JP2002090114A - 光スポット位置センサ及び変位測定装置 - Google Patents

光スポット位置センサ及び変位測定装置

Info

Publication number
JP2002090114A
JP2002090114A JP2001108185A JP2001108185A JP2002090114A JP 2002090114 A JP2002090114 A JP 2002090114A JP 2001108185 A JP2001108185 A JP 2001108185A JP 2001108185 A JP2001108185 A JP 2001108185A JP 2002090114 A JP2002090114 A JP 2002090114A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
position sensor
light spot
spot position
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001108185A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Aoki
敏彦 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP2001108185A priority Critical patent/JP2002090114A/ja
Priority to DE10133266A priority patent/DE10133266A1/de
Priority to GB0116745A priority patent/GB2369184B/en
Priority to US09/899,911 priority patent/US6838688B2/en
Publication of JP2002090114A publication Critical patent/JP2002090114A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組み立て状態を光学的に簡便に判定可能とし
た変位測定装置、及びその様な変位測定装置の組み立て
状態の判定等に適用して有用な光スポット位置センサを
提供する。 【解決手段】 光学式エンコーダは、スケール５０とこ
れに相対移動可能に対向配置されたセンサヘッド５４と
を備えて構成される。センサヘッド５４のセンサ基板５
２には、インデックス格子５５と受光素子アレイ５６が
形成される。センサ基板５２にはまた、光スポット位置
センサ２と、スケール５０を介して光スポット位置セン
サ２に入射する光ビームを出力する光源５７とを搭載し
て、組み立て状態を検出する状態検出装置が構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光スポットの位
置検出を行うセンサ及びそれを用いた変位測定装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】光スポットの入射位置を検出するセンサ
を構成しようとする場合、例えば既存のＣＣＤなどのイ
メージセンサを用いることが考えられる。この種の光ス
ポット位置センサは、２つの部材のうちの一方に光ビー
ムを出力する光源と共に設けられ、光源から出力された
光ビームが他方の部材から反射されて光スポット位置セ
ンサに入射される。このときの入射位置で２つの部材の
傾きやギャップ等を検出することが理論的には可能であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た既存のＣＣＤを実際の変位測定装置に組み込んだ例は
ない。ＣＣＤを小型の変位測定装置のエンコーダ部分に
組み込もうとすると、サイズに制約があるため小型化す
ることができない、任意の形状にすることができない、
任意の受光ピクセルサイズにすることができない、コス
トが高くなる、実際の精度に影響されるといった問題が
生じる。
【０００４】この発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、サイズの制約がなく、任意の形状及び受光ピクセル
サイズとすることができ、精度の良い光スポット位置の
検出が可能な、コスト低減を図ることができる光スポッ
ト位置センサを提供することを目的とする。本発明はま
た、そのような光スポット位置センサを組み込むのに好
適な変位測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光スポッ
ト位置センサは、基板と、この基板上に堆積されて互い
に絶縁分離された半導体層により形成され、所定ピッチ
で配列された複数の受光素子とをを備えたことを特徴と
する。
【０００６】この発明において、光スポット位置センサ
が一次元位置を検出するものである場合には、複数の受
光素子は、一次元配列された受光素子アレイにより構成
される。また、光スポット位置センサが二次元位置を検
出するものである場合には、複数の受光素子は、基板上
に第１軸方向に配列された第１の受光素子アレイと、こ
の第１の受光素子アレイ上に層間絶縁膜を介して形成さ
れた、第１軸と直交する第２軸方向に配列された第２の
受光素子アレイとから構成される。
【０００７】この発明に係る変位測定装置は、測定軸に
沿ってスケール目盛りが形成されたスケールと、このス
ケールに対して測定軸方向に相対移動可能に取り付けら
れてスケール目盛りを読み取るセンサヘッドと、前記セ
ンサヘッドとスケールとの間の相対位置状態を光学的に
検出するために前記センサヘッドに搭載された状態検出
装置とを備えたことを特徴とする。
【０００８】状態検出装置は好ましくは、上述した光ス
ポット位置センサをセンサヘッドに設け、更にセンサヘ
ッドにスケールを介して光スポット位置センサに入射さ
れる光ビームを出力する光源とを備えることにより構成
される。
【０００９】光スポットの一次元或いは二次元位置を検
出するには、ＣＣＤイメージセンサやＭＯＳ型イメージ
センサがそのまま適用可能である。これらは、単結晶シ
リコン基板に受光ダイオードを配列形成すると共に、そ
れらの各受光ダイオードの出力を転送して取り出すため
のＣＣＤやＭＯＳ型スイッチを形成して構成される。一
次元位置を検出するのであれば、１ラインのＣＣＤのみ
で可能である。
【００１０】しかし、これらの既存のＣＣＤセンサやＭ
ＯＳセンサは、光スポットの位置検出に利用するには、
構造や製造プロセスが複雑であり、高価である。この発
明による光スポット位置センサは、適当な基板上に堆積
した半導体層を用いて互いに絶縁分離された受光素子ア
レイを形成して得られる。従って構造や製造プロセスも
簡単であり、任意の形状、大きさのものが容易に製造で
きる。そしてこの様な光スポット位置センサを用いて変
位測定装置に状態検出装置を組み込むことにより、セン
サヘッドとスケールの組み立て状態を簡便に判定するこ
とが可能になる。
【００１１】この他、本発明に係る変位測定装置は、測
定すべきワークと対向配置されて前記ワークの表面に沿
って前記ワークとは非接触に移動されるカンチレバー
と、このカンチレバーの先端に搭載された請求項１〜５
のいずれか1項記載の光スポット位置センサと、前記カ
ンチレバーの先端に搭載されて前記ワークを介して前記
光スポット位置センサに入射される光ビームを出力する
光源とを備えてなることを特徴とする。
【００１２】この場合、例えば前記光源から出力され前
記ワークを介して前記光スポット位置センサに入射され
る光ビームの前記光スポット位置センサでの検出位置に
基づいて前記ワークの表面性状を検出する検出手段を更
に備えたものであることが好ましい。
【００１３】この他、望ましくは前記カンチレバーに設
けられて前記カンチレバーの先端を前記ワークとの対向
方向又は前記カンチレバーのねじれ方向に変位させる変
位デバイスと、前記光源から出力され前記ワークを介し
て前記光スポット位置センサに入射される光ビームの前
記光スポット位置センサでの検出位置が常に一定の位置
となるように前記変位デバイスをフィードバック制御す
る変位制御手段と、この変位制御手段の前記変位デバイ
スへのフィードバック信号に基づいて前記ワークの表面
性状を検出する検出手段とを更に備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。図１は、一次元的な光スポッ
ト位置検出を行う光スポット位置センサ１の構成例を示
す平面図であり、図２はそのＡ−Ａ’断面図である。位
置センサ１は、基板１０上に、ストライプ状の受光素子
（フォトダイオード）ＰＤをｘ軸方向に配列形成してな
る受光素子アレイＰＤＡを有する。
【００１５】基板１０は、この例の場合ガラス基板等の
透明基板である。この基板１０上には共通下部電極とな
る透明電極１１が形成される。この透明電極１１上に、
ｐ型アモルファス半導体層１２，ｉ型アモルファス半導
体層１３，ｎ型アモルファス半導体層１４及び上部電極
１５を順次堆積し、これらの積層膜をパターニングする
ことにより、各フォトダイオードＰＤが絶縁分離され、
所定ピッチで配列される。受光素子アレイＰＤＡ上は保
護膜１６により覆われる。
【００１６】透明電極１１は、ＩＴＯ，ＳｎＯ２，Ｚｎ
Ｏ等から選ばれる。アモルファス半導体は代表的にはＳ
ｉであるが、ＣｄＳ，ＺｎＳ等、他の材料が用い得る。
またフォトダイオード構造は、ｐｉｎ構造の他、ｐｎ構
造であってもよい。
【００１７】この位置センサ１の場合、図１及び図２に
示すように、基板１０の裏面側から光スポットが入射さ
れる。このとき、受光素子アレイＰＤＡのどの受光素子
に出力が得られるかを検出することにより、光スポット
のｘ軸方向の入射位置がわかる。この位置検出は、各受
光素子ＰＤの端子を走査型検出回路２０ｘにより順次走
査して受光出力の有無を検出することにより、可能であ
る。なお光スポットの位置検出の分解能は、受光素子ア
レイＰＤＡの配列ピッチで決まる。測定しようとする光
スポットの直径をＤとしたとき、受光素子アレイＰＤＡ
の素子配列ピッチλは、少なくとも、λ／２≦Ｄとし、
好ましくはλ≦Ｄとする。直径Ｄが大き過ぎると、位置
検出が難しくなる。しかしその様な場合でも、複数の受
光素子の出力信号を二次元プロファイルとして捕らえ、
ガウス分布に当てはめて、このガウス分布から光スポッ
ト位置の中心位置を特定することができる。また、ガウ
ス分布のあてはめを行い補間する以外に、sinc関数（si
nπｘ／πｘ）のあてはめ、スプライン曲線やベジェ曲
線等の自由曲面などのあてはめを行い、補間することに
より、より精密にスポット位置の中心位置を特定するこ
とができる。
【００１８】図３は、二次元的な光スポット位置センサ
２の構成例を示す平面図であり、図４はそのＢ−Ｂ’断
面図である。この位置センサ２は、基板１０上に、二つ
の受光素子アレイＰＤＡ１，ＰＤＡ２を積層することに
より構成される。第１の受光素子アレイＰＤＡ１は、先
の図１及び図２で説明したものと同様に、ストライプ状
の受光素子ＰＤをｘ軸方向に配列して形成されている。
このとき、各受光素子ＰＤの上部電極１５ａは、透明電
極とする。第２の受光素子アレイＰＤＡ２は、やはりス
トライプ状のフォトダイオードＰＤからなり、第１の受
光素子アレイＰＤＡ１上に、層間絶縁膜１６を介して重
ねられて、ｙ軸方向に所定ピッチで配列形成される。
【００１９】第２の受光素子アレイＰＤＡ２は、透明電
極からなる共通下部電極２１上に、ｐ型アモルファス半
導体層２２，ｉ型アモルファス半導体層２３，ｎ型アモ
ルファス半導体層２４及び上部電極４５を順次堆積し、
これらの積層膜をパターニングすることにより、各フォ
トダイオードＰＤが絶縁分離される。全体は保護膜２６
により覆われる。
【００２０】この二次元の位置センサ２の場合も、基板
１０の裏面から光スポットが入射される。光スポットの
二次元位置検出は、第１の受光素子アレイＰＤＡ１の出
力を走査して検出する走査検出回路２０ｘと、第２の受
光素子アレイＰＤＡ２の出力を走査して検出する走査検
出回路２０ｙにより可能である。
【００２１】図５は、位置センサ１の他の構造例を、図
２に対応させて示している。この構造は、各受光素子Ｐ
Ｄを絶縁膜に形成した溝への埋め込みにより形成したも
のである。即ち、基板１０には透明電極１１とｐ型アモ
ルファス半導体層１２を全面形成して、この上に絶縁膜
３１を堆積する。この絶縁膜３１にエッチングによりス
トライプ状の溝３２を所定ピッチで形成する。そしてこ
の溝３２に、ｉ型アモルファス半導体層１３，ｎ型アモ
ルファス半導体層１４及び上部電極１５を順次埋め込む
ことにより、受光素子アレイＰＤＡが形成される。
【００２２】同様の埋め込み法による構造は、二次元の
位置センサ２についても適用できる。図６はその様な構
造例を、図４に対応させて示している。第１の受光素子
アレイＰＤＡ１は、図５で説明したと同様に、絶縁膜に
形成した溝への埋め込みにより形成される。この第１の
受光素子アレイＰＤＡ１を覆う保護膜１６の上に、透明
電極からなる共通下部電極２１及びｐ型アモルファス半
導体層２２を順次形成し、更にその上に絶縁膜３３を堆
積し、この絶縁膜３３にエッチングによりストライプ状
の溝３４を形成する。そしてこの溝３４に、ｉ型アモル
ファス半導体層２３，ｎ型アモルファス半導体層２４及
び上部電極２５を順次埋め込んで、第２の受光素子アレ
イＰＤＡ２が形成される。
【００２３】ここまでの例は、基板１０を透明基板とし
て、基板１０の受光素子アレイを形成した面と反対側の
面を光スポットの入射面とした。これに対し、各受光素
子の上部電極を透明電極として、この上部電極側を光ス
ポットの入射面としてもよい。この場合には、基板は透
明基板でなくてもよい。また、基板１０として、フレキ
シブル樹脂基板を用いることもできる。
【００２４】図７は、別の位置検出の手法を適用した例
を、二次元位置センサ２について示している。この場
合、各受光素子アレイＰＤＡ１，ＰＤＡ２の端子電極は
共通に出力信号線４１ｘ，４１ｙに接続される。これら
の出力信号線４１ｘ，４１ｙにそれぞれ検出回路４２
ｘ，４２ｙが接続される。光スポットは、光パルス発生
器４３により、駆動パルス信号により光パルスとして発
生される。駆動パルス信号は、検出回路４２ｘ，４２ｙ
に基準信号として入る。
【００２５】検出回路４２ｘ，４２ｙは、出力信号線４
１ｘ，４１ｙに得られる受光信号を検出する。検出回路
４２ｘ，４２ｙはまた、図８に示すように、光パルス発
生のタイミングからの検出出力が得られるまでの遅延時
間τを検出する。各軸方向の複数の受光素子の端子電極
が共通の出力信号線４１ｘ，４１ｙに接続されているか
ら、検出回路４２ｘ，４２ｙから離れた位置ほど、遅延
時間τが大きい。従ってこの遅延時間τを検出すること
により、光スポットがｘ，ｙ軸方向のどの位置に当たっ
たかを判定することができる。
【００２６】次に、以上のような光スポット位置センサ
を用いて、変位測定装置のスケールとセンサヘッドの組
み立て状態を検出するための状態検出装置を構成した例
を以下に説明する。変位測定装置としては、測定軸に沿
ってスケール目盛りが形成されたスケールと、このスケ
ールに対して測定軸方向に相対移動可能に取り付けられ
てスケール目盛りを読み取るセンサヘッドとを備えたも
のが知られている。この様な変位測定装置の基本構成
は、光学式、静電容量式、磁気式のいずれでも用いられ
る。
【００２７】これらの変位測定装置では、スケールとセ
ンサヘッドの組み立て状態により性能が大きく左右され
る。特に小型の変位測定装置では、センサヘッドの僅か
な姿勢偏位や、センサヘッドとスケール間のギャップの
設計値からの僅かなずれが、特性に大きく影響する。従
って、変位測定装置の組み立て時のアライメント調整は
重要であり、また組み立て後の姿勢変動を如何に抑える
かも重要であり、そのための構造上の工夫は従来より種
々なされている。しかし、従来の変位測定装置には、そ
の組み立て状態を簡便に判定するための機能は備えられ
ていない。ここで、変位測定装置としては、光学式エン
コーダを例に挙げるが、これに限られるわけではなく、
静電容量式や磁気式にも同様に適用可能である。
【００２８】図９は、その様な光学式エンコーダの構成
である。光学式エンコーダは、スケール５０と、これに
対して相対移動可能に対向配置されたセンサヘッド５４
とから構成される。スケール５０はこの例では反射型で
あり、スケール基板の測定軸ｘに沿ってスケール目盛り
である光学格子５１が形成されている。センサヘッド５
４は、センサ基板５２と光源５３を有する。センサ基板
５２には、スケール５０に照射される光源光を変調する
インデックス格子５５と、スケール５０からの光を検出
する受光素子アレイ５６が形成されている。
【００２９】この様なセンサヘッド５４におけるセンサ
基板５２の、受光素子アレイ５６を間に挟んだ両端部
に、先に図３及び図４で説明した光スポット位置センサ
２と、光ビームを出す光源５７とを搭載し、光スポット
位置センサ２で検出された光スポット位置からスケール
５０とセンサヘッド５４との組み立て状態を検出する状
態検出器５８を設けて状態検出装置を構成している。光
源５７からの光ビームは、スケール５０に斜め方向から
入射され、スケール５０からの反射光ビームが位置セン
サ２に入るようにしている。このとき、スケール５０の
光源５７からの光ビームが入射する側端部までスケール
格子５１が形成されて、その格子面からの反射光が位置
センサ２に入るようにしてもよいし、或いは側端部には
スケール格子５１が形成されず、スケール格子５１に代
わって、スケール５０の長手方向に連続する反射膜を形
成するようにしてもよい。また一次元的な光スポット位
置変化のみを検出するのであれば、図１及び図２で説明
した位置センサ１を用いることができる。
【００３０】光源５７は、例えば図１０のように構成す
ることができる。これは、センサ基板５２の上に、横方
向に光ビームを出力するようにレーザダイオード６０を
配置し、その出力光ビームをミラー６２により反射して
センサ基板５２を透過してスケール５０に斜め方向に入
射させるようにしている。この様なミラー６２は最近の
マイクロマシニング技術により容易に形成することがで
きる。
【００３１】図１１は、光源５７の別の構成例である。
この場合、センサ基板５２のスケール側の面にレーザダ
イオード６０を配置している。レーザダイオード６０か
ら横方向に出力する光ビームは、ミラー６３により反射
してスケール５０に斜め方向に入射させるようにしてい
る。ミラー６３は反射面を凹面鏡としてレンズを兼ねる
ようにしても良い。
【００３２】なお、光スポット位置センサ２は、図１２
に示すように、センサ基板５２をそのまま図３の基板１
０として用いて、受光素子アレイ５６と同時に形成して
もよい。或いは図１３に示すように、図３及び図４で説
明したインデックス基板とは独立に作られた位置センサ
２を、インデックス基板５２に貼り付けるようにしても
よい。
【００３３】この様に、センサ基板５２に搭載された位
置センサ２と光源５７により、光学式エンコーダの組み
立て状態の検出が可能である。例えば、図１４（ａ）
は、センサ基板５２がスケール５０に対して平行に配置
された正常状態（破線）と傾いた状態（実線）を示して
いる。正常状態と傾いた状態とでは、図１４（ｂ）に示
すように、光源５７からの光ビームの位置センサ２への
入射位置が異なることから、その光スポット位置検出に
よってセンサヘッドの傾きの程度を判定することができ
る。
【００３４】図１５は、センサヘッドとスケールとの間
のエアギャップが変化する場合を示している。例えば、
図１５（ａ）に破線で示すギャップが正常状態とし、実
線のようにギャップが小さくなると、光スポット位置セ
ンサ２への光スポットの入射位置が図１５（ｂ）のよう
に変化する。従って、光スポット位置検出によってセン
サヘッドとスケールとのギャップの大きさを判定するこ
とができる。
【００３５】センサヘッドに、複数本の異なる方向の光
ビームを出力する光源と、複数の光スポット位置センサ
とを搭載することもできる。図１６は、その様な例を示
している。センサ基板５２の一対角線の両端の角部に光
スポット位置センサ２ａ，２ｂが配置されている。これ
らの位置センサ２ａ，２ｂに対して、スケールを介して
光ビームを照射できる光源５７が、残りの一つの角部に
配置される。この様な構成とすれば、センサヘッドの測
定軸方向の傾きと、測定軸と直交する方向の傾きを検出
することができる。
【００３６】ここまでは、光源５７からの光ビームをス
ケール５０に斜め方向に入射させて、その反射光ビーム
を位置センサ２で検出するようにしたが、光源５７から
の光をスケール５０に垂直入射させるように構成するこ
ともできる。図１７は、その様な構成例である。センサ
ヘッドのセンサ基板５２の一つの辺に沿って光スポット
位置センサ２を配置する。そしてこの位置センサ２の中
央部近くに、光源５７を配置する。
【００３７】この様な構成として、図１７（ｂ）に破線
で示すように、センサ基板５２がスケール５０と平行の
場合、光源５７からの光ビームはスケール５０に略垂直
に入射し反射光は同じ経路を戻るようにする。実線で示
すようにセンサ基板５２が傾くと、光ビームはスケール
５０に対して傾斜した入射となり、位置センサ２に入射
するスポット位置がずれる。従って、この位置ずれを検
出することにより、センサヘッドの傾きを判定すること
ができる。
【００３８】ここまでに例示した光学式エンコーダで
は、センサヘッドとスケールの傾きやギャップ等の状態
検出を行う場合を説明したが、光スポット位置センサに
よる状態検出の例として、センサヘッドとスケールの平
行面内での回転を検出することも可能である。通常セン
サヘッドはスケールの側端にベアリングを介して摺動さ
せるが、この側端の真直度が悪いと、摺動時に回転が生
じ、この回転はセンサの出力低下をもたらす。この発明
の場合、上述した回転が生じると、光スポット位置セン
サ上で干渉縞が生成される。この干渉縞の出力の大きさ
或いは間隔を観察することにより、回転を検出すること
ができる。この場合、右回転か左回転かを判別するため
には、予め光スポットをスケールに対して所定角度、右
回転又は左回転させた状態で入射させればよい。
【００３９】以上のように、光学式エンコーダに組み立
て状態を検出する光学的な状態検出装置を搭載すること
により、姿勢変動やギャップ変動等を容易にチェックす
ることができる。また状態検出の結果を利用して姿勢等
の制御を行うフィードバック制御系を構成することによ
り、リアルタイムでの姿勢等の制御が可能である、また
状態検出装置を構成する光スポット位置センサは、セン
サ基板に作り込むこともできるが、図１３に示したよう
に、別途独立に作ってセンサ基板に貼り付けることもで
きる。この様に、作成済みのセンサ基板に光スポット位
置センサを貼り付けるようにすれば、少量多品種のエン
コーダにも柔軟に対応でき、有利である。また作製温度
が、Ｓｉ基板に対するプロセス時の温度に対して比較的
低温のため、センサ作製済みのＳｉ基板（センサ基板）
や通常のＩＣなどに本発明による光スポット位置センサ
を直接作り込むことも可能である。
【００４０】光学式エンコーダが透過型の場合にも同様
に、状態検出装置を組み込むことが可能である。この場
合、状態検出装置を構成する光スポット位置センサとそ
の光源をセンサヘッドの受光部側、即ちスケールの同じ
側に配置するとすれば、透過型のスケールに光スポット
位置検出のための反射膜を形成することが必要になる。
また以上では、センサヘッドの姿勢やギャップ等の組み
立て状態の検出を行う例を説明したが、同様の光スポッ
ト位置センサをやはりセンサ基板に組み込むことによ
り、スケールの原点検出用として利用することも可能で
ある。
【００４１】ここまでに説明したのは光学式エンコーダ
であるが、この場合、変位検出に用いるスケール照射用
のメインの光源５３と、光スポット位置センサ用の光源
５７とが用いられる。光スポット位置センサ用の光源５
７は、レーザダイオードのような光ビームを出力するの
で、変位検出に悪影響を与えないようにすることは容易
である。しかし、変位検出用光源５３の出力光は所定の
範囲の広がりをもってスケール５０に照射されるので、
これが反射されて光スポット位置センサにまで入り、位
置検出のノイズになる可能性がある。
【００４２】このノイズの影響を除くには、例えば、光
スポット位置センサに、光源５７からの光ビームのみが
入るような何らかの光遮蔽構造を設けることが好まし
い。或いは、二つの光源５３，６７の波長を異ならせる
ことも有効である。但し、後者の場合には、変位検出用
の受光素子アレイ５６と、光スポット位置センサ２の受
光素子アレイＰＤＡに光学フィルタを組み合わせるか、
或いは、特性の異なる別の半導体材料を用いて構成する
ことになる。静電容量式或いは磁気式エンコーダに適用
した場合には、上述したノイズの影響はない。
【００４３】またこの発明を適用できる変位検出装置
は、リニアエンコーダに限られず、ロータリエンコーダ
や円筒、球状等のエンコーダであってもよい。更に、こ
こまでは光スポット位置センサの受光素子として、スト
ライプ状のフォトダイオードＰＤを用いたが、図１８
（ａ）に示すような櫛歯状パターンのフォトダイオード
ＰＤ、図１８（ｂ）に示すようなドットパターンのフォ
トダイオードＰＤの配列を用いることもできる。
【００４４】これまでに説明した光スポット位置センサ
は変位測定装置としてワーク表面の粗さや輪郭の測定に
も応用することができる。即ち、現在、光を用いたプロ
ーブ製品としては、主としてＳＰＭ（Scanning Probe M
icroscope）が知られている。このＳＰＭは、プローブ
の変位量を光てこを用いて検出している。しかし、その
光源と光センサ（ＰＳＤ）は外部に設置しているため、
装置構成が複雑で大きくなり、また、基本的に接触式で
あるため、試料（ワーク）表面を傷つける可能性があ
る。また、プローブは、物理的な針であるため、測定対
象はそのサイズ（先端形状・長さ等）によって限定され
てしまう。そこで、本発明による光スポット位置センサ
を搭載した非接触式カンチレバーを使用して非接触型の
微小穴測定機や表面粗さ計を実現することができる。図
１９は、二次元位置センサ２を適用した非接触式カンチ
レバー９ａの要部を、図２０は、同カンチレバーの使用
時の様子を示している。同カンチレバーにおいて、カン
チレバー本体９１はＳｉやＳｉ窒化膜等を材料とした測
定軸方向（同図中ｘ軸方向）に延びる部材である。二次
元位置センサ２と、レーザーダイオード等の発光素子を
備えてなる光源５７とは、互いに所定の間隔をもってカ
ンチレバー本体９１の下面先端側に長手方向に配列され
ている。カンチレバー本体９１とワークＷを測定軸方向
へ相対的に移動させることにより、検出器７１が、二次
元位置センサ２の光ビーム検出位置からワークＷの被測
定面の輪郭及び表面粗さ等を検出する。
【００４５】図２１は、位置センサ２と光源５７の位置
関係のいくつかの例を示している。同図（ａ）に示す非
接触式カンチレバー９ａは、上述したように、位置セン
サ２と光源５７が長手方向に配列されたものである。同
図（ｂ）に示す非接触式カンチレバー９ｂは、位置セン
サ２と光源５７が長手方向と垂直な方向（同図中ｙ軸方
向）に配列されている。同図（ｃ）に示す非接触式カン
チレバー９ｃは、位置センサ２と光源５７が同図
（ａ），（ｂ）の配置を組み合わせた配置となってい
る。同図（ｄ）に示す非接触式カンチレバー９ｄは、光
源５７と位置センサ２との位置関係を保ちながら、同図
中ｘ−ｙ平面内で任意の角度、例えば４５°だけ回転さ
せて配置されている。同図（ｅ）に示す非接触式カンチ
レバー９ｅは、同図（ｄ）の配置と、この（ｄ）の配置
と交差する配置とを組み合わせた配置となっている。な
お、これらのカンチレバー９ａ〜９ｅにおいて、位置セ
ンサ２と光源５７との位置関係は逆転していても良い。
【００４６】図２２は、カンチレバー本体９１に、カン
チレバー本体９１の先端をワークＷとの対向方向、又は
カンチレバー本体９１のねじれ方向に変位させるバイメ
タルやピエゾ素子等からなる変位デバイス９２が作りこ
まれている非接触式カンチレバー９’を示している。変
位制御部８１は、光源５７からの光ビームの反射位置を
常に一定位置に留めるようなフィードバック制御を行
う。検出部７１は、このときのフィードバック信号から
ワークＷの被測定面の輪郭及び表面粗さ等を検出する。
これによってもワークの輪郭・表面粗さ測定ができる。
このようにすることで、より形状変化の大きいワーク表
面の輪郭・粗さ測定にも対応可能となる。
【００４７】図２３は、垂直入射式の非接触式カンチレ
バー９”を、図２４は同カンチレバーの使用時の様子を
示している。この非接触式カンチレバー９”において
は、光源５７はカンチレバー本体９１の底面に配置され
ている位置センサ２の中央部に配置されており、光源５
７からの光ビームはワーク表面に対して垂直方向に照射
する。位置センサ２は、光源５７から照射されワーク表
面で反射して得られる光スポットを検出する。よって、
上述の非接触式カンチレバー９ａ〜９ｅと同様に、ワー
ク表面の形状変化に対応して光ビームの反射位置や光ス
ポットの形状が変化するため、これらを検出することに
より、ワーク表面の輪郭・粗さ測定が可能となる。同図
に示す例においては、位置センサとして一体型の比較的
大きなものを採用したが、この他、複数の位置センサを
任意の位置に配置することも可能である。
【００４８】また、上述した全ての非接触式カンチレバ
ーにおいて、位置センサ及び光源の配置方法は例えば、
（１）位置センサ及び光源が共にカンチレバー本体のワ
ークと対向する側の面上に配置されている場合、（２）
位置センサがカンチレバー本体のワークと対向する側の
面上に、光源がカンチレバー本体のワークと対向しない
側の面上に配置されている場合、（２）光源がカンチレ
バー本体のワークと対向する側の面上に、位置センサが
カンチレバー本体のワークと対向しない側の面上に配置
されている場合、（４）位置センサ及び光源が共にカン
チレバー本体のワークと対向しない側の面上に配置され
ている場合、の４通りが考えられる。このように、上述
した非接触式カンチレバーによれば、小穴の内周面等の
従来測定の困難であった微小測定部分の表面粗さ・輪郭
測定を実現することができる。また、本形態ではアモル
ファスＳｉ等から二次元位置センサを作成しているた
め、センサにＣＣＤ等を適用するよりもコストが低く、
サイズも小型化することができる上、小型化によるクロ
ストークが発生しにくい。更に、この形態では、カンチ
レバー本体に位置センサ及び光源が作りこまれているた
め、外部の光源やＰＳＤを必要としない。また、位置セ
ンサ等の設計は任意に行えるため、測定精度や測定範囲
に応じた小型の非接触式カンチレバーを提供することが
できる。また、本形態に係る非接触式カンチレバーは物
理的なプローブを必要としないため、プローブの先端形
状や長さ等による制約を受けることがない。よって、カ
ンチレバー本体の外径よりも僅かに大きい程度の内径を
もつ小穴の測定も可能である。
【００４９】また、本形態に係る非接触式カンチレバー
では、ワーク表面における光源からの光ビームが当たっ
た部分の粗さ・輪郭の測定、すなわち測定軸を含む垂直
平面内における座標測定のみではなく、光ビームが当っ
た部分の傾斜情報も得ることが可能となる。よって、本
非接触式カンチレバーにより得られる測定データによれ
ば、例えば測定したワーク表面の三次元データを基にソ
リッドモデル等を作成する際に、測定データの各測定点
間での補間精度を向上させることができる。
【００５０】また、傾斜情報を含まない粗さ・輪郭等の
一次元的な位置情報のみを検出するのであれば、位置セ
ンサ２の代わりに図１及び図２において示した位置セン
サ１を用いることができる。
【００５１】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明による光スポ
ット位置センサは、適当な基板上に堆積した半導体層を
用いて互いに絶縁分離された受光素子アレイを形成して
得られる。従って構造や製造プロセスも簡単であり、任
意の形状、大きさのものが容易に製造できる。またこの
発明による変位測定装置は、上述のような光スポット位
置センサ等を用いて構成される光学式の状態検出装置を
組み込むことにより、センサヘッドとスケールの組み立
て状態を簡便に判定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態による光スポット位置
センサの構成を示す平面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】 この発明の別の実施の形態による光スポット
位置センサの構成を示す平面図である。
【図４】 図３のＢ−Ｂ’断面図である。
【図５】 他の実施の形態の位置センサの断面図であ
る。
【図６】 他の実施の形態の位置センサの断面図であ
る。
【図７】 他の実施の形態による位置センサの位置検出
法を示す図である。
【図８】 同実施の形態の位置検出の原理を説明するた
めの波形図である。
【図９】 この発明の実施の形態による光学式エンコー
ダの構成を示す図である。
【図１０】 図９における位置検出用光源５７の構成例
を示す図である。
【図１１】 図９における位置検出用光源５７の他の構
成例を示す図である。
【図１２】 図９における位置センサ２の構成例を示す
図である。
【図１３】 図９における位置センサ２の構成例を示す
図である。
【図１４】 位置センサによる傾き検出の原理を説明す
るための図である。
【図１５】 位置センサによるギャップ検出の原理を説
明するための図である。
【図１６】 他の実施の形態による光学式エンコーダの
インデックス基板の構成を示す図である。
【図１７】 他の実施の形態による光学式エンコーダの
インデックス基板の構成とその傾き検出の原理を説明す
るための図である。
【図１８】 位置センサに用いる受光素子の他のパター
ン例を示す図である。
【図１９】二次元位置センサを適用した非接触式カンチ
レバーの要部を示す図である。
【図２０】同カンチレバーの使用時の様子を示す図であ
る。
【図２１】位置センサと光源の位置関係のいくつかの例
を示す図である。
【図２２】変位デバイスが作りこまれている非接触式カ
ンチレバーを示す図である。
【図２３】垂直入射式の非接触式カンチレバーを示す図
である。
【図２４】同カンチレバーの使用時の様子を示す図であ
る。
【符号の説明】
１，２…光スポット位置センサ、１０…基板、１１，２
１…透明電極、１２，２２…ｐ型アモルファス半導体
層、１３，２３…ｉ型アモルファス半導体層、１４，２
４…ｎ型アモルファス半導体層、１５，２５…上部電
極、１６，２６…保護膜、ＰＤ…フォトダイオード、Ｐ
ＤＡ，ＰＤＡ１，ＰＤＡ２…受光素子アレイ、２０ｘ，
２０ｙ…走査検出回路、４１ｘ，４１ｙ…出力信号線、
４２ｘ，４２ｙ…検出回路、４３…光パルス発生器、５
０…スケール、５２…センサ基板、５４…センサヘッ
ド、５５…インデックス格子、５６…受光素子アレイ、
５７…光源、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９’，
９”…非接触式カンチレバー、９１…カンチレバー本
体、９２…変位デバイス、Ｗ…ワーク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｄ 5/30 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ａ Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA04 AA50 AA52 AA53 AA54 BB05 DD02 DD03 DD04 DD12 FF01 FF16 FF31 GG06 GG12 GG22 HH02 HH12 HH13 JJ02 JJ03 JJ05 JJ09 JJ25 JJ26 KK03 LL12 LL19 PP02 PP03 PP22 PP24 UU02 UU07 2F069 AA03 AA04 AA44 AA57 AA60 AA62 AA93 DD19 DD27 GG04 GG07 GG31 GG58 GG62 HH04 HH13 HH14 2F103 BA29 BA33 BA37 BA42 CA02 CA03 DA01 DA12 EA15 EB02 EB04 EB08 EB12 EB15 EB16 EB18 EB21 EB32 EB33 EB37 EC11 FA04 FA18

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板と、 この基板上に堆積されて互いに絶縁分離された半導体層
    により形成され、所定ピッチで配列された複数の受光素
    子とを備えたことを特徴とする光スポット位置センサ。
  2. 【請求項２】 前記複数の受光素子は、一次元配列され
    た受光素子アレイを構成していることを特徴とする請求
    項１記載の光スポット位置センサ。
  3. 【請求項３】 前記複数の受光素子は、 前記基板上に第１軸方向に配列された第１の受光素子ア
    レイと、 この第１の受光素子アレイ上に層間絶縁膜を介して形成
    された、第１軸と直交する第２軸方向に配列された第２
    の受光素子アレイとを有することを特徴とする請求項１
    記載の光スポット位置センサ。
  4. 【請求項４】 前記複数の受光素子の出力信号を順次走
    査して光スポット位置を検出する走査検出回路を有する
    ことを特徴とする請求項１記載の光スポット位置セン
    サ。
  5. 【請求項５】 前記複数の受光素子の端子電極が共通に
    接続された出力信号線と、この出力信号線に接続された
    検出回路とを備え、光スポットを光パルスとして与え
    て、この光パルス照射から前記検出回路の検出出力が得
    られるまでの遅延時間により、位置判定を行うようにし
    たことを特徴とする請求項１記載の光スポット位置セン
    サ。
  6. 【請求項６】 測定軸に沿ってスケール目盛りが形成さ
    れたスケールと、このスケールに対して測定軸方向に相
    対移動可能に取り付けられてスケール目盛りを読み取る
    センサヘッドと、前記センサヘッドとスケールとの間の
    相対位置状態を光学的に検出するために前記センサヘッ
    ドに搭載された請求項１〜５のいずれか1項記載の光ス
    ポットセンサが組み込まれた状態検出装置とを備えたこ
    とを特徴とする変位測定装置。
  7. 【請求項７】 前記状態検出装置は、前記センサヘッド
    に設けられた請求項１乃至５のいずれかに記載の光スポ
    ット位置センサと、 前記センサヘッドに設けられて前記スケールを介して前
    記光スポット位置センサに入射される光ビームを出力す
    る光源とを備えて構成されていることを特徴とする請求
    項６記載の変位測定装置。
  8. 【請求項８】 前記状態検出装置は、前記光スポット位
    置センサで検出される光スポットの位置により前記セン
    サヘッドとスケールとの間の傾き及びギャップ並びに前
    記スケールに対する前記センサヘッドの原点位置の少な
    くとも一つを検出する状態検出手段を更に備えたもので
    あることを特徴とする請求項７記載の変位測定装置。
  9. 【請求項９】 前記光スポット位置センサは、干渉縞の
    検出により前記センサヘッドとスケールとの間の平行面
    内での回転を検出するものであることを特徴とする請求
    項７記載の変位測定装置。
  10. 【請求項１０】 測定すべきワークと対向配置されて前
    記ワークの表面に沿って前記ワークとは非接触に移動さ
    れるカンチレバーと、このカンチレバーの先端に搭載さ
    れた請求項１〜５のいずれか1項記載の光スポット位置
    センサと、 前記カンチレバーの先端に搭載されて前記ワークを介し
    て前記光スポット位置センサに入射される光ビームを出
    力する光源とを備えてなることを特徴とする変位測定装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記光源から出力され前記ワークを介
    して前記光スポット位置センサに入射される光ビームの
    前記光スポット位置センサでの検出位置に基づいて前記
    ワークの表面性状を検出する検出手段を更に備えたこと
    を特徴とする請求項１０記載の変位測定装置。
  12. 【請求項１２】 前記カンチレバーに設けられて前記カ
    ンチレバーの先端を前記ワークとの対向方向に変位させ
    る変位デバイスと、 前記光源から出力され前記ワークを介して前記光スポッ
    ト位置センサに入射される光ビームの前記光スポット位
    置センサでの検出位置が常に一定の位置となるように前
    記変位デバイスをフィードバック制御する変位制御手段
    と、 この変位制御手段の前記変位デバイスへのフィードバッ
    ク信号に基づいて前記ワークの表面性状を検出する検出
    手段とを更に備えたことを特徴とする請求項１０記載の
    変位測定装置。
  13. 【請求項１３】 前記カンチレバーに設けられて前記カ
    ンチレバーの先端を前記カンチレバーのねじれ方向に変
    位させる変位デバイスと、 前記光源から出力され前記ワークを介して前記光スポッ
    ト位置センサに入射される光ビームの前記光スポット位
    置センサでの検出位置が常に一定の位置となるように前
    記変位デバイスをフィードバック制御する変位制御手段
    と、 この変位制御手段の前記変位デバイスへのフィードバッ
    ク信号に基づいて前記ワークの表面性状を検出する検出
    手段とを更に備えたことを特徴とする請求項１０記載の
    変位測定装置。
JP2001108185A 2000-07-10 2001-04-06 光スポット位置センサ及び変位測定装置 Pending JP2002090114A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001108185A JP2002090114A (ja) 2000-07-10 2001-04-06 光スポット位置センサ及び変位測定装置
DE10133266A DE10133266A1 (de) 2000-07-10 2001-07-09 Lichtfleckpositionssensor und Auslenkungsmessgerät
GB0116745A GB2369184B (en) 2000-07-10 2001-07-09 Light spot position sensor and displacement measuring device
US09/899,911 US6838688B2 (en) 2000-07-10 2001-07-09 Light spot position sensor and displacement measuring device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-207981 2000-07-10
JP2000207981 2000-07-10
JP2001108185A JP2002090114A (ja) 2000-07-10 2001-04-06 光スポット位置センサ及び変位測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002090114A true JP2002090114A (ja) 2002-03-27

Family

ID=26595676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001108185A Pending JP2002090114A (ja) 2000-07-10 2001-04-06 光スポット位置センサ及び変位測定装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6838688B2 (ja)
JP (1) JP2002090114A (ja)
DE (1) DE10133266A1 (ja)
GB (1) GB2369184B (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007077855A1 (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Nikon Corporation エンコーダ
JP2008503746A (ja) * 2004-06-21 2008-02-07 レニショウ　パブリック　リミテッド　カンパニー スケール及び読み取りヘッド装置
WO2008026732A1 (fr) * 2006-08-31 2008-03-06 Nikon Corporation Système d'entraînement de corps mobile et procédé d'entraînement de corps mobile, appareil et procédé de mise en forme de motif, appareil et procédé d'exposition, procédé de fabrication de dispositif et procédé de décision
WO2008026739A1 (fr) * 2006-08-31 2008-03-06 Nikon Corporation Procédé d'entraînement de corps mobile et système d'entraînement de corps mobile, procédé et appareil de mise en forme de motif, procédé et appareil d'exposition et procédé de fabrication de dispositif
WO2008029758A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-13 Nikon Corporation Mobile body driving method, mobile body driving system, pattern forming method and apparatus, exposure method and apparatus and device manufacturing method
WO2008029757A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-13 Nikon Corporation Mobile object driving method, mobile object driving system, pattern forming method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method and calibration method
JPWO2008026742A1 (ja) * 2006-08-31 2010-01-21 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
CN103822605A (zh) * 2014-03-18 2014-05-28 厦门大学 大口径光学元件轮廓的一次拼接测量装置

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002009328A (ja) * 2000-06-21 2002-01-11 Mitsutoyo Corp 受光素子アレイ及びその製造方法
JP3958206B2 (ja) * 2002-12-27 2007-08-15 独立行政法人科学技術振興機構 マルチカンチレバーの振動周波数の計測方法及び装置
JP2005017116A (ja) * 2003-06-26 2005-01-20 Sharp Corp 光学式エンコーダ用受光素子
JP2005150269A (ja) * 2003-11-13 2005-06-09 Canon Inc チャンバ装置、半導体製造装置、およびデバイス製造方法
DE10357654A1 (de) * 2003-12-10 2005-07-14 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Abtastkopf für optische Positionsmeßsysteme
US7763843B2 (en) * 2004-03-01 2010-07-27 Stanton Magnetics, Inc. Optical navigation system for rotary control based non-contact controller
ATE405369T1 (de) * 2005-04-01 2008-09-15 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh Optisches element sowie verfahren zur erfassung von strahlparametern, mit einem als pixels-matrix ausgebildeten temperatursensor
GB0508335D0 (en) * 2005-04-26 2005-06-01 Renishaw Plc Encoder error determination
GB0509727D0 (en) * 2005-05-13 2005-06-22 Renishaw Plc Method and apparatus for scale manufacture
US7435946B2 (en) * 2005-10-17 2008-10-14 Ricoh Company, Ltd. Mark detector using multiple light beams for use in a displacement detector and an image forming apparatus
US7385178B2 (en) 2005-10-26 2008-06-10 Avago Technologies Ecbu Ip Pte Ltd Reflective encoders with various emitter-detector configurations
TWI508133B (zh) * 2006-01-19 2015-11-11 尼康股份有限公司 Exposure method and exposure apparatus, and component manufacturing method
JP4953653B2 (ja) * 2006-02-15 2012-06-13 株式会社ミツトヨ 光電式エンコーダ
EP3279739A1 (en) 2006-02-21 2018-02-07 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
EP3327507B1 (en) * 2006-02-21 2019-04-03 Nikon Corporation Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
CN101986209B (zh) 2006-02-21 2012-06-20 株式会社尼康 曝光装置、曝光方法及组件制造方法
US7428055B2 (en) * 2006-10-05 2008-09-23 General Electric Company Interferometer-based real time early fouling detection system and method
DE102007008002B4 (de) * 2007-02-15 2009-11-12 Corrsys-Datron Sensorsysteme Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Bestimmen des seitlichen Versatzes gegenüber einer Geradeausrichtung
DE102007023300A1 (de) * 2007-05-16 2008-11-20 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung und Anordnung derselben
JP5066401B2 (ja) * 2007-07-24 2012-11-07 株式会社森精機製作所 定点検出装置及び変位測定装置
JP2009036637A (ja) * 2007-08-01 2009-02-19 Sony Corp 変位測定装置
US20110031418A1 (en) * 2007-10-31 2011-02-10 Ben Gurion Univesity of the Negev Research and Development Authority Optical sensor measurement and crosstalk evaluation
JP5188229B2 (ja) * 2008-03-25 2013-04-24 株式会社キーエンス 接触式変位計
WO2010070701A1 (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 トヨタ自動車株式会社 対象物測定装置、及び当該装置で用いられる方法
DE102009016663A1 (de) * 2009-03-31 2010-10-07 Balluff Gmbh Positions-/Wegmesssystem
JP2011013083A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Canon Inc 測定装置及びそれを用いた機器
EP2372302A1 (de) 2010-03-26 2011-10-05 Leica Geosystems AG Messverfahren für eine oberflächenvermessende Messmaschine
DE102010003413B4 (de) * 2010-03-29 2016-12-22 Von Ardenne Gmbh Verfahren zur Reinigung eines optischen Positionsmesssystems, optisches Positionsmesssystem und Beschichtungsanlage
DE102010003904A1 (de) * 2010-04-13 2011-10-13 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Abtastbaueinheit einer Positionsmesseinrichtung
JP4880055B2 (ja) * 2010-06-04 2012-02-22 株式会社新川 電子部品実装装置及びその方法
US8902062B2 (en) * 2011-01-27 2014-12-02 Honeywell International Inc. Systems and methods for detection of device displacement and tampering
DE102011053309A1 (de) 2011-09-06 2013-03-07 Balluff Gmbh Positions-/Wegmesssystem
EP2693166B1 (de) * 2012-07-31 2015-09-09 SICK STEGMANN GmbH Sende- und Empfangseinheit und Drehgeber mit einer solchen
DE102012221566A1 (de) * 2012-11-26 2014-05-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optische Positionsmesseinrichtung
US9296111B2 (en) * 2013-07-22 2016-03-29 LuxVue Technology Corporation Micro pick up array alignment encoder
US10101457B1 (en) 2015-07-15 2018-10-16 Apple Inc. Mirror tilt actuator
TW201743074A (zh) * 2016-06-01 2017-12-16 原相科技股份有限公司 量測裝置及其運作方法
CN107490370B (zh) * 2016-06-13 2020-01-10 原相科技股份有限公司 测量装置及其运作方法，轨迹感测系统及其轨迹感测方法
CN107367230A (zh) * 2017-06-30 2017-11-21 爱驰威汽车零部件（盐城）有限公司 一种车辆冲压孔位置检测装置
CN108312504B (zh) * 2018-02-02 2024-01-16 上海联泰科技股份有限公司 标定系统、涂覆系统及3d打印设备
CN108195293B (zh) * 2018-03-26 2024-05-10 磐石电气（常州）有限公司 一种数字式位移传感器及其位移测量方法
CN112648927B (zh) * 2019-10-13 2023-05-02 中北大学 柱形回转体壁厚检测方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4409479A (en) * 1981-12-03 1983-10-11 Xerox Corporation Optical cursor control device
US4521106A (en) * 1982-08-18 1985-06-04 Eastman Kodak Company Image sensor and rangefinder device with background subtraction using interlaced analog shift register
US4708483A (en) * 1985-06-28 1987-11-24 Rexnord Inc. Optical measuring apparatus and method
DE3631373A1 (de) * 1986-09-15 1988-03-24 Morander Karl Erik Geraet zur bestimmung des realen oder virtuellen abstandes einer lichtquelle von einer messebene
JP3544573B2 (ja) * 1994-03-15 2004-07-21 オリンパス株式会社 光学式エンコーダ
US5567976A (en) 1995-05-03 1996-10-22 Texas Instruments Incorporated Position sensing photosensor device
JP2000346615A (ja) 1999-06-09 2000-12-15 Olympus Optical Co Ltd 光学式変位センサ
JP4350220B2 (ja) * 1999-08-06 2009-10-21 株式会社ミツトヨ 変位測定装置

Cited By (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008503746A (ja) * 2004-06-21 2008-02-07 レニショウ　パブリック　リミテッド　カンパニー スケール及び読み取りヘッド装置
US7723671B2 (en) 2005-12-28 2010-05-25 Nikon Corporation Positional information detecting device
WO2007077855A1 (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Nikon Corporation エンコーダ
JP4827857B2 (ja) * 2005-12-28 2011-11-30 株式会社ニコン エンコーダ
US8013982B2 (en) 2006-08-31 2011-09-06 Nikon Corporation Movable body drive method and system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus for driving movable body based on measurement value of encoder and information on flatness of scale, and device manufacturing method
JP2012147012A (ja) * 2006-08-31 2012-08-02 Nikon Corp 移動体駆動システム及び移動体駆動方法、パターン形成装置及び方法、露光装置及び方法、デバイス製造方法、並びに決定方法
JPWO2008026732A1 (ja) * 2006-08-31 2010-01-21 株式会社ニコン 移動体駆動システム及び移動体駆動方法、パターン形成装置及び方法、露光装置及び方法、デバイス製造方法、並びに決定方法
JPWO2008026739A1 (ja) * 2006-08-31 2010-01-21 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
US10338482B2 (en) 2006-08-31 2019-07-02 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
JPWO2008026742A1 (ja) * 2006-08-31 2010-01-21 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
US10162274B2 (en) 2006-08-31 2018-12-25 Nikon Corporation Movable body drive method and system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus for driving movable body based on measurement value of encoder and information on flatness of scale, and device manufacturing method
US10353301B2 (en) 2006-08-31 2019-07-16 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
KR101477465B1 (ko) 2006-08-31 2014-12-29 가부시키가이샤 니콘 이동체 구동 시스템 및 이동체 구동 방법, 패턴 형성 장치 및 방법, 노광 장치 및 방법, 디바이스 제조 방법, 그리고 결정 방법
WO2008026739A1 (fr) * 2006-08-31 2008-03-06 Nikon Corporation Procédé d'entraînement de corps mobile et système d'entraînement de corps mobile, procédé et appareil de mise en forme de motif, procédé et appareil d'exposition et procédé de fabrication de dispositif
US8203697B2 (en) 2006-08-31 2012-06-19 Nikon Corporation Movable body drive method and system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus for driving movable body based on measurement value of encoder and information on flatness of scale, and device manufacturing method
US10353302B2 (en) 2006-08-31 2019-07-16 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US10101673B2 (en) 2006-08-31 2018-10-16 Nikon Corporation Movable body drive method and system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus for driving movable body based on measurement value of encoder and information on flatness of scale, and device manufacturing method
US10073359B2 (en) 2006-08-31 2018-09-11 Nikon Corporation Movable body drive system and movable body drive method, pattern formation apparatus and method, exposure apparatus and method, device manufacturing method, and decision-making method
JP5035245B2 (ja) * 2006-08-31 2012-09-26 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
US10067428B2 (en) 2006-08-31 2018-09-04 Nikon Corporation Movable body drive system and movable body drive method, pattern formation apparatus and method, exposure apparatus and method, device manufacturing method, and decision-making method
JP5251511B2 (ja) * 2006-08-31 2013-07-31 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
US9983486B2 (en) 2006-08-31 2018-05-29 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US9958792B2 (en) 2006-08-31 2018-05-01 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
US8947639B2 (en) 2006-08-31 2015-02-03 Nikon Corporation Exposure method and apparatus measuring position of movable body based on information on flatness of encoder grating section
US8937710B2 (en) 2006-08-31 2015-01-20 Nikon Corporation Exposure method and apparatus compensating measuring error of encoder due to grating section and displacement of movable body in Z direction
WO2008026732A1 (fr) * 2006-08-31 2008-03-06 Nikon Corporation Système d'entraînement de corps mobile et procédé d'entraînement de corps mobile, appareil et procédé de mise en forme de motif, appareil et procédé d'exposition, procédé de fabrication de dispositif et procédé de décision
KR101444632B1 (ko) 2006-09-01 2014-09-26 가부시키가이샤 니콘 이동체 구동 방법 및 이동체 구동 시스템, 패턴 형성 방법 및 장치, 노광 방법 및 장치, 디바이스 제조 방법, 그리고 캘리브레이션 방법
US9874822B2 (en) 2006-09-01 2018-01-23 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
JP2015008306A (ja) * 2006-09-01 2015-01-15 株式会社ニコン 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法
WO2008029758A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-13 Nikon Corporation Mobile body driving method, mobile body driving system, pattern forming method and apparatus, exposure method and apparatus and device manufacturing method
JP5486189B2 (ja) * 2006-09-01 2014-05-07 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
JP2015111695A (ja) * 2006-09-01 2015-06-18 株式会社ニコン 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法
JP2015180967A (ja) * 2006-09-01 2015-10-15 株式会社ニコン 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法
US9377698B2 (en) 2006-09-01 2016-06-28 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
JP2016191923A (ja) * 2006-09-01 2016-11-10 株式会社ニコン 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
US9625834B2 (en) 2006-09-01 2017-04-18 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US9740114B2 (en) 2006-09-01 2017-08-22 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US9760021B2 (en) 2006-09-01 2017-09-12 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US9846374B2 (en) 2006-09-01 2017-12-19 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
KR101477471B1 (ko) 2006-09-01 2014-12-29 가부시키가이샤 니콘 이동체 구동 방법 및 이동체 구동 시스템, 패턴 형성 방법 및 장치, 노광 방법 및 장치, 그리고 디바이스 제조 방법
JP2014007411A (ja) * 2006-09-01 2014-01-16 Nikon Corp 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
US9971253B2 (en) 2006-09-01 2018-05-15 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
KR101323530B1 (ko) 2006-09-01 2013-10-29 가부시키가이샤 니콘 이동체 구동 방법 및 이동체 구동 시스템, 패턴 형성 방법 및 장치, 노광 방법 및 장치, 디바이스 제조 방법, 그리고 캘리브레이션 방법
JP2013034014A (ja) * 2006-09-01 2013-02-14 Nikon Corp 移動体駆動方法
JP5035247B2 (ja) * 2006-09-01 2012-09-26 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、デバイス製造方法、並びにキャリブレーション方法
JP2012169655A (ja) * 2006-09-01 2012-09-06 Nikon Corp 移動体駆動方法
JPWO2008029757A1 (ja) * 2006-09-01 2010-01-21 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、デバイス製造方法、並びにキャリブレーション方法
US10197924B2 (en) 2006-09-01 2019-02-05 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US10289012B2 (en) 2006-09-01 2019-05-14 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method, and calibration method
US10289010B2 (en) 2006-09-01 2019-05-14 Nikon Corporation Movable body drive method and movable body drive system, pattern formation method and apparatus, exposure method and apparatus, and device manufacturing method
JPWO2008029758A1 (ja) * 2006-09-01 2010-01-21 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
WO2008029757A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-13 Nikon Corporation Mobile object driving method, mobile object driving system, pattern forming method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method and calibration method
CN103822605A (zh) * 2014-03-18 2014-05-28 厦门大学 大口径光学元件轮廓的一次拼接测量装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20020021450A1 (en) 2002-02-21
US6838688B2 (en) 2005-01-04
GB2369184A (en) 2002-05-22
GB0116745D0 (en) 2001-08-29
DE10133266A1 (de) 2002-03-14
GB2369184B (en) 2005-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002090114A (ja) 光スポット位置センサ及び変位測定装置
JP4444469B2 (ja) 光学式変位測定装置
CN103245302B (zh) 三维形状测量装置
EP1616151B1 (en) Method and apparatus for absolute optical encoders with reduced sensitivity to scale or disk mounting errors
US5090803A (en) Optical coordinate transfer assembly
CN101636638B (zh) 使用反射照明光的光学位置传感系统和方法
US6603114B1 (en) Scanning head comprising a semiconductor substrate with a blind hole containing a light source
US8233153B2 (en) Position detection system for the contactless interferometric detection of a location of a target object and scanning system equipped with the same
CN103293530A (zh) 距离测量装置
US5204524A (en) Two-dimensional optical encoder with three gratings in each dimension
EP1477776A2 (en) Photoelectric encoder
US8823952B2 (en) Measurement system for optical touch trigger or scanning probe with a concave mirror
JP4425220B2 (ja) アブソリュートエンコーダ
US6922248B2 (en) Optoelectronic component for contactless measurement of movements between a measurement object and the optoelectronic component
US4911527A (en) Fiber optics input device
CN102472618B (zh) 束方向传感器
JP4696249B2 (ja) 形状測定方法及び装置
CN114641702A (zh) 多层光学器件和系统
JP4350419B2 (ja) 光電式エンコーダ
CN219798365U (zh) 光学编码器
JP4401852B2 (ja) 光学式変位測定装置
CN117233778A (zh) 光测距装置以及图像形成装置
WO2008017985A1 (en) Information carrier, and system for reading such an information carrier
JP4265928B2 (ja) 光電式エンコーダ
JP3099135B2 (ja) 測量用ポール