けた他方の光を分岐手段へ戻す第２光学手段と、
前記第１及び第２光学手段により前記分岐手段へ戻された光どうしが干渉して干渉縞が生じる位置に配置され、干渉縞の配列方向に沿ってＰ／４（Ｐは干渉縞のピッチ）ずつ位相をずらして配列されていて、前記干渉縞の光量を検出し、該検出した検出光量に応じた電気信号を出力する第１受光手段乃至第４受光手段を有し、該第１乃至第４受光手段はＮ組（Ｎは２以上の整数）配列され、同一位相にある受光手段どうしが接続されている受光手段と、
前記受光手段で検出した電気信号に基づいて前記検出対象の移動方向を演算して生成する演算手段と、
を具備してなる位置検出装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の位置検出装置において、
上記回帰手段は、前記平行な第１及び第２光を反射させる平面ミラーで形成したことを特徴とする位置検出装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の位置検出装置において、
上記位相板は、前記第１及び第２光学手段により前記分岐手段へ戻された光どうしが干渉して干渉縞が生じる位置に配置され、第１乃至第４透光スリットが形成されていて、該第１乃至第４透光スリットは干渉縞の配列方向に沿って所定のピッチＰ（Ｐは干渉縞のピッチ）で配列され、前記第１透光スリットに対して前記第２透光スリット、第３透光スリット及び第４透光スリットは位相がずれてＰ／４、Ｐ／２及び３Ｐ／４だけずれて形成され、
上記受光手段は、前記第１透光スリット、第２透光スリット、第３透光スリット及び第４透光スリットのそれぞれの通過光を検出し、該検出した検出光量に応じた電気信号を出力する第１受光手段、第２受光手段、第３受光手段及び第４受光手段からなることを特徴とする位置検出装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の位置検出装置において、
上記演算手段は、（第１受光手段の出力信号）−（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）−（第４受光手段の出力信号）なる減算を行う減算手段と、２つの減算信号を所定のしきい値と比較して２つのパルス信号に変換するコンパレータと、該コンパレータで変換した２つのパルス信号の位相関係から検出対象の移動方向を判別する方向判別手段と、該方向判別手段の判別結果に応じて前記パルス信号のパルス数をアップカウント又はダウンカウントをするアップダウンカウンタとからなる位置検出装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の位置検出装置において、
上記演算手段は、（第１受光手段の出力信号）＋（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）＋（第４受光手段の出力信号）なる加算を行う加算手段を有し、
上記コンパレータは、出力がローレベルからハイレベルに変わるしきい値とハイレベルからローレベルに変わるしきい値が異なるヒステリシスコンパレータであり、前記２つのしきい値の差となっているヒステリシス幅は前記加算手段の加算値に比例していることを特徴とする位置検出装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載の位置検出装置において、
上記レーザ光源の外部温度を検出する第１温度センサと、
温度を変数とするレーザ光源の波長の関数式に前記温度センサの検出値を代入して波長を求め、該求めた波長をもとに位置検出の補正演算を行う温度補正演算手段と、
を具備したことを特徴とする位置検出装置。
【請求項１７】
請求項１１に記載の位置検出装置において、
装置が置かれた環境の気圧を検出する圧力センサと、
装置が置かれた環境の気温を検出する第２温度センサと、
圧力及び気温を変数とする光の波長の関数式に前記圧力センサ及び第２温度センサの検出値を代入して環境内における波長を求め、該求めた波長をもとに位置算出の補正演算を行う気圧補正演算手段と、
を具備したことを特徴とする位置検出装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の位置検出装置において、
一定周期毎に上記アップダウンカウンタのカウントが取込まれる第１記憶手段と、
該第１記憶手段に取込まれたカウントに前記温度補正演算手段並びに前記気圧補正演算手段から得られた波長λを乗算する乗算手段と、
（この乗算手段で求めた乗算値）／（１パルス当たりについて位置検出装置が制御対象を移動させる量）なる除算を行う除算手段と、
該除算手段で求めた除算値が一定周期毎に取込まれる第２記憶手段と、
（除算手段で求めた今回の周期における除算値）−（第２記憶手段に取込んでおいた前回の周期における除算値）なる減算を行う減算手段と、
該減算手段で求めた減算値に応じた数のパルスを出力するパルス出力回路と、を具備してなる位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、干渉計を用いて光学的に検出対象の位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における位置検出装置は、図１１に示すように、位置が固定されている本体部１１１と、補正演算に使用する圧力センサ１１２と、第１温度センサ１１３と、検出対象１１４に配置してなるコーナーキューブ１１５とから構成されている。
【０００３】
本体部１１１は、レーザ光源１１６と、レーザ光源１１６の近傍に取り付けられた第３温度センサ１２８からの信号により温度を制御する温度制御手段１２９と、レーザ光源１１６からのレーザ光線を平行光線に変換するレンズ１３０と、レンズ１３０を通過したレーザ光線を直角方向に反射させるハーフミラー１３１と、ハーフミラー１３１で反射された反射光線を１８０度反転させる固定ミラー１３２と、ハーフミラー１３１を透過した透過光線が検出対象１１４と共に移動するコーナーキューブ１１５で反射され、この反射された光線をハーフミラー１３１で直角方向に反射させた透過戻り光線と固定ミラー１３２で反射された反射光線とを入力する透光スリットが形成されていて干渉縞が生成される位相板１２２と、位相板を通過した光を検出し、検出光量に応じた電気信号を出力する４分割フォトダイオード１２３と、この４分割フォトダイオード１２３で検出した検出信号から検出対象の位置を算出する演算手段１２４と、温度を変数とするレーザ光線の波長の関数式及び温度と圧力を変数とする光の波長の関数式を内蔵し、これらの関数式に第２温度センサ１２５、第１温度センサ１１３及び圧力センサ１１２の検出値を代入して波長を求め、求めた波長をもとに位置算出の補正演算を行う補正演算手段１２６と、補正演算手段１２６により得られた信号によりスケーリング演算を行い所定のパルス信号を出力するスケーリング演算手段１２７とから構成されている。
【０００４】
位相板１２２は、図１２に示すように、整列状態に形成された４個の第１乃至第４透光スリット１３６、１３７、１３８、１３９からなり、干渉縞の配列方向に沿ってピッチＰで配列され、干渉縞のピッチと第１及び第２透光スリット１３６、１３７に対して第３及び第４透光スリット１３８，１３９は位相がそれぞれＰ／４、Ｐ／２、３Ｐ／４だけずれて形成されている。
【０００５】
４分割フォトダイオード１２３は、図１３に示すように、４つのフォトダイオードである第１乃至第４フォトダイオード１４０、１４１、１４２、１４３に分割されており、それぞれの第１乃至第４フォトダイオード１４０、１４１、１４２、１４３は位相板１２２のそれぞれの第１乃至第４透光スリット１３６、１３７、１３８、１３９を通過した光を検出する位置に配置されている。
【０００６】
演算手段１２４は、４分割フォトダイオード１２３の検出信号から検出対象の位置を検出するものであり、（第１フォトダイオード１４０の出力信号―第３フォトダイオード１４２の出力信号）、（第２フォトダイオード１４１の出力信号―第４フォトダイオード１４３の出力信号）、の減算を行い、この減算で得た２つの信号を所定のしきい値と比較して２つのパルス信号に変換し、変換した２つのパルス信号の位相関係から検出対象１１４の移動方向を判別すると共に、パルス信号のパルス数をアップカウント又はダウンカウントする。
【０００７】
補正演算手段１２６は、温度を変数とするレーザ光線の波長の関数式に第１及び第２温度センサ１１３、１２５の検出値を代入して波長を求める。
今、温度変化により出射光の波長λ１がλ２に変化した場合に、演算手段１２４は検出対象が２ｘ・（λ２−λ１）／λ１だけ変位したと検出する。そこで、補正演算手段１２６は演算結果から２ｘ・（λ２−λ１）／λ１を減算する補正を行う。
【０００８】
スケーリング演算手段１２７は、検出位置に比例したパルス数のパルス信号をＮＣ装置等の位置制御装置に与えるものであり、ＮＣ装置は与えられたパルス数に応じて制御対象の位置を制御するためのパルス数を出力する。
位置検出装置内では検出対象がλ／２だけ移動する毎に１パルスが発生する。位置制御装置は、１パルスが与えられたときに一定量だけ制御対象を移動する。この移動量は、位置制御装置の仕様などによって決められている。位置検出装置の１パルス分に相当する距離と位置制御装置の１パルス分に相当する距離が異なるときに、位置検出装置内で発生したパルスをそのまま位置制御装置を与える検出対象の移動量と制御対象の移動量が異なる。これらの移動量の整合をとるためにスケーリング演算を行う。
【０００９】
このような構成からなる位置検出装置の動作について、図１１を参照して、以下説明する。
【００１０】
先ず、レーザ光源１１６の出射光はレンズ１３０を通過した後に、ハーフミラー１３１により透過光と反射光の２方向に分岐される。透過光はコーナーキューブ１１５で反射されてハーフミラー１３１へ戻る。反射光は固定ミラー１３２で反射されてハーフミラー１３１へ戻る。ハーフミラー１３１へ戻った光は、ハーフミラー１３１で反射及び透過される。反射光と透過光同士が干渉し、干渉縞を生成する。
【００１１】
生成された干渉縞に対して、演算手段１２４で、（第１フォトダイオード１４０の出力信号―第３フォトダイオード１４２の出力信号）、（第２フォトダイオード１４１の出力信号―第４フォトダイオード１４３の出力信号）、の減算を行う。
次に、この演算手段１２４で得られた２つの信号を、所定のしきい値と比較して２つのパルス信号に変換する。
次に、変換した２つのパルス信号の位相関係から検出対象１１４の移動方向を判別する。そして、方向判の判別結果に応じてパルス信号のパルス数をアップカウント又はダウンカウントする。
例えば、検出対象がＡ方向に移動したときにはアップダウンカウンタはアップカウントし、Ｂ方向に移動したときにはダウンカウントする。このアップダウンカウンタのカウントが検出対象１１４の検出位置になる。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−３４７３３８号公報  （第３頁  第１図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で説明した位置検出装置において、検出対象に搭載されたレーザ光線の回帰手段がコーナーキューブであったため、検出対象がレーザ光線の光軸に沿った方向に移動する場合のみ位置検出が可能であった。従って、２次元移動ステージのように必ずしもレーザ光軸に沿った方向に移動するとは限らない検出対象の位置検出はできないという問題がある。
【００１４】
従って、検出対象に搭載されるレーザ光線の回帰手段としてレーザ光線に沿った方向の移動に加えて、それ以外の移動の位置検出も行える構成の位置検出装置を提供することに解決しなければならない課題を有する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る位置検出装置は、次に示す構成にすることである。
【００１６】
（１）干渉計を用いて光学的に検出対象の位置を検出する位置検出装置において、
光源の出射光を分岐する分岐手段と、
平面ミラーで構成され、前記検出対象と共に移動し、前記分岐手段で分岐した光を受け、受けた光を回帰する回帰手段と、
この回帰手段で回帰された光と、前記分岐手段で分岐された後、位置固定された光学系を通過した光とを干渉させ、干渉縞を生成する干渉手段と、
前記干渉縞を検出する受光手段と、
この受光手段の検出信号をもとに前記検出対象の位置と移動方向を算出する演算手段と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。
【００１７】
（２）前記回帰手段は位置固定され、前記分岐手段、干渉手段、受光手段及び演算手段は検出対象と共に移動することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【００１８】
（３）位置検出装置は、干渉計を用いて光学的に検出対象の位置を検出する位置検出装置において、レーザ光源と、該レーザ光源の出射光を２方向に分岐する分岐手段と、位置が固定されていて、前記分岐手段で分岐された一方の光を平行な第１及び第２光にする分離手段と、前記検出対象と共に移動し、前記分離手段で生成された平行な第１及び第２光を受け、該受けた第１及び第２光を前記分離手段に戻す回帰手段と、前記回帰手段により受けた第１及び第２光を１つの光に合成して前記分岐手段に戻す第１光学手段と、前記分岐手段で分岐された他方の光を受け、該受けた他方の光を分岐手段へ戻す第２光学手段と、前記第１及び第２光学手段により分岐手段へ戻された光どうしを干渉させて位相を検出して干渉縞を生成する位相板と、前記位相板により形成された干渉縞の通過光を検出し、該検出した検出光量に応じた電気信号を出力する受光手段と、前記受光手段で検出した電気信号に基づいて前記検出対象の移動方向を演算して生成する演算手段と、を具備してなる位置検出装置。
【００１９】
（４）（３）に記載の位置検出装置において、上記回帰手段は、前記平行な第１及び第２光を反射させる平面ミラーで形成したことを特徴とする位置検出装置。
【００２０】
（５）（３）に記載の位置検出装置において、上記位相板は、前記第１及び第２光学手段により前記分岐手段へ戻された光どうしが干渉して干渉縞が生じる位置に配置され、第１乃至第４透光スリットが形成されていて、該第１乃至第４透光スリットは干渉縞の配列方向に沿って所定のピッチＰ（Ｐは干渉縞のピッチ）で配列され、前記第１透光スリットに対して前記第２透光スリット、第３透光スリット及び第４透光スリットは位相がずれてＰ／４、Ｐ／２及び３Ｐ／４だけずれて形成され、上記受光手段は、前記第１透光スリット、第２透光スリット、第３透光スリット及び第４透光スリットのそれぞれの通過光を検出し、該検出した検出光量に応じた電気信号を出力する第１受光手段、第２受光手段、第３受光手段及び第４受光手段からなることを特徴とする位置検出装置。
（６）（４）に記載の位置検出装置において、上記演算手段は、（第１受光手段の出力信号）−（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）−（第４受光手段の出力信号）なる減算を行う減算手段と、２つの減算信号を所定のしきい値と比較して２つのパルス信号に変換するコンパレータと、該コンパレータで変換した２つのパルス信号の位相関係から検出対象の移動方向を判別する方向判別手段と、該方向判別手段の判別結果に応じて前記パルス信号のパルス数をアップカウント又はダウンカウントをするアップダウンカウンタとからなる位置検出装置。
【００２１】
（７）（６）に記載の位置検出装置において、上記演算手段は、（第１受光手段の出力信号）＋（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）＋（第４受光手段の出力信号）なる加算を行う加算手段を有し、上記コンパレータは、出力がローレベルからハイレベルに変わるしきい値とハイレベルからローレベルに変わるしきい値が異なるヒステリシスコンパレータであり、前記２つのしきい値の差となっているヒステリシス幅は前記加算手段の加算値に比例していることを特徴とする位置検出装置。
【００２２】
（８）（３）に記載の位置検出装置において、上記レーザ光源の外部温度を検出する第１温度センサと、温度を変数とするレーザ光源の波長の関数式に前記温度センサの検出値を代入して波長を求め、該求めた波長をもとに位置検出の補正演算を行う温度補正演算手段と、を具備したことを特徴とする位置検出装置。
【００２３】
（９）（３）に記載の位置検出装置において、装置が置かれた環境の気圧を検出する圧力センサと、装置が置かれた環境の気温を検出する第２温度センサと、圧力及び気温を変数とする光の波長の関数式に前記圧力センサ及び第２温度センサの検出値を代入して環境内における波長を求め、該求めた波長をもとに位置算出の補正演算を行う気圧補正演算手段と、を具備したことを特徴とする位置検出装置。
【００２４】
（１０）（８）又は（９）に記載の位置検出装置において、一定周期毎に上記アップダウンカウンタのカウントが取込まれる第１記憶手段と、該第１記憶手段に取込まれたカウントに前記温度補正演算手段並びに前記気圧補正演算手段から得られた波長λを乗算する乗算手段と、（この乗算手段で求めた乗算値）／（１パルス当たりについて位置検出装置が制御対象を移動させる量）なる除算を行う除算手段と、該除算手段で求めた除算値が一定周期毎に取込まれる第２記憶手段と、（除算手段で求めた今回の周期における除算値）−（第２記憶手段に取込んでおいた前回の周期における除算値）なる減算を行う減算手段と、該減算手段で求めた減算値に応じた数のパルスを出力するパルス出力回路と、を具備してなる位置検出装置。
【００２５】
（１１）位置検出装置は、干渉計を用いて光学的に検出対象の位置を検出する位置検出装置において、レーザ光源と、該レーザ光源の出射光を２方向に分岐する分岐手段と、位置が固定されていて、前記分岐手段で分岐された一方の光を平行な第１及び第２光にする分離手段と、前記検出対象と共に移動し、前記分離手段で生成された平行な第１及び第２光を受け、該受けた第１及び第２光を前記分離手段に戻す回帰手段と、前記回帰手段により受けた第１及び第２光を１つの光に合成して前記分岐手段に戻す第１光学手段と、前記分岐手段で分岐された他方の光を受け、該受けた他方の光を分岐手段へ戻す第２光学手段と、前記第１及び第２光学手段により前記分岐手段へ戻された光どうしが干渉して干渉縞が生じる位置に配置され、干渉縞の配列方向に沿ってＰ／４（Ｐは干渉縞のピッチ）ずつ位相をずらして配列されていて、前記干渉縞の光量を検出し、該検出した検出光量に応じた電気信号を出力する第１受光手段乃至第４受光手段を有し、該第１乃至第４受光手段はＮ組（Ｎは２以上の整数）配列され、同一位相にある受光手段どうしが接続されている受光手段と、前記受光手段で検出した電気信号に基づいて前記検出対象の移動方向を演算して生成する演算手段と、を具備してなる位置検出装置。
【００２６】
（１２）（１１）に記載の位置検出装置において、上記回帰手段は、前記平行な第１及び第２光を反射させる平面ミラーで形成したことを特徴とする位置検出装置。
【００２７】
（１３）（１１）に記載の位置検出装置において、上記位相板は、前記第１及び第２光学手段により前記分岐手段へ戻された光どうしが干渉して干渉縞が生じる位置に配置され、第１乃至第４透光スリットが形成されていて、該第１乃至第４透光スリットは干渉縞の配列方向に沿って所定のピッチＰ（Ｐは干渉縞のピッチ）で配列され、前記第１透光スリットに対して前記第２透光スリット、第３透光スリット及び第４透光スリットは位相がずれてＰ／４、Ｐ／２及び３Ｐ／４だけずれて形成され、上記受光手段は、前記第１透光スリット、第２透光スリット、第３透光スリット及び第４透光スリットのそれぞれの通過光を検出し、該検出した検出光量に応じた電気信号を出力する第１受光手段、第２受光手段、第３受光手段及び第４受光手段からなることを特徴とする位置検出装置。
【００２８】
（１４）（１３）に記載の位置検出装置において、上記演算手段は、（第１受光手段の出力信号）−（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）−（第４受光手段の出力信号）なる減算を行う減算手段と、２つの減算信号を所定のしきい値と比較して２つのパルス信号に変換するコンパレータと、該コンパレータで変換した２つのパルス信号の位相関係から検出対象の移動方向を判別する方向判別手段と、該方向判別手段の判別結果に応じて前記パルス信号のパルス数をアップカウント又はダウンカウントをするアップダウンカウンタとからなる位置検出装置。
【００２９】
（１５）（１４）に記載の位置検出装置において、上記演算手段は、（第１受光手段の出力信号）＋（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）＋（第４受光手段の出力信号）なる加算を行う加算手段を有し、上記コンパレータは、出力がローレベルからハイレベルに変わるしきい値とハイレベルからローレベルに変わるしきい値が異なるヒステリシスコンパレータであり、前記２つのしきい値の差となっているヒステリシス幅は前記加算手段の加算値に比例していることを特徴とする位置検出装置。
【００３０】
（１６）（１１）に記載の位置検出装置において、上記レーザ光源の外部温度を検出する第１温度センサと、温度を変数とするレーザ光源の波長の関数式に前記温度センサの検出値を代入して波長を求め、該求めた波長をもとに位置検出の補正演算を行う温度補正演算手段と、を具備したことを特徴とする位置検出装置。
【００３１】
（１７）（１１）に記載の位置検出装置において、装置が置かれた環境の気圧を検出する圧力センサと、装置が置かれた環境の気温を検出する第２温度センサと、  圧力及び気温を変数とする光の波長の関数式に前記圧力センサ及び第２温度センサの検出値を代入して環境内における波長を求め、該求めた波長をもとに位置算出の補正演算を行う気圧補正演算手段と、を具備したことを特徴とする位置検出装置。
【００３２】
（１８）（１６）又は（１７）に記載の位置検出装置において、一定周期毎に上記アップダウンカウンタのカウントが取込まれる第１記憶手段と、該第１記憶手段に取込まれたカウントに前記温度補正演算手段並びに前記気圧補正演算手段から得られた波長λを乗算する乗算手段と、（この乗算手段で求めた乗算値）／（１パルス当たりについて位置検出装置が制御対象を移動させる量）なる除算を行う除算手段と、該除算手段で求めた除算値が一定周期毎に取込まれる第２記憶手段と、（除算手段で求めた今回の周期における除算値）−（第２記憶手段に取込んでおいた前回の周期における除算値）なる減算を行う減算手段と、該減算手段で求めた減算値に応じた数のパルスを出力するパルス出力回路と、を具備してなる位置検出装置。
【００３３】
このように、レーザ光線の透過光を平行な第１及び第２光にして、検出対象に取付けられている平面ミラーで反射させるようにしたことにより、レーザ光線に沿った方向への移動に加えて、レーザ光線に沿わない方向の位置移動に対しても検出可能になる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る位置検出装置の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、従来技術で説明したものと同じものには同一符号を付与して説明する。
【００３５】
本願発明に係る位置検出装置は、図１に示すように、干渉計を用いて光学的に検出対象の位置を検出する位置検出装置であり、位置が固定されている本体部１１と、装置が置かれた環境の気圧を検出する圧力センサ１２と、装置が置かれた環境の気温を検出する第１温度センサ１３と、検出対象１４に配置してなる平面ミラー１５とから構成されている。
【００３６】
本体部１１は、レーザ光源１６と、このレーザ光源１６の出射光を２方向に分岐する分岐手段１７と、位置が固定されていて、分岐手段１７で分岐された一方の光を平行な第１及び第２光にする分離手段１８と、検出対象１４と共に移動し、分離手段１８で生成された平行な第１及び第２光を受け、この受けた第１及び第２光を分離手段に戻す回帰手段１９と、回帰手段１９により受けた第１及び第２光を１つの光に合成して分岐手段１７に戻す第１光学手段２０と、分岐手段１７で分岐された他方の光を受け、受けた他方の光を分岐手段１７へ戻す第２光学手段２１と、第１及び第２光学手段２０、２１により分岐手段１７へ戻された光どうしを干渉させて位相を検出して干渉縞を生成する位相板２２と、位相板２２により形成された干渉縞の通過光を検出し、この検出した検出光量に応じた電気信号を出力する受光手段２３と、受光手段２３で検出した電気信号に基づいて検出対象１４の移動方向を演算して生成する演算手段２４と、レーザ光源１６の外部温度を検出する第２温度センサ２５と、温度を変数とするレーザ光源１６の波長の関数式に第２温度センサ２５の検出値を代入して波長を求め、この求めた波長をもとに位置検出の補正演算を行う温度補正演算手段２６と、演算手段２４で生成したパルス信号による検出対象の移動距離の整合性をとったパルス信号を出力するスケーリング演算手段２７と、レーザ光源１６の温度を検出する第３温度センサ２８と、この第３温度センサ２８で測定した温度によりレーザ光源の温度を制御する温度制御手段２９とから構成されている。
【００３７】
分岐手段１７は、レンズ３０を通過した平行光線のＰ偏光に対して４５度傾けて配置したハーフミラー３１と、このハーフミラー３１で反射したＰ偏光を反射させる固定ミラー３２とからなる。
【００３８】
分離手段１８は、ハーフミラー３１を透過した透過光のうち、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッタ３３と、偏光ビームスプリッタ３３で反射されたＳ偏光を入光し、入射光軸と平行な方向へ戻す機能を有するコーナーキューブ３４と、偏光ビームスプリッタ３３を透過したＰ偏光の第１光、コーナーキューブ３４で反射され、偏光ビームスプリッタ３３で反射されるＳ偏光の第２光を入射して円偏光に変換して出射するλ／４板３５とからなる。
【００３９】
回帰手段１９は、検出対象１４と共に移動する平面ミラー１５に平行な第１及び第２光の円偏光を照射し、その照射した光の反射光を分離手段１８のλ／４板３５に戻す。
【００４０】
ここで、第１光学手段２０は、λ／４板３５に平行入射するＰ偏光及びＳ偏光を円偏光にして平面ミラー１５に照射し、その照射した円偏光の反射光を再度λ／４板３５に入光して、戻りＳ偏光とＰ偏光にし、このＰ偏光を偏光ビームスプリッタ３３で反射させコーナーキューブ３４で反射されて偏光ビームスプリッタ３３の戻りＰ偏光に合成されて通過してＰ偏光の戻り光として分岐手段１７に戻す。
【００４１】
第２光学手段２１は、第１光学手段２０により得られた戻り光（Ｐ偏光）を分岐手段１７であるハーフミラー３１で受け固定ミラー３２で反射された他方の光であるＰ偏光と同一方向にハーフミラー３１で反射して、干渉させる。
【００４２】
位相板２２は、第１及び第２光学手段２０、２１により分岐手段１７へ戻された光どうしが干渉して干渉縞が生じる位置に配置されており、その構成は、図３に示すように、平行整列状態に第１乃至第４透光スリット３６、３７、３８、３９が形成されていて、第１乃至第４透光スリット３６、３７、３８、３９のそれぞれのスリットは干渉縞の配列方向に沿って所定のピッチＰ（Ｐは干渉縞のピッチ）で配列され、第１透光スリット３６に対して第３透光スリット３８、第２透光スリット３７及び第４透光スリット３９は位相がずれてＰ／４、Ｐ／２及び３Ｐ／４だけずれて形成されている。
【００４３】
この位相板２２に生成された干渉縞のピッチＰは、次式で与えられる。
Ｐ＝λ／ｓｉｎθ……式（１）
λ；レーザ光線の出射光の波長
【００４４】
受光手段２３は、位相板２２の第１透光スリット３６、第２透光スリット３７、第３透光スリット３８及び第４透光スリット３９のそれぞれの通過光を検出する４分割フォトダイオードである第１乃至第４フォトダイオード４０、４１、４２、４３で形成されており、図４に示すように、この４分割フォトダイオードで検出した検出光量に応じた電気信号を出力する第１受光手段、第２受光手段、第３受光手段及び第４受光手段からなる。
【００４５】
第１受光手段は、第１透光スリット３６を通過した通過光を第１フォトダイオード４０で検出した検出光量に応じた電気信号を出力する。第２受光手段は、第２透光スリット３７を通過した通過光を第２フォトダイオード４１で検出した検出光量に応じた電気信号を出力する。第３受光手段は、第３透光スリット３８を通過した通過光を第３フォトダイオード４２で検出した検出光量に応じた電気信号を出力する。第４受光手段は、第４透光スリット３９を通過した通過光を第４フォトダイオード４３で検出した検出光量に応じた電気信号を出力する。
【００４６】
第１乃至第４透光スリット３６〜３９（図３参照）の位相はそれぞれＰ／４ずつずれているため、外乱光の影響も考慮すると、受光手段２３の第１〜第４フォトダイオード４０〜４３の出力Ｖ１〜Ｖ４は次のとおりになる。
【００４７】
Ｖ１＝Ｋ［１＋ｍｓｉｎ｛Ｘ・２π／（λ／２）｝］＋Ｋｎ……式（２）
Ｖ２＝Ｋ［１＋ｍｓｉｎ｛Ｘ・２π／（λ／２）｝］＋Ｋｎ……式（３）
Ｖ３＝Ｋ［１＋ｍｓｉｎ｛Ｘ・２π／（λ／２）｝］＋Ｋｎ……式（４）
Ｖ４＝Ｋ［１＋ｍｓｉｎ｛Ｘ・２π／（λ／２）｝］＋Ｋｎ……式（５）
【００４８】
演算手段２４は、図５に示すように、（第１受光手段の出力信号）−（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）−（第４受光手段の出力信号）なる減算を行う減算手段４４と、２つの減算信号を所定のしきい値と比較して２つのパルス信号に変換するコンパレータ４５と、このコンパレータ４５で変換した２つのパルス信号の位相関係から検出対象１４の移動方向を判別する方向判別手段４６と、この方向判別手段４６の判別結果に応じてパルス信号のパルス数をアップカウント又はダウンカウントをするアップダウンカウンタ４７とから構成されている。
【００４９】
減算手段４４は、次の減算を行う。
Ｖ１−Ｖ３＝２ｍＫｓｉｎ｛Ｘ・２π／（λ／２）｝……式（６）
Ｖ２−Ｖ４＝２ｍＫｓｉｎ｛Ｘ・２π／（λ／２）｝……式（７）
【００５０】
減算の結果、外乱光により発生した直流のノイズ成分Ｋｎがキャンセルされる。又、本体部１１と平面ミラー１５の距離に依存する直流オフセット分Ｋｎを取り除くことができる。
コンパレータ４５は、減算手段４４で得た２つの減算信号を所定のしきい値と比較して２つのパルス信号に変換する。
方向判別手段４６は、コンパレータ４５で変換した２つのパルス信号の位相関係から検出対象１４の移動方向を判別する。
アップダウンカウンタ４７は、方向判別手段４６の判断結果に応じてコンパレータ４５で変換したパルス信号のパルス数をアップカウント又はダウンカウントをする。例えば、検出対象１４がＡ方向に移動したときにはアップダウンカウンタ４７はアップカウントし、Ｂ方向に移動したときにはダウンカウントする。このアップダウンカウンタ４７のカウントが検出対象の検出位置になる。
【００５１】
温度補正演算手段２６は、温度を変数とするレーザ光線の波長の関数式に第１及び第２温度センサ１３、２５の検出値を代入して波長を求める。
今、温度変化により出射光の波長λ１がλ２に変化した場合に、温度補正演算手段２６は検出対象１４が２ｘ・（λ２−λ１）／λ１だけ変位したと検出する。
【００５２】
そこで、温度補正演算手段２６は演算結果から２ｘ・（λ２−λ１）／λ１を減算する補正を行う。
温度補正演算手段２６で用いる波長の算出式は次の式になる。
λ＝λｏ＋Ｋ／（１＋τｓ）・｛Ｔｓ（ｓ）−Ｔｒ（ｓ）｝……式（８）
λｏ；基準波長、Ｋ；温度補正ゲイン、τ；温度制御系の時定数、ｓ；ラプラス演算子、Ｔｓ；外部温度、Ｔｒ；レーザ光源の外周器の温度
【００５３】
温度Ｔｓは第２温度センサ２５で検出し、温度Ｔｒは第１温度センサ１３で検出する。
又、温度補正演算手段２６は、温度を変数とする光の波長の関数式及び圧力を変数とする光の波長の関数式に第１温度センサ１３及び圧力センサ１２の検出値を代入して波長を求め、求めた波長をもとに位置算出の補正演算を行う。
この補正演算は、気温、気圧等の変化によって空気屈折率が変わり、これによって光の波長が変化して生じる検出誤差を補正する演算である。
【００５４】
スケーリング演算手段２７は、位置検出装置で発生したパルス信号をＮＣ装置等の検出制御装置に与える際に、移動量の整合性をとるための演算を行うものである。
詳しく説明すると、位置検出装置は、検出位置に比例したパルス数のパルス信号をＮＣ装置等の位置制御装置に与える。ＮＣ装置は与えられたパルス数に応じて制御対象の位置を制御する。
従来技術で説明したように、位置検出装置内では検出対象１４がλ／２だけ移動する毎に１パルスが発生する。位置制御装置では、１パルスが与えられたときに一定量だけ制御対象１４を移動する。この移動量は、位置制御装置の仕様などによって決められている。位置検出装置の１パルス分に相当する距離と位置制御装置の１パルス分に相当する距離が異なるときに、位置検出装置内で発生したパルスをそのまま位置制御装置を与える検出対象の移動量と制御対象の移動量が異なる。これらの移動量の整合をとるためにスケーリング演算を行う。
【００５５】
図６はスケーリング演算手段２７の具体的構成を示した図であり、一定回転毎にアップダウンカウンタのカウントが取込まれるレジスタ５１と、レジスタ５１に取込まれたカウントに演算手段２４から得られた波長λを乗算する乗算手段５２と、（乗算手段５２で求めた乗算値）／（１パルス当たりについて位置検出装置が制御対象１４を移動させる量Ｎ）なる除算を行う除算手段５３と、除算手段５３で求めた除算値が一定周期毎に取込まれるレジスタ５４と、（除算手段５３で求めた今回の周期における除算値）−（レジスタ５４に取込んでおいた前回の周期における除算値）なる減算を行う減算手段５５と、減算手段５５で求めた減算値に応じた数のパルスを出力するパルス出力回路５６とから構成されている。
【００５６】
このような構成からなるスケーリング演算手段２７において、例えば、λ／２＝０．４２６μｍとすると、位置検出装置では検出対象１４が０．４２６μｍだけ移動する毎に１パルスが発生する。レジスタ５１に取込まれたカウントを“１００”とすると、乗算手段５２の乗算値は次の通りになる。
０．４２６μｍ×１００＝４２．６μｍ
１パルス当たりについて位置検出装置が制御対象１４を移動させる量Ｎ＝１μｍ／パルスとすると、除算手段５３の除算値は次のとおりになる。
４２．６μｍ÷１μｍ／パルス＝４２パルス
この除算では少数点以下の除算値は切捨てる。パルスが今回の周期における除算値となる。減算手段５５は、（４２パルス）−（レジスタ５４に取込んでおいた前回の周期における除算値、例えば、３９パルス）なる除算を行う。
【００５７】
パルス出力回路５６は、減算手段５５で求めた減算値だけの数のパルスを均等配分して位置検出装置に出力する。出力されたパルスを受けて位置検出装置は制御対象を移動させる。これによって、位置検出装置が検出した移動量と位置制御装置が制御する移動量の整合性がとれることになる。
【００５８】
以上説明したように、本願発明の位置検出装置において、特に、平行な第１及び第２光を平面ミラー１５で反射させるようにした構成にしたことにより、図２に示すように、平面ミラー１５がレーザー光線の軸の範囲に対して充分大きな面積をもっていれば、レーザ光線の軸に影響を与えることなく、よって、検出対象１４の位置検出を維持したまま、検出対象１４をレーザ光線の軸に対して垂直な方向（Ｃ、Ｄ方向）に移動させることが可能である。
【００５９】
又、図２に示すように、検出対象１４が移動中に平面ミラー１５の反射面がレーザ光線の軸に対してヨーイング方向、ピッチング方向に多少振れても、合波したレーザー光線同士の光軸間距離が変化するだけで合波角θは変化しないため、干渉縞が位相板２２上に生成されているかぎり検出対象１４の位置検出は維持される。
【００６０】
次に、上記構成による位置検出装置の動作について、図１を参照しながら、順に説明する。
（１）先ず、レーザ光源１６から出射されるレーザ光線は、偏光状態がＰ偏光（偏光面が紙面に含まれる）であり、レンズ３０により平行光に変換される。
（２）平行光線になったレーザ光線は、ハーフミラー３１により透過光と反射光に分岐される。
（３）このうち、反射光は固定ミラー３２により光線を折り曲げられて再びハーフミラー３１に戻される。このとき、固定ミラー３２の反射角は、ハーフミラー３１上での透過光との合波における合成角θを得るために調整されている。
（４）一方、ハーフミラー３１の透過光は、Ｐ偏光であるため次段に配置されている偏光ビームスプリッタ３３を通過する。
（５）偏光ビームスプリッタ３３を透過したレーザ光線は、λ／４板３５を透過することにより偏光状態をＰ偏光から円偏光に変換される。
（６）λ／４板３５を透過したレーザ光線は平面ミラー１５に入射し、反射の法則に従って反射される。
（７）平面ミラー１５により反射されたレーザ光線は、再びλ／４板３５を透過することにより偏光状態を円偏光からＳ偏光（偏光面が紙面に垂直）に変換される。
（８）Ｓ偏光に変換されたレーザ光線は、再び偏光ビームスプリッタに入射するが、前回と偏光状態が異なるため偏光ビームスプリッタ３３により反射される。
（９）偏光ビームスプリッタ３３で反射されたレーザー光線は、コーナーキューブ３４により入射光軸と同じ方向に反射される。
（１０）以降、レーザ光線は、偏光ビームスプリッタ３３での反射からλ／４板３５透過による偏光状態変換（Ｓ偏光→円偏光）から平面ミラー１５による反射からλ／４板３５透過による偏光状態変換（円偏光→Ｐ偏光）から偏光ビームスプリッタ３３透過を経て、再びハーフミラー３１に戻される。
（１１）ハーフミラー３１に戻された２つのレーザ光線は、それぞれさらに反射光と透過光に分岐される。
（１２）反射光若しくは透過光は合波角θで合波されており、この合波角θで決まる間隔の干渉縞が位相板２２上に生成される。
（１３）位相板２２に生成された干渉縞が、受光手段２３で、上記した式（２）〜式（５）に示す電気信号に変換され、その変換された信号が演算手段２４で上記の式（６）、（７）による減算され、方向の判別及びカウンタのカウントがなされる。
【００６１】
そして、このカウントが図６に示すスケーリング演算手段により整合性をとり、パルス出力をするのである。
【００６２】
次に、本発明の他の実施例について説明する。
図７は、本発明の他の実施例の要部構成図であり、干渉縞が生成される位置に配置されていて、検出光量に応じた電気信号を出力するフォトダイオードアレイ５７であり、このフォトダイオードアレイ５７は４つのフォトダイオードからなる。
【００６３】
４つのフォトダイオードは、干渉縞Ｓの配列方向に沿ってＰ／４ずつ位相をずらして配列されている。フォトダイオードの出力は、図４に示したフォトダイオードの出力Ｖ１〜Ｖ４（式（２）〜（４））と同様である。
この実施例では、４つのフォトダイオードを干渉縞の配列方向に沿ってＰ／４ずつ位相をずらして配列しているため、位相板が不要になる。
尚、フォトダイオードアレイは４×Ｎ（Ｎは２以上の整数）個のフォトダイオードを配列した構成にし、同一位相にあるフォトダイオードどうしを接続し、フォトダイオードの出力信号を平均化する構成にしてもよい。
【００６４】
次に、演算手段の他の実施例について、図面を参照して説明する。
演算手段２４Ａは、図８に示すように、（第１受光手段の出力信号）−（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）−（第４受光手段の出力信号）なる減算を行う減算手段４４と、（第１受光手段の出力信号）＋（第３受光手段の出力信号）、（第２受光手段の出力信号）＋（第４受光手段の出力信号）なる加算を行う加算手段５８と、２つの減算信号を２つのしきい値と比較して２つのパルス信号に変換するヒステリシスコンパレータ５９と、このヒステリシスコンパレータ５９で変換した２つのパルス信号の位相関係から検出対象１４の移動方向を判別する方向判別手段４６と、この方向判別手段４６の判別結果に応じてパルス信号のパルス数をアップカウント又はダウンカウントをするアップダウンカウンタ４７とから構成されている。
【００６５】
加算手段５８は、次に示す式（９）、式（１０）で与えられる信号についての演算を行う。
Ｖ１＋Ｖ３＝２（Ｋａ＋Ｋｎ）≒２Ｋ……式（９）
Ｖ２＋Ｖ４＝２（Ｋ  ＋Ｋｎ）≒２Ｋ……式（１０）
【００６６】
ヒステリシスコンパレータ５９は、減算信号からの検出誤差をなくすためのコンパレータである。
図９（Ａ）は式（６）及び式（７）で与えられた減算信号の波形図である。
ノイズの影響を考えない場合は、式（６）及び式（７）で与えられる減算信号は図９（Ａ）のｇ１に示すように正弦波信号になる。ところが、実際はレーザ光に入っているノイズ等によって正弦波信号ｇ１にノイズ信号ｇ２が重畳している。コンパレータ４５（図５参照）のしきい値をＴに設定すると、正弦波信号ｇ１（信号成分）がしきい値Ｔを１回しかよぎらないのにかかわらず、ノイズ信号ｇ２がしきい値Ｔを２回よぎる。これによって、図９（Ｂ）のＰ１、Ｐ２に示す誤パルスが発生し、検出誤差を生じる。この問題を解決するためのコンパレータとしてヒステリシスコンパレータ５９がある。
【００６７】
ヒステリシスコンパレータ５９は、図９（Ａ）に示すように、コンパレータの出力がローレベルからハイレベルに変わるしきい値ＴＨと、ハイレベルからローレベルに変わるしきい値ＴＬを設けている。
ヒステリシスコンパレータ５９では、入力信号がしきい値ＴＨを超え、出力が一旦ハイレベルになった後は、入力信号がしきい値ＴＬよりも低くならなければ出力はローレベルにならない。
出力がローレベルになった後についても同様である。これによって、ノイズ信号により誤パルスが発生することを防止している。
ヒステリシスコンパレータ５９はＯＰアンプを用いた公知な回路によって実現される。
【００６８】
ヒステリシスコンパレータ５９は、出力がローレベルからハイレベルに変わるしきい値とハイレベルからローレベルに変わるしきい値とハイレベルからローレベルに変わるしきい値が異なっていて、これらの２つのしきい値の差となっているヒステリシス幅は加算手段５８の式（９）、（１０）に示す加算値２Ｋに比例している。
【００６９】
図１０は図８に示す演算手段２４Ａの信号波形図である。
図１０は式（６）及び式（７）で与えられる減算信号の振幅とヒステリシス幅の関係を示した図である。式（６）及び式（７）に示すような減算信号の振幅は変数Ｋに比例している。
図８の演算手段２４Ａでは、ヒステリシスコンパレータ５９のヒステリシス幅は加算手段５８の加算値２Ｋに比例している。
このことから、図１０（Ａ）に示すように、減算信号の振幅が大きいとき（Ｋの値が大きいとき）は、ヒステリシス幅Ｈ１（しきい値ＴＨ１とＴＬ１の差によって与えられる幅）は大きくなる。
一方、図１０（Ｂ）に示すように、減算信号の振幅が小さいとき（Ｋの値が小さいとき）は、ヒステリシス幅Ｈ２（しきい値ＴＨ２とＴＬ２の差によって与えられる値）は小さくなる。
これによって、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ΔＸ１とΔＸ２が等しくなり、減算信号がしきい値をよぎる位置Ｘｔは一定に保持される。
【００７０】
変数Ｋは、本体部１１と平面ミラー１５（図１参照）の間の距離が長くなると減少し、減算信号の振幅も減少する。
もし、減算信号の振幅にかかわらずヒステリシス幅を一定にすると、減算信号の振幅の変化により減算信号がしきい値をよぎる位置が変わり、コンパレータが誤動作する。
しかし、ヒステリシス幅が減算信号の振幅に比例しているため、減算信号の振幅が変化しても減算信号がしきい値をよぎる位置は一定に保持される。これによって、減算信号の振幅の変化によるコンパレータの誤動作を防止でき、検出精度を向上できるのである。
【００７１】
なお、回帰手段１９を位置固定し、検出対象１４を本体部１１側に置き、検出対象１４は本体部１１と共に移動する構成にしてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明に係る位置検出装置は、検出対象に搭載されているレーザ光線の回帰手段に平面ミラーを用い、これに対応した干渉光学系を本体内部に配置したことにより、平面ミラーからの反射光が４分割フォトダイオードに入射する範囲内であれば、検出対象がレーザ光線に対して垂直方向に移動しても位置検出ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る位置検出装置の構成を略示的に示した構成図である。
【図２】同、平面ミラーの揺れに対する光線の方向を示した位置検出装置の構成図である。
【図３】同、位相板の構成を示す説明図である。
【図４】同、受光手段である４分割フォトダイオードを示した説明図である。
【図５】同、演算手段の構成を示したブロック図である。
【図６】同、スケーリング演算手段の構成を示したブロック図である。
【図７】同、フォトダイオードアレイの変形例を示した説明図である。
【図８】同、他の例の演算手段の構成を示したブロック図である。
【図９】同、フォトダイオードアレイで検出した信号波形図である。
【図１０】同、フォトダイオードアレイで検出した信号波形図をヒステリシスコンパレータで形成した信号波形図である。
【図１１】従来技術における位置検出装置の構成を示したブロック図である。
【図１２】従来技術における位相板の説明図である。
【図１３】従来技術における４分割フォトダイオードの説明図である。
【符号の説明】
１１      本体部
１２      圧力センサ
１３      第１温度センサ
１４      検出対象
１５      平面ミラー
１６      レーザ光源
１７      分岐手段
１８      分離手段
１９      回帰手段
２０      第１光学手段
２１      第２光学手段
２２      位相板
２３      受光手段
２４      演算手段
２４Ａ    演算手段
２５      第２温度センサ
２６      温度補正演算手段
２７      スケーリング演算手段
２８      第３温度センサ
２９      温度制御手段
３１      ハーフミラー
３２      固定ミラー
３３      偏光ビームスプリッタ
３４      コーナーキューブ
３５      λ／４板
３６      第１透光スリット
３７      第２透光スリット
３８      第３透光スリット
３９      第４透光スリット
４０      第１フォトダイオード
４１      第２フォトダイオード
４２      第３フォトダイオード
４３      第４フォトダイオード
４４      減算手段
４５      コンパレータ
４６      方向判別手段
４７      アップダウンカウンタ
５１      レジスタ
５２      乗算手段
５３      除算手段
５４      レジスタ
５５      減算手段
５６      パルス出力回路
５７      フォトダイオードアレイ
５８      加算手段
５９      ヒステリシスコンパレータ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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