JP2003172639A - Production method for sine wave shape optical grating - Google Patents

Production method for sine wave shape optical grating

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JP2003172639A
JP2003172639A JP2001371110A JP2001371110A JP2003172639A JP 2003172639 A JP2003172639 A JP 2003172639A JP 2001371110 A JP2001371110 A JP 2001371110A JP 2001371110 A JP2001371110 A JP 2001371110A JP 2003172639 A JP2003172639 A JP 2003172639A
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JP
Japan
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resist
optical grating
glass substrate
sine wave
wave shape
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Application number
JP2001371110A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Tominaga
淳 富永
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for scale of an optical encoder provided with a sine wave shape diffraction grating on a glass board. <P>SOLUTION: Resist is spread on a glass board surface which is exposed to relatively low energy using a rectangular mask. The resist after developing is baked in a temperature over the glass transition point to be softened to be sine wave shape. Then, low pressure/high density plasma etching is applied to the resist surface so that glass is ground and the sine wave shape is transcribed to the glass board. Furthermore, if the same production method is performed by changing the mask on which a pattern is arranged in two-dimensional matrix, an optical grating with two-dimensional sine wave shape can be produced. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学式エンコーダ
に用いられるスケールの製造方法に関し、特に表面に正
弦波形状の回折格子を備えたガラススケールの製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a scale used in an optical encoder, and more particularly to a method for manufacturing a glass scale having a sinusoidal diffraction grating on its surface.

【0002】[0002]

【背景技術】工作機械や三次元測定機の駆動軸の変位量
や位置を測定するためにリニアエンコーダが使われてい
る。このリニアエンコーダの多くには光電変換方式、い
わゆる光電式エンコーダが使われている。一般的にこの
光電式エンコーダには光学格子を備えたスケールと、こ
のスケールに対向すると共に相対変位可能に配置されて
内部に光源とインデックススケールと受光素子とを備え
た検出ヘッドが備えられている。通常上記スケールは、
図6に示すスケール40のように、ガラス基板41とそ
の上に備えられた所定ピッチの矩形状の光学格子42に
より構成される。
BACKGROUND ART A linear encoder is used to measure the displacement amount and position of a drive shaft of a machine tool or a coordinate measuring machine. A photoelectric conversion method, that is, a so-called photoelectric encoder is used in many of the linear encoders. In general, this photoelectric encoder is provided with a scale having an optical grating and a detection head that is arranged so as to face the scale and is capable of relative displacement and that has a light source, an index scale, and a light receiving element inside. . Usually the above scale is
Like a scale 40 shown in FIG. 6, it is composed of a glass substrate 41 and a rectangular optical grating 42 provided on the glass substrate 41 and having a predetermined pitch.

【0003】光学式エンコーダには、検出ヘッドから光
学格子へ光が照射され反射された光を受光素子が受光し
て光電変換する反射型と、検出ヘッドから光学格子へ光
が照射され透過された光を受光素子が受光して光電変換
する透過型の2種類がある。いずれの場合においても、
上記のようにスケールに備えられた光学格子が矩形状で
あるため、検出ヘッドとスケールとの相対移動に伴い上
記受光素子より得られる検出信号は三角波、もしくはこ
の三角波に光学格子における回折光の影響が加わること
で疑似正弦波となる。
The optical encoder has a reflection type in which light is emitted from the detection head to the optical grating and reflected by a light receiving element and photoelectrically converted, and a light is emitted from the detection head to the optical grating and transmitted. There are two types of transmission type in which a light receiving element receives light and photoelectrically converts it. In any case,
Since the optical grating provided on the scale is rectangular as described above, the detection signal obtained from the light receiving element along with the relative movement of the detection head and the scale is a triangular wave, or this triangular wave is affected by the diffracted light in the optical grating. Becomes a pseudo sine wave by adding.

【0004】スケールと検出ヘッド間の相対変位検出の
分解能を高めるために、しばしばこの検出信号は内挿分
割回路により内挿分割される。そのためには三角波より
も正弦波信号の方が精度よく内挿分割処理するのに適し
ている。しかし、上述した疑似正弦波の検出信号は、基
が三角波信号であるため理想的な正弦波信号からのず
れ、すなわち波形歪が大きく、かつその歪率は特にスケ
ールとインデックススケールの間隔の変動に起因して大
きく変動する。このような検出信号の波形歪に伴う測定
誤差を低減する技術として、スケール上の格子パターン
自体を正弦波状としたものも提案されている(米国特許
第4,782,229号参照)。しかし、実際には回折
光の影響が大きくあまり波形歪は解消されない。また、
この格子パターンは製造上小さくすることが困難である
ため、高分解能タイプの光学式エンコーダのスケールの
製造には向かない。
This detection signal is often interpolated by an interpolation division circuit in order to improve the resolution of relative displacement detection between the scale and the detection head. For that purpose, the sine wave signal is more suitable than the triangular wave for the interpolation division processing with higher accuracy. However, since the pseudo sine wave detection signal described above is based on a triangular wave signal, it deviates from an ideal sine wave signal, that is, the waveform distortion is large, and its distortion rate is particularly affected by fluctuations in the interval between the scale and the index scale. It fluctuates greatly due to it. As a technique for reducing the measurement error due to the waveform distortion of such a detection signal, a technique in which the grid pattern on the scale itself has a sine wave shape is also proposed (see US Pat. No. 4,782,229). However, in reality, the influence of diffracted light is large and the waveform distortion cannot be eliminated so much. Also,
Since it is difficult to make this grating pattern small in manufacturing, it is not suitable for manufacturing a scale of a high resolution type optical encoder.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、より高い回折
効率が得られるという理由から、スケール表面自体が微
細な正弦波形状の凹凸を備えた正弦波形状回折格子の登
場が待ち望まれている。一般的に微細ピッチの光学格子
を作製する手段としてリソグラフィ、機械加工、型を利
用したモールド法が用いられている。フォトリソグラフ
ィやモールド法では複数のスケールを一括で作製出来る
メリットがある反面、格子材料としてフォトレジスト等
の樹脂等が用いられるため温湿度の変化により格子材料
が膨張収縮してしまい測定精度が劣化するという問題が
ある。また、高速駆動する工作機械等のリニアエンコー
ダのスケールとして採用するには剛性が不足するという
問題がある。一方、ガラス基板に機械加工によって光学
格子が作製される場合は、スケールの剛性は問題ない
が、正弦波形状の加工精度の問題や微細な溝を一本ずつ
加工するため量産しずらいという問題がある。本発明は
このような問題点を解決するためになされたもので、ガ
ラス基板に正弦波形状光学格子を形成する製造方法を提
供することを目的とする。
Therefore, for the reason that higher diffraction efficiency can be obtained, the appearance of a sinusoidal diffraction grating having fine sinusoidal irregularities on the scale surface itself has been long awaited. Generally, lithography, machining, and a molding method using a mold are used as means for producing an optical grating having a fine pitch. Photolithography and molding methods have the advantage that multiple scales can be manufactured at one time, but since resin such as photoresist is used as the grid material, the grid material expands and contracts due to changes in temperature and humidity, and measurement accuracy deteriorates. There is a problem. Further, there is a problem that the rigidity is insufficient to be adopted as a scale for a linear encoder of a machine tool or the like that is driven at high speed. On the other hand, when an optical grating is fabricated on a glass substrate by mechanical processing, the rigidity of the scale does not pose a problem, but the problem of sine wave processing accuracy and the difficulty of mass production because individual fine grooves are processed one by one. There is. The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide a manufacturing method for forming a sinusoidal optical grating on a glass substrate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、前
記目的を達成するために、ガラス基板にレジストを塗布
し、このレジストに対して所定ピッチで周期的に配置さ
れた矩形状マスクを用いて露光し、前記レジストの現像
後にできた断面凹凸形状を滑らかにするために前記レジ
ストをガラス転移点以上の温度でベークし、前記レジス
トの断面凹凸形状を前記ガラス基板表面に転写するため
に前記レジスト面に対して低圧力高密度プラズマエッチ
ングを行うことで正弦波形状光学格子を製造することを
特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention uses a rectangular mask in which a resist is applied to a glass substrate and the resist is periodically arranged at a predetermined pitch. To expose the resist, and to bake the resist at a temperature equal to or higher than the glass transition point in order to smooth the unevenness in cross section formed after the development of the resist, and to transfer the unevenness in cross section of the resist onto the surface of the glass substrate, It is characterized in that a sinusoidal optical grating is manufactured by performing low-pressure high-density plasma etching on the resist surface.

【0007】また、本発明は上記手段に加え、さらにガ
ラス基板表面の断面凹凸形状に真空蒸着法により反射膜
を形成することで正弦波形状光学格子を製造することを
特徴とする。
Further, in addition to the above means, the present invention is characterized in that a sinusoidal optical grating is manufactured by forming a reflective film on the uneven surface of the glass substrate surface by a vacuum deposition method.

【0008】また、本発明は上記手段に加え、ガラス基
板にレジストを塗布し、このレジストに対して所定ピッ
チで周期的に島が2次元マトリックス配置されたマスク
を用いて露光し、前記レジストの現像後にできた断面凹
凸形状をなめらかにするために前記レジストをガラス転
移点以上の温度でベークし、前記レジストの断面凹凸形
状を前記ガラス基板表面に転写するために前記レジスト
面に対して低圧力高密度プラズマエッチングを照射する
ことで正弦波形状光学格子を製造することを特徴とす
る。
In addition to the above means, the present invention applies a resist to a glass substrate and exposes the resist using a mask in which islands are arranged in a two-dimensional matrix periodically at a predetermined pitch. The resist is baked at a temperature equal to or higher than the glass transition point in order to smooth the uneven profile formed after development, and a low pressure is applied to the resist surface to transfer the uneven profile of the resist onto the glass substrate surface. A sine wave shaped optical grating is manufactured by irradiating high density plasma etching.

【0009】また、本発明は上記手段に加え、さらにガ
ラス基板表面の断面凹凸形状に真空蒸着法により反射膜
を形成することで正弦波形状光学格子を製造することを
特徴とする。
In addition to the above-mentioned means, the present invention is characterized in that a sinusoidal optical grating is manufactured by further forming a reflective film on the uneven surface of the glass substrate by a vacuum deposition method.

【0010】以上のように、一旦ガラス基板表面にレジ
ストを塗布し、このレジストを比較的低エネルギーで所
定ピッチで周期的に配置された矩形状マスクを使って露
光し、レジストを周期的な断面凹凸形状にし、その後こ
のレジストをガラス転移点以上の温度でベーキングする
ことでレジストを軟化させて滑らかな疑似正弦波形状と
する。その後、低圧力高密度プラズマエッチングをレジ
スト面に行うことで、レジストとガラスが徐々に削られ
てこの疑似正弦波形状がガラス基板に転写され、ガラス
基板表面に正弦波形状を備えた光学格子を製造可能であ
る。また、この正弦波形状のガラス基板表面に真空蒸着
法により簡単に金属反射膜を付けることも可能である。
さらに、上記マスクを島が2次元マトリックス配置され
たマスクに替えて上記と全く同じ製造方法を実施すれ
ば、食器洗い用のスポンジの表面に施された凹凸形状と
同様の2次元正弦波形状を備えた光学格子を製造可能で
ある。
As described above, the resist is once coated on the surface of the glass substrate, and the resist is exposed using a rectangular mask periodically arranged at a predetermined pitch with a relatively low energy, and the resist is periodically cross-sectioned. The resist is softened to have a smooth pseudo-sinusoidal shape by baking the resist at a temperature equal to or higher than the glass transition point after forming the uneven shape. After that, by performing low-pressure high-density plasma etching on the resist surface, the resist and the glass are gradually shaved and this pseudo sine wave shape is transferred to the glass substrate, and an optical grating having a sine wave shape is formed on the glass substrate surface. It can be manufactured. Further, it is also possible to easily attach a metal reflection film to the surface of the sine wave shaped glass substrate by a vacuum deposition method.
Furthermore, if the mask is replaced with a mask in which islands are arranged in a two-dimensional matrix and the same manufacturing method as described above is carried out, the sponge for washing dishes has a two-dimensional sinusoidal shape similar to the uneven shape provided on the surface. Optical gratings can be manufactured.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明を用いた好適な実施
の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中に
おいて同一符号を付したものは同一構成要素を表わして
いる。 (第1の実施形態)図1は本発明に係る正弦波形状光学
格子の製造手順を説明する概略図である。まず、最初に
図1(a)に示すようにガラス基板2の上面にレジスト
21を塗布する。ここで塗布するレジストの種類やレジ
ストの膜厚を調整することで、最終的に形成したい正弦
波形状をある程度制御可能である。例えば、格子の断面
形状の高低差を比較的大きくしたい、すなわち正弦波形
状の振幅を大きくしたい場合は、高コントラストタイプ
のレジストを使用すると共に膜厚も比較的厚めに構成す
るのが好ましい。逆に格子の断面形状の高低差を比較的
小さくしたい、すなわち正弦波形状の振幅を小さくした
い場合は、低コントラストタイプのレジストを使用する
のが好ましく、膜厚についてもそれほど厚く構成する必
要はない。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals represent the same constituent elements. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic view for explaining a manufacturing procedure of a sinusoidal optical grating according to the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a resist 21 is applied on the upper surface of the glass substrate 2. By adjusting the type of resist applied here and the film thickness of the resist, the sine wave shape to be finally formed can be controlled to some extent. For example, when it is desired to make the height difference of the cross-sectional shape of the grating relatively large, that is, to make the amplitude of the sine wave shape large, it is preferable to use a high contrast type resist and also to make the film thickness relatively thick. Conversely, if you want to make the height difference of the cross-sectional shape of the grating relatively small, that is, to reduce the amplitude of the sine wave shape, it is preferable to use a low-contrast type resist, and it is not necessary to configure the film thickness too much. .

【0012】次に、図7に示すように細長い矩形状格子
の開口部51が所定ピッチで配列されたガラスマスク5
3を用いて、上記レジスト21上に露光を行う。このガ
ラスマスク53は、ガラス基板52上に矩形状の開口部
51が所定ピッチで周期的に配置されるように、ガラス
基板52の表面に例えばCr等の金属が蒸着により着け
られたマスク50を備えるように構成される。次にレジ
スト21に対して現像を行い図1(b)に示すようにレ
ジストによるグレーティング22を得る。ただしこのと
き、正弦波振幅が飽和しないようレジストによるグレー
ティング22の底部がガラス基板まで到達しないように
露光量を調整する必要がある。
Next, as shown in FIG. 7, a glass mask 5 in which openings 51 of an elongated rectangular lattice are arranged at a predetermined pitch.
3 is used to expose the resist 21. The glass mask 53 is a mask 50 in which a metal such as Cr is deposited on the surface of the glass substrate 52 by vapor deposition so that the rectangular openings 51 are periodically arranged at a predetermined pitch on the glass substrate 52. It is configured to be equipped. Next, the resist 21 is developed to obtain a grating 22 made of the resist as shown in FIG. However, at this time, it is necessary to adjust the exposure amount so that the bottom of the grating 22 made of resist does not reach the glass substrate so that the sine wave amplitude is not saturated.

【0013】次に、ガラス転移点以上の温度で上記レジ
スト21をベークして、レジスト断面の形状を図1
(c)に示す正弦波形状23が得られるように滑らかに
する。このベークによりレジスト21の表面が溶融して
滑らかな形状が得られる。これによりガラス基板に転写
される正弦波形状がレジストで形成される。
Next, the resist 21 is baked at a temperature equal to or higher than the glass transition point, and the shape of the resist cross section is shown in FIG.
It is smoothed so as to obtain the sine wave shape 23 shown in (c). This baking melts the surface of the resist 21 to obtain a smooth shape. As a result, the sinusoidal shape transferred to the glass substrate is formed by the resist.

【0014】次に、低圧力高密度プラズマエッチング等
の異方性ドライエッチング法を用いてレジスト形状をガ
ラス基板に転写する。すなわち、低圧力高密度プラズマ
により生成されるエッチングガスイオンをレジスト面に
垂直に照射することで、図1(d)に示す侵食が進んだ
正弦波形状24のように、徐々にレジスト膜が削られる
と同時にレジストがなくなった部分についてはガラス基
板も同様に徐々に削られていく。従って、最終的にレジ
スト21上に形成されていた正弦波形状23の形状がガ
ラス基板に転写されることになり、図1(e)に示すよ
うな正弦波形状光学格子7がガラス基板上に形成され
る。なおこの低圧力高密度プラズマエッチングにはCF
系ガスを用いるのが好ましい。
Next, the resist shape is transferred to the glass substrate by using an anisotropic dry etching method such as low pressure high density plasma etching. That is, by irradiating the etching gas ions generated by the low-pressure high-density plasma perpendicularly to the resist surface, the resist film is gradually abraded as in the eroded sinusoidal shape 24 shown in FIG. At the same time, the glass substrate is gradually shaved in the portion where the resist is gone. Therefore, the shape of the sine wave shape 23 formed on the resist 21 is finally transferred to the glass substrate, and the sine wave shape optical grating 7 as shown in FIG. 1E is formed on the glass substrate. It is formed. CF is used for this low pressure high density plasma etching.
It is preferable to use a system gas.

【0015】上記のようにして作られた正弦波光学格子
7を備えたガラス基板2はそのまま透過型光学式エンコ
ーダのスケールとして利用可能であるが、反射型の光学
式エンコーダのメインスケールとして利用する場合は、
真空蒸着法等により図2に示すように正弦波光学格子7
の上面に反射膜26を備えるのが好ましい。この反射膜
26の材料は所望の反射率が得られれば特に制限はない
が、機械的剛性に優れ、化学的にも安定していてガラス
基板との密着性に優れたCr等の材質で構成されるのが
好ましい。
The glass substrate 2 provided with the sinusoidal optical grating 7 produced as described above can be used as it is as a scale of a transmission type optical encoder, but it is also used as a main scale of a reflection type optical encoder. If
As shown in FIG. 2, a sinusoidal optical grating 7 is formed by vacuum deposition or the like.
It is preferable to provide a reflective film 26 on the upper surface of the. The material of the reflection film 26 is not particularly limited as long as a desired reflectance can be obtained, but is made of a material such as Cr which has excellent mechanical rigidity, is chemically stable, and has excellent adhesiveness to a glass substrate. Preferably.

【0016】次に、図3を用いて本発明により製造され
たスケールを備えた反射型光学式エンコーダについて説
明する。この反射型光学式エンコーダ1は、ガラス基板
の表面に正弦波形状光学格子7を備えたスケール8と、
このスケール8に対向されると共に図中の測定軸6の方
向に沿って相対移動可能に配置された検出ヘッド3を備
える。この検出ヘッド3内部に備えられた光源(図示せ
ず)から表面に反射膜を有する正弦波形状光学格子7に
向けて照射光4が照射され、この正弦波形状光学格子7
で反射された反射光5が検出ヘッド3内部の受光素子
(図示せず)で受光され光電変換され検出信号が出力さ
れる。この検出ヘッド3とスケール8の相対移動に伴
い、正弦波形状光学格子7のピッチに基づいて正弦波状
の検出信号が出力される。この検出信号をさらに内挿分
割することで高分解能で精密な位置や変位の検出が可能
となる。スケール8の光学格子が元々正弦波形状をして
いることから、上記受光素子から出力される検出信号は
ほぼ理想的な正弦波形状信号となる。このため通常では
三角波形状信号や歪成分を多く含んだ疑似正弦波形状信
号であるのに比べ、より高精度な内挿分割が可能とな
り、高精度タイプの反射型光学式エンコーダを構成可能
である。
Next, a reflective optical encoder having a scale manufactured according to the present invention will be described with reference to FIG. The reflective optical encoder 1 includes a scale 8 having a sinusoidal optical grating 7 on the surface of a glass substrate,
The detection head 3 is provided so as to face the scale 8 and to be relatively movable along the direction of the measurement axis 6 in the drawing. Irradiation light 4 is emitted from a light source (not shown) provided inside the detection head 3 toward a sine wave shaped optical grating 7 having a reflective film on the surface thereof.
The reflected light 5 reflected by is received by a light receiving element (not shown) inside the detection head 3, photoelectrically converted, and a detection signal is output. Along with the relative movement of the detection head 3 and the scale 8, a sinusoidal detection signal is output based on the pitch of the sinusoidal optical grating 7. By further interpolating and dividing this detection signal, it is possible to detect the position and displacement with high resolution and precision. Since the optical grating of the scale 8 originally has a sine wave shape, the detection signal output from the light receiving element is a substantially ideal sine wave shape signal. Therefore, compared with a triangular wave shape signal or a pseudo sine wave shape signal that contains a lot of distortion components, it is possible to perform more accurate interpolation division and to configure a high accuracy type reflective optical encoder. .

【0017】次に、図4を用いて本発明により製造され
たスケールを備えた透過型光学式エンコーダについて説
明する。この透過型光学式エンコーダ10は、ガラス基
板の表面に正弦波形状光学格子7を備えたスケール8
と、このスケール8に対向されると共に図中の測定軸6
の方向に沿って相対移動可能に配置された検出ヘッド1
5を備える。この検出ヘッド15の光源部11内部に備
えられた光源(図示せず)から正弦波形状光学格子7に
向けて光13が照射され、この正弦波形状光学格子7を
透過した透過光14が開口部16を経て検出ヘッド15
の受光部12内部に備えられた受光素子(図示せず)で
受光され光電変換され検出信号が出力される。この検出
ヘッド15とスケール8の相対移動に伴い、正弦波形状
光学格子7のピッチに基づいて正弦波形状の検出信号が
出力される。この検出信号をさらに内挿分割することで
精密な位置や変位の検出が可能である。スケール8の光
学格子が元々正弦波形状をしていることから、上記受光
素子から出力される検出信号はほぼ理想的な正弦波形状
信号となる。このため通常では三角波形状信号や歪成分
を多く含んだ疑似正弦波形状信号であるのに比べ、より
高精度な内挿分割が可能となり、高精度タイプの透過型
光学式エンコーダを構成可能である。
Next, a transmissive optical encoder having a scale manufactured according to the present invention will be described with reference to FIG. This transmission type optical encoder 10 includes a scale 8 having a sinusoidal optical grating 7 on the surface of a glass substrate.
And facing the scale 8 and the measuring axis 6 in the figure
Detection head 1 arranged so as to be movable relative to each other
5 is provided. A light source (not shown) provided inside the light source unit 11 of the detection head 15 emits light 13 toward the sinusoidal optical grating 7, and the transmitted light 14 transmitted through the sinusoidal optical grating 7 is opened. The detection head 15 through the part 16
The light receiving element (not shown) provided inside the light receiving section 12 receives the light, photoelectrically converts it, and outputs a detection signal. Along with the relative movement of the detection head 15 and the scale 8, a sinusoidal detection signal is output based on the pitch of the sinusoidal optical grating 7. By further interpolating this detection signal, it is possible to accurately detect the position and displacement. Since the optical grating of the scale 8 originally has a sine wave shape, the detection signal output from the light receiving element is a substantially ideal sine wave shape signal. For this reason, it is possible to perform a more accurate interpolation division compared to a triangular wave shape signal or a pseudo sine wave shape signal that contains a lot of distortion components, and thus it is possible to configure a high accuracy type transmission optical encoder. .

【0018】(第2の実施形態)第1の実施形態では一
つの測定軸に沿って測定可能な光学式エンコーダに適し
たスケールの正弦波形状光学格子の製造方法について説
明したが、この製造方法を拡張して2つの測定軸に沿っ
て測定可能ないわゆる2次元光学式エンコーダに適した
2次元スケールの2次元正弦波形状光学格子の製造に適
用可能である。
(Second Embodiment) In the first embodiment, a method of manufacturing a sinusoidal optical grating having a scale suitable for an optical encoder capable of measuring along one measuring axis has been described. Can be applied to manufacture a two-dimensional sinusoidal optical grating on a two-dimensional scale suitable for a so-called two-dimensional optical encoder capable of measuring along two measurement axes.

【0019】図5にこの2次元正弦波形状光学格子31
をガラス基板2上に備えた2次元スケール30を示す。
製造方法は第1の実施形態と略同じであるが、露光の際
に使用するマスクのパターンが異なる。すなわち2次元
正弦波形状光学格子31を製造する場合は、図8に示す
ようなガラスマスク63を用いて露光する。このガラス
マスク63は、ガラス基板62上に島状の開口部61が
縦横に所定ピッチで周期的に2次元マトリックス配置さ
れるように、ガラス基板62の表面に例えば、Cr等の
金属が蒸着により着けられたマスク60を備えるように
構成される。また、図8では正方形の開口部61が示さ
れているが、これを円形の開口部にしても構わない。
FIG. 5 shows the two-dimensional sinusoidal optical grating 31.
2 shows a two-dimensional scale 30 provided on the glass substrate 2.
The manufacturing method is substantially the same as that of the first embodiment, but the pattern of the mask used during exposure is different. That is, when manufacturing the two-dimensional sinusoidal optical grating 31, the glass mask 63 as shown in FIG. 8 is used for exposure. The glass mask 63 is formed by vapor-depositing a metal such as Cr on the surface of the glass substrate 62 so that the island-shaped openings 61 are periodically arranged in a two-dimensional matrix on the glass substrate 62 at a predetermined pitch in the vertical and horizontal directions. It is configured to include a worn mask 60. Although the square opening 61 is shown in FIG. 8, it may be a circular opening.

【0020】この後は第1の実施形態の製造方法と全く
同じであり、出来上がった2次元正弦波形状光学格子3
1は図5に示すように食器洗い用のスポンジのような縦
横に所定ピッチで突起が並んだ形状となる。さらに、こ
の2次元正弦波形状光学格子31の表面に第1の実施形
態と同様に真空蒸着法等により例えばCr等の金属薄膜
を反射膜として付ければ、反射型2次元光学式エンコー
ダの2次元スケールとして構成可能である。
After this, the manufacturing method of the first embodiment is exactly the same, and the completed two-dimensional sinusoidal optical grating 3
As shown in FIG. 5, 1 has a shape in which projections are arranged vertically and horizontally at a predetermined pitch like a sponge for washing dishes. Furthermore, if a metal thin film such as Cr is attached as a reflective film on the surface of the two-dimensional sinusoidal optical grating 31 by the vacuum deposition method or the like as in the first embodiment, the two-dimensional of the reflective two-dimensional optical encoder is obtained. It can be configured as a scale.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、反射型もしくは透過型
光学式エンコーダのスケールとして機械的剛性の高いガ
ラス基板上に正弦波形状光学格子を構成可能である。さ
らに2次元光学式エンコーダの2次元スケールとして2
次元正弦波形状光学格子も構成可能である。
According to the present invention, a sinusoidal optical grating can be formed on a glass substrate having high mechanical rigidity as a scale of a reflective or transmissive optical encoder. Furthermore, 2 as a two-dimensional scale of a two-dimensional optical encoder
Dimensional sinusoidal optical gratings can also be constructed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る正弦波形状光学格子の製造手順を
示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing procedure of a sinusoidal optical grating according to the present invention.

【図2】本発明に係る反射膜を備えた正弦波形状光学格
子を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a sinusoidal optical grating provided with a reflective film according to the present invention.

【図3】本発明に係る正弦波形状光学格子を反射型光学
式エンコーダのスケールに利用した例を示す概略図であ
る。
FIG. 3 is a schematic view showing an example in which the sinusoidal optical grating according to the present invention is used for a scale of a reflective optical encoder.

【図4】本発明に係る正弦波形状光学格子を透過型光学
式エンコーダのスケールに利用した例を示す概略図であ
る。
FIG. 4 is a schematic view showing an example in which a sinusoidal optical grating according to the present invention is used as a scale of a transmissive optical encoder.

【図5】本発明に係る2次元正弦波形状光学格子を備え
た2次元スケールの概略図である。
FIG. 5 is a schematic view of a two-dimensional scale equipped with a two-dimensional sinusoidal optical grating according to the present invention.

【図6】従来の矩形状の光学格子を備えたスケールの概
略図である。
FIG. 6 is a schematic view of a scale provided with a conventional rectangular optical grating.

【図7】本発明の第1の実施形態に係る矩形格子のガラ
スマスクの概略図である。
FIG. 7 is a schematic view of a rectangular lattice glass mask according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施形態に係る島状格子のガラ
スマスクの概略図である。
FIG. 8 is a schematic view of an island-shaped grating glass mask according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反射型光学式エンコーダ 2,41 ガラス基板 3,15 検出ヘッド 7 正弦波状光学格子 8,40 スケール 10 透過型光学式エンコーダ 21 レジスト 23,24 正弦波形状 26 反射膜 2次元正弦波光学格子 53,63 ガラスマスク 1 Reflective optical encoder 2,41 glass substrate 3,15 Detection head 7 Sinusoidal optical grating 8,40 scale 10 Transmissive optical encoder 21 Resist 23, 24 sine wave shape 26 Reflective film Two-dimensional sinusoidal optical grating 53,63 glass mask

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガラス基板にレジストを塗布し、 このレジストに対して所定ピッチで周期的に配置された
矩形状マスクを用いて露光し、 前記レジストの現像後にできた断面凹凸形状を滑らかに
するために前記レジストをガラス転移点以上の温度でベ
ークし、 前記レジストの断面凹凸形状を前記ガラス基板表面に転
写するために前記レジスト面に対して低圧力高密度プラ
ズマエッチングを行うことを特徴とする正弦波形状光学
格子の製造方法。
1. A resist is applied to a glass substrate, and the resist is exposed by using a rectangular mask periodically arranged at a predetermined pitch to smooth the uneven shape of a cross section formed after the resist is developed. For this purpose, the resist is baked at a temperature equal to or higher than the glass transition point, and low-pressure high-density plasma etching is performed on the resist surface in order to transfer the uneven profile of the resist onto the glass substrate surface. Manufacturing method of sinusoidal optical grating.
【請求項2】 請求項1において、さらにガラス基板表
面の断面凹凸形状に真空蒸着法により反射膜を形成する
ことを特徴とする正弦波形状光学格子の製造方法。
2. The method of manufacturing a sinusoidal optical grating according to claim 1, further comprising forming a reflective film on the uneven surface of the glass substrate surface by a vacuum deposition method.
【請求項3】 ガラス基板にレジストを塗布し、 このレジストに対して所定ピッチで周期的に島が2次元
マトリックス配置されたマスクを用いて露光し、 前記レジストの現像後にできた断面凹凸形状を滑らかに
するために前記レジストをガラス転移点以上の温度でベ
ークし、 前記レジストの断面凹凸形状を前記ガラス基板表面に転
写するために前記レジスト面に対して低圧力高密度プラ
ズマエッチングを行うことを特徴とする正弦波形状光学
格子の製造方法。
3. A glass substrate is coated with a resist, and the resist is exposed to light using a mask in which islands are arranged in a two-dimensional matrix periodically at a predetermined pitch. Baking the resist at a temperature above the glass transition point for smoothing, and performing low-pressure high-density plasma etching on the resist surface in order to transfer the uneven cross-sectional shape of the resist to the glass substrate surface. A method for manufacturing a characteristic sinusoidal optical grating.
【請求項4】 請求項3において、さらにガラス基板表
面の断面凹凸形状に真空蒸着法により反射膜を形成する
ことを特徴とする正弦波形状光学格子の製造方法。
4. The method for manufacturing a sinusoidal optical grating according to claim 3, further comprising forming a reflective film on the uneven surface of the glass substrate by a vacuum vapor deposition method.
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