JP2005321219A - スケール、スケール製造方法および光学式変位測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便かつ安価に製造でき、検出の信頼性が向上するスケールおよび光学式変位測定装置を提供する。
【解決手段】 光源３１０および受光手段３２０を有する検出ヘッド３００に対して相対移動可能に設けられ、光源３１０からの光を受光手段３２０に向けて反射する光学パターン２１０を一面に有するスケール２００であって、光学パターン２１０が設けられる一面２２０に研磨面を有し、一面２２０の裏面２３０には凹凸を有する粗面を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スケール、スケール製造方法および光学式変位測定装置に関する。

従来、図２に示されるように、スケール２００と検出ヘッド３００とを備え、スケール２００と検出ヘッド３００との相対変位を検出する光学式変位測定装置１００が知られている。
スケール２００には光学パターン２１０が設けられるおもて面２２０に対してうら面２３０も存在するところ、このうら面２３０からの反射光がおもて面２２０からの反射光に影響すると検出不能または検出誤差に繋がる。
そこで、スケール２００のうら面２３０に光吸収性の塗料（例えば、黒色）を塗布したり、酸化クロム等の光を反射しにくい膜２３１を成膜する。
または、実際に相対変位量を検出したい装置（例えば、ガイドに沿ってスライダがスライドするスライド機構）に光学式変位測定装置を取り付けるにあたって、スケール取付面に反射を避ける加工（塗料の塗布や光吸収性膜の成膜等）を行っている。

しかしながら、スケール２００のうら面２３０からの反射を防止するために、スケール２００のうら面２３０やスケール取付面４００に塗料を塗布するなどの加工を行うと、手間とコストが掛かかり、さらに、スケール取り付け精度に影響するなどの問題が生じる。

本発明の目的は、簡便かつ安価に製造でき、検出の信頼性が向上するスケールおよび光学式変位測定装置を提供し、あわせて簡便かつ安価なスケール製造方法を提供する。

本発明のスケールは、光源および受光手段を有する検出ヘッドに対して相対移動可能に設けられ、前記光源からの光を前記受光手段に向けて反射する光学パターンを一面に有するスケールであって、前記光学パターンが設けられる一面に研磨面を有し、前記一面の裏面には凹凸を有する粗面を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、スケールのうら面が粗面であるので、おもて面から入射してうら面で反射する光が散乱されて受光手段に入射しない。その結果、うら面からの反射が受光手段での検出に影響を与えないので、受光手段での検出精度を向上させることができる。そして、当該スケールをスライダ装置等に取り付ける場合に、スケールのうら面やスケール取付面に何らの加工も必要としないので、スケール取り付け精度を向上させることができる。また、スケールのうら面が当初から凹凸の粗面であれば、うら面を特に加工しなくてもよいので、加工工程を簡素化し、製造コストが安価なスケールとすることができる。

本発明のスケール製造方法は、光源および受光手段を有する検出ヘッドに対して相対移動可能に設けられ、前記光源からの光を前記受光手段に向けて反射する光学パターンを一面に有するスケールの製造方法であって、表裏両面に凹凸を有するガラス基材に対して前記光学パターンが設けられる一面を研磨する研磨工程を備え、前記一面の裏面は加工しないことを特徴とする。

このような構成によれば、うら面を加工しないので、加工工程を簡素化して、安価にスケールを製造することができる。そして、製造工程が簡素化されるので、製造効率を向上させることができる。

本発明のスケール製造方法は、光源および受光手段を有する検出ヘッドに対して相対移動可能に設けられ、前記光源からの光を前記受光手段に向けて反射する光学パターンを一面に有するスケールの製造方法であって、表裏両面に凹凸を有するガラス基材に対して前記光学パターンが設けられる一面を研磨する研磨工程と、前記一面の裏面に対して光を散乱させる散乱面に削る工程と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、うら面を研削やサンドブラスト等で削れば、スケールのうら面を光学粗面にすることができる。うら面を削ることは、例えば塗料を薄膜状に成膜することに比べて簡単であるので、製造工程を簡素化するとともに製造コストを削減することができる。

本発明の光学式変位測定装置は、前記スケールと、前記スケールに向けて光を照射する光源および前記スケールからの反射光を受光する受光手段を有する検出ヘッドと、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、上記発明と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、スケールのうら面からの反射が受光手段での検出に影響を与えないので、受光手段での検出精度を向上させることができる。当該光学式変位測定装置をスライダ装置等に取り付ける場合に、スケールのうら面やスケール取付面に何らの加工も必要としないので、スケール取り付け精度を向上させることができる。また、スケールのうら面が当初から凹凸の粗面であれば、うら面を特に加工しなくてもよいので、加工工程を簡素化し、製造コストが安価な光学式変位測定装置とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
本発明の一実施形態について説明する。
図１に、反射型光学式変位測定装置１００を示す。この反射型光学式変位測定装置１００は、一面に光学パターン２１０を有するスケール２００と、スケール２００に向けて光を照射する光源３１０およびスケール２００からの反射光を受光する受光手段３２０を有する検出ヘッド３００と、受光手段３２０で受光された受光信号に基づいてスケール２００と検出ヘッド３００との相対変位を検出する変位検出部（不図示）と、を備える。

スケール２００は、スケール基材となるガラス基材２４０の一面に光を透過させる透過部２１１と光を反射する光反射部２１２とを測長方向に所定ピッチで有する。
ガラス基材２４０は、低熱膨張係数を有する低熱膨張ガラスであり、測長方向に長さを有する長手状に形成されている。一般にこのような低熱膨張ガラスにあっては、購入時には表裏両面に凹凸があったり、厚みが均一ではなかったりするところ、均一の厚みを有する長手状のスケール２００として切り出されるとともに、光学パターンが設けられるおもて面２２０が鏡面加工される。なお、うら面２３０は、特に加工されず、凹凸を有するままの状態である。
光反射部２１２のパターンは、ガラス基材に成膜された金属膜に対してリソグラフィ等により形成される。

検出ヘッド３００は、スケール２００のおもて面２２０に対向した状態でスケール２００の測長方向にスライド移動可能に設けられている。
検出ヘッド３００の光源３１０は、特に限定されず、白色の発光ダイオードやレーザー光源などが例として挙げられる。受光手段３２０は、受光した光から電気信号を出力する光電変換機能を有する構成であればよく、例えば、フォトダイオードなどが例としてあげられる。

相対変位量を検出したい装置（例えば、ガイドに沿ってスライダ（不図示）がスライドするスライド装置）に反射型光学式変位測定装置１００を装置に取り付けるにあたっては、ガイドのスケール取付面４００にスケール２００を取り付け固定する。
この際、スケール２００のうら面２３０やスケール取付面４００には、特に塗料や成膜等の加工を施す必要はない。

このような構成によれば、次の効果を奏することができる。
（１）スケール２００のうら面２３０に凹凸があるので、うら面が光学粗面となり、うら面からの反射が受光手段３２０に入射しない。その結果、光学式変位測定装置１００の測定誤差を低減し、測定の信頼性を向上させることができる。
（２）スケール２００のおもて面２２０にのみ鏡面加工をすればよく、うら面２３０については特に加工を施さないので、製造工程を簡素化できる。その結果、製造コストが削減され、製造効率が向上される。
（３）スケール２００をスケール取付面４００に取り付けるにあたって、スケール２００のうら面２３０には特に光吸収材等を設ける必要もないので、取り付け精度を向上させることができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、スケール２００のうら面２３０は、特に加工しないことで凹凸を有する光学粗面とする例を説明したが、例えば、研削加工あるいはサンドブラスト等の方法によりスケール２００のうら面２３０に積極的に光散乱面を形成してもよい。

本発明は、光学式変位測定装置に利用できる。

本発明の一実施形態にかかる光学式変位測定装置を示す図。 従来の光学式変位測定装置を示す図。 従来の光学式変位測定装置の拡大図。

符号の説明

１００…光学式変位測定装置、２００…スケール、２１０…光学パターン、２１１…透過部、２１２…光反射部、２２０…おもて面、２３０…うら面、２４０…ガラス基材、３００…検出ヘッド、３１０…光源、３２０…受光手段、４００…スケール取付面。

Claims (4)

1. 光源および受光手段を有する検出ヘッドに対して相対移動可能に設けられ、前記光源からの光を前記受光手段に向けて反射する光学パターンを一面に有するスケールであって、
   前記光学パターンが設けられる一面に研磨面を有し、前記一面の裏面には凹凸を有する粗面を備える
   ことを特徴とするスケール。
2. 光源および受光手段を有する検出ヘッドに対して相対移動可能に設けられ、前記光源からの光を前記受光手段に向けて反射する光学パターンを一面に有するスケールの製造方法であって、
   表裏両面に凹凸を有するガラス基材に対して前記光学パターンが設けられる一面を研磨する研磨工程を備え、
   前記一面の裏面は加工しない
   ことを特徴とするスケール製造方法。
3. 光源および受光手段を有する検出ヘッドに対して相対移動可能に設けられ、前記光源からの光を前記受光手段に向けて反射する光学パターンを一面に有するスケールの製造方法であって、
   表裏両面に凹凸を有するガラス基材に対して前記光学パターンが設けられる一面を研磨する研磨工程と、
   前記一面の裏面に対して光を散乱させる散乱面に削る工程と、を備える
   ことを特徴とするスケール製造方法。
4. 請求項１に記載のスケールと、
   前記スケールに向けて光を照射する光源および前記スケールからの反射光を受光する受光手段を有する検出ヘッドと、を備える
   ことを特徴とする光学式変位測定装置。

Images