JP2007218755A - Alignment angle inspection device of photoelectric encoder - Google Patents
Alignment angle inspection device of photoelectric encoder Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007218755A JP2007218755A JP2006040160A JP2006040160A JP2007218755A JP 2007218755 A JP2007218755 A JP 2007218755A JP 2006040160 A JP2006040160 A JP 2006040160A JP 2006040160 A JP2006040160 A JP 2006040160A JP 2007218755 A JP2007218755 A JP 2007218755A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grating
- inspection
- photoelectric encoder
- scale
- light receiving
- 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
Links
Images
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Abstract
Description
本発明は、スケールと検出ヘッドの相対位置を検出するための光電式エンコーダのアライメント角度検査装置に係り、特に、受光素子と検出基板の回転方向アライメント評価や、スケールと検出ヘッドの回転方向アライメント評価に用いるのに好適な、光電式エンコーダのアライメント角度検査装置に関する。 The present invention relates to an alignment angle inspection apparatus for a photoelectric encoder for detecting a relative position between a scale and a detection head, and in particular, an evaluation of a rotational direction alignment between a light receiving element and a detection substrate, and an evaluation of a rotational direction alignment between a scale and a detection head. It is related with the alignment angle test | inspection apparatus of the photoelectric encoder suitable for using for this.
スケール10と検出ヘッド20の相対変位を検出するための光電式エンコーダのうち、図1に示すような3格子の反射型エンコーダ構成では、光源22で発生され、COG(Chip On Glass)基板等の検出基板24上の第1格子26、及び、スケール10上の第2格子(スケール格子とも称する)12の作用を受けた光を受光するための、第3格子29が一体的に形成された受光素子アレイ(PDA)チップ28を検出基板24に実装している。又、図2に示す如く、第1格子26は、検出基板24上のパターンとして形成されている。従って、第1格子26とPDAチップ28の相対位置は、実装の位置精度に応じて、図3に示す如くX、Y、θがずれる。
Among the photoelectric encoders for detecting the relative displacement between the
PDAチップ28と第1格子26の相対角度がずれた場合は、図3に示したようにPDAチップ28の端では信号量が低下又は他相の信号が入ることによって、直流成分が増加し、精度が劣化する。スケール目盛ピッチが微細になる程、位置ずれの影響は大きく、例えば明縞と暗縞が共に4μmの4/4μmスケールでは、モアレ方向(θ)に0.2°の回転誤差が生じると、長さ1mm当たり約3.5μmの傾斜が生じ、特性上無視できない位置ずれが発生する。従って、格子の位置合わせは非常に重要である。
When the relative angle between the
一方、光電式エンコーダではないが、特許文献1や2には、くし歯状マークを用いた露光用マスクの位置合わせ技術が記載されている。
On the other hand, although not a photoelectric encoder,
しかしながら、光電式エンコーダの回転方向アライメント評価に適したものではなかった。 However, it was not suitable for evaluating the rotational alignment of the photoelectric encoder.
なおX、Y方向のずれは、図4に示すパッド部30の重なり度合で評価することもできるが、回転方向を定量的に判断するためには、複数点のずれ量を測定しなければならない。
Note that the deviation in the X and Y directions can be evaluated by the degree of overlap of the
更に、図4のように、検出基板24とPDAチップ28の間には半田バンプ32があり、数十μm離れているため、高倍率の顕微鏡では両方に同時にピントを合わせることが難しく、逆に低倍率では読み取りの分解能が悪く、調整量を決めるための正確な位置誤差を求めることが難しいという問題点も有していた。
Further, as shown in FIG. 4, since there are
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、回転方向のアライメントずれを、容易に、且つ、定量的、高精度に評価できるようにすることを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and it is an object of the present invention to make it possible to easily, quantitatively and accurately evaluate misalignment in the rotational direction.
本発明は、スケールと検出ヘッドの相対変位を検出するための光電式エンコーダにおいて、基準となる格子に対して、プラス及びマイナスの角度オフセットを持った検査用格子を設け、該検査用格子と基準格子又は該基準格子と同じ角度で配設された検査用基準格子の相互作用により得られた受光信号に基づいて、格子間の角度ずれを検出できるようにされていることを特徴とする光電式エンコーダのアライメント角度検査装置により、前記課題を解決したものである。 In the photoelectric encoder for detecting the relative displacement between the scale and the detection head, the present invention provides an inspection grating having positive and negative angular offsets with respect to a reference grating, and the inspection grating and the reference A photoelectric system characterized in that an angular deviation between the gratings can be detected based on a received light signal obtained by the interaction of a grating or an inspection reference grating arranged at the same angle as the reference grating. The problem is solved by an encoder alignment angle inspection device.
又、前記基準格子を、検出基板に形成された第1格子として、該第1格子と受光素子の角度ずれを検出するようにしたものである。 The reference grating is a first grating formed on the detection substrate, and an angular deviation between the first grating and the light receiving element is detected.
又、前記基準格子を、スケール格子として、スケールと検出ヘッドの角度ずれを検出するようにしたものである。 Further, the reference grating is used as a scale grating to detect an angular deviation between the scale and the detection head.
又、前記検査用格子を、受光素子アレイとしたものである。 The inspection grating is a light receiving element array.
本発明は、又、前記のアライメント角度検査装置を備えたことを特徴とする光電式エンコーダを提供するものである。 The present invention also provides a photoelectric encoder comprising the alignment angle inspection apparatus.
又、前記のアライメント角度検査装置の出力により、受光素子チップの検出基板への実装角度が制御されるチップ実装装置を提供するものである。 Further, the present invention provides a chip mounting apparatus in which the mounting angle of the light receiving element chip on the detection substrate is controlled by the output of the alignment angle inspection apparatus.
本発明によれば、検査用格子と基準格子又は該基準格子と同じ角度で配設された検査用基準格子の相互作用により得られた受光信号に基づいて、格子間の角度ずれ量が分かるので、高精度で定量的な測定が容易に可能となる。 According to the present invention, the amount of angular deviation between the gratings can be determined based on the received light signal obtained by the interaction between the inspection grating and the reference grating or the inspection reference grating arranged at the same angle as the reference grating. Highly accurate and quantitative measurement can be easily performed.
従って、従来、顕微鏡下で行なっていたPDAチップと検出基板の位置ずれ検査作業を、電気信号のモニタのみで行なえ、組立精度を向上しつつ、組立工程の所要時間を短縮できる。 Therefore, it is possible to perform the positional deviation inspection work between the PDA chip and the detection substrate, which has been conventionally performed under a microscope, only by monitoring the electric signal, and the time required for the assembly process can be shortened while improving the assembly accuracy.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の第1実施形態は、本発明をPDAチップ28と検出基板24の回転方向アライメント評価に適用したもので、図5に示す如く、基準となる格子である第1格子(検出基板24上のスリットパターン)16と、PDAチップ28上に第3格子29と一体的に形成された主信号検出用受光素子と、同じくPDAチップ28上に、前記第1格子16に対して角度オフセット±θofを持った2つの格子と受光部からなる検査用PDA42a、42bを持ち、この検査用PDA42a、42bは、第1格子16の両側を延長した検査用第1格子の信号を検出し、第1格子16とPDAチップ28の角度ずれに対応した信号を出力するようにされている。
In the first embodiment of the present invention, the present invention is applied to the rotational direction alignment evaluation of the
本実施形態は、PDAチップ28内に、第1格子26に対してオフセット角度±θofを持たせた検査用PDA42a、42bを各1個配置し、この検査用PDA42a、42bと重なる位置にも、基準となる第1格子26のパターンを配置したことを特徴とする。他の点については、従来と同じであるので詳細な説明は省略する。
In the present embodiment, one
これにより、回転ずれが無い場合は、左右の検査用PDA42a、42bの受光面積は同じであるが、回転ずれが生じた場合は、左右の受光面積の差が大きくなる。従って、検出基板24の端子から、この検査用PDA42a、42bの出力を引き出せるようにしておき、所定の光量を当てて左右の検査用PDA42a、42bの出力差をモニタすれば、回転ずれ量が分かる。
Thereby, when there is no rotational deviation, the light receiving areas of the left and
ここで、オフセット角度θofは、受光面積=(信号量)の変化が大きい8°以下、好ましくは5°以下とすることが望ましい。 Here, it is desirable that the offset angle θof be 8 ° or less, preferably 5 ° or less, in which the change of the light receiving area = (signal amount) is large.
図6に示す如く、回転量と格子間の重なりによって形成される光が透過可能な有効受光部面積を概念的に計算した結果を図7(A)に示す。PDオフセット角度を±θof、回転ずれ角度をθ、格子幅を共にW、重なり長さをL(=W/sin(θof+θ))、有効受光部面積をS(=L×W=W2/sinθ)とすると、1組の有効受光面積差は次式に示す如くとなる。 As shown in FIG. 6, FIG. 7A shows the result of conceptual calculation of the effective light receiving portion area through which light formed by the rotation amount and the overlap between the gratings can be transmitted. PD offset angle is ± θof, rotation deviation angle is θ, grating width is W, overlap length is L (= W / sin (θof + θ)), and effective light receiving area is S (= L × W = W 2 / sinθ) ), One set of effective light receiving area difference is as shown in the following equation.
S1−S2=W2/[1/sin(θof+θ)+1/sin(−θof−θ)] …(1) S1-S2 = W 2 / [ 1 / sin (θof + θ) + 1 / sin (-θof-θ)] ... (1)
光信号量は有効受光部面積に比例するため、図7(B)に示す如く、角度ずれが大きくなると急激に信号量(|S1−S2|)の変化が大きくなる。 Since the optical signal amount is proportional to the effective light receiving area, as shown in FIG. 7B, the change in the signal amount (| S1-S2 |) increases rapidly as the angular deviation increases.
実際の測定は、図8に示す如く、PDAチップ28を検出基板24に実装した後、受光面側から照明光源50及びコリメータレンズ52により平行光を照射した状態で、PDAチップ28の検出基板24側の下面にある検査用PDA42a、42bの出力信号を、出力パッド56及びプローブ58等で評価回路60に取出し計算処理させる。
In actual measurement, as shown in FIG. 8, after the
具体的には、前記検査用PDA42a、42bの出力を評価回路60のIV(電流/電圧)変換アンプ(IVA)62a、62bを介して入力し、差動アンプ64でその差を演算して、予め取得しておいた図7(B)に示すようなデータに基づいて回転量演算部66で回転量を演算し、その結果を出力する。このようにして、検出基板24内の複数チップをモニタすれば、全体的な傾向が分かり、測定精度も上がる。
Specifically, the outputs of the
更に、チップ実装装置72のオフセット制御が電気的に行なわれていれば、実装装置補正値計算部68で補正値を演算し、インターフェイス(I/F)70を介してチップ実装装置72に回転量を転送することで、チップ実装装置72の条件設定にフィードバックしたり、チップ実装装置72に組込むことも可能である。 Further, if the offset control of the chip mounting apparatus 72 is electrically performed, the correction value is calculated by the mounting apparatus correction value calculation unit 68, and the rotation amount is supplied to the chip mounting apparatus 72 via the interface (I / F) 70. Can be fed back to the condition setting of the chip mounting apparatus 72, or incorporated into the chip mounting apparatus 72.
フィードバック手法やサンプリング手法等は、一般的な光学式重ね合わせ検査方法を応用できる。又、PDA、第1格子のどちらにオフセット角θofを持たせても、同様の効果が得られる。 A general optical overlay inspection method can be applied to the feedback method and the sampling method. The same effect can be obtained regardless of whether the PDA or the first grating has the offset angle θof.
次に、図9を参照して、セパレート型光電式エンコーダのモアレチェックに適用した、本発明の第2実施形態を詳細に説明する。 Next, a second embodiment of the present invention applied to a moire check of a separate photoelectric encoder will be described in detail with reference to FIG.
本実施形態は、第1格子26の代わりに、スケール格子12(スケール10)とPDAチップ28(検出ヘッド20)の回転ずれを検出するようにしたもので、原理は第1実施形態とほぼ同様であり、検査用PDA42a、42bからの信号を計算する演算回路と回転量アラームを設ける。
In this embodiment, instead of the
更に、検出基板24がガラス等の透明体で無い場合は、検査用PDA42a、42bへの照明光が通る位置に、図9中に破線で示す如く、窓44a、44bを設ける。
Further, when the
本実施形態によれば、スケール格子12(スケール10)に対する検出ヘッド20の回転ずれを検出でき、位置調整に利用できる。
According to the present embodiment, the rotational deviation of the
なお、主信号受光素子内に検査用パターン(42a、42b)を入れるだけでなく、検査用パターン及び受光素子を別のICチップとしてもよい。 Not only the inspection patterns (42a and 42b) are placed in the main signal light receiving element, but the inspection pattern and the light receiving element may be separate IC chips.
更に、受光素子アレイの代わりに、第3格子と別体の受光素子の組合せを用いても良い。 Further, a combination of the third grating and a separate light receiving element may be used instead of the light receiving element array.
前記実施形態においては、本発明が3格子の反射型エンコーダに適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、2格子型や透過型エンコーダにも同様に適用できる。 In the above embodiment, the present invention is applied to a three-grating reflective encoder, but the application target of the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to a two-grating or transmissive encoder.
10…スケール
12…スケール格子(第2格子)
20…検出ヘッド
22…光源
24…検出基板
26…第1格子
28…受光素子アレイ(PDA)チップ
42a、42b…検査用PDA
58…プローブ
60…評価回路
66…回転量演算部
72…チップ実装装置
10 ...
DESCRIPTION OF
58 ... Probe 60 ...
Claims (6)
基準となる格子に対して、プラス及びマイナスの角度オフセットを持った検査用格子を設け、
該検査用格子と基準格子又は該基準格子と同じ角度で配設された検査用基準格子の相互作用により得られた受光信号に基づいて、格子間の角度ずれを検出できるようにされていることを特徴とする光電式エンコーダのアライメント角度検査装置。 In the photoelectric encoder for detecting the relative displacement between the scale and the detection head,
An inspection grid with positive and negative angular offsets is provided for the reference grid,
The angle deviation between the gratings can be detected on the basis of the light reception signal obtained by the interaction between the inspection grating and the reference grating or the inspection reference grating arranged at the same angle as the reference grating. An alignment angle inspection device for a photoelectric encoder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006040160A JP2007218755A (en) | 2006-02-17 | 2006-02-17 | Alignment angle inspection device of photoelectric encoder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006040160A JP2007218755A (en) | 2006-02-17 | 2006-02-17 | Alignment angle inspection device of photoelectric encoder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007218755A true JP2007218755A (en) | 2007-08-30 |
Family
ID=38496220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006040160A Pending JP2007218755A (en) | 2006-02-17 | 2006-02-17 | Alignment angle inspection device of photoelectric encoder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007218755A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010014704A (en) * | 2008-04-30 | 2010-01-21 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd | Cal encoder with code wheel misalignment correction and automatic gain control |
CN109253697A (en) * | 2017-07-13 | 2019-01-22 | 台濠科技股份有限公司 | The sensing wafer structure of optics ruler reading head |
-
2006
- 2006-02-17 JP JP2006040160A patent/JP2007218755A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010014704A (en) * | 2008-04-30 | 2010-01-21 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd | Cal encoder with code wheel misalignment correction and automatic gain control |
CN109253697A (en) * | 2017-07-13 | 2019-01-22 | 台濠科技股份有限公司 | The sensing wafer structure of optics ruler reading head |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7825368B2 (en) | Absolute position length-measurement type encoder | |
EP1766335B1 (en) | Scale and readhead apparatus | |
US7687765B2 (en) | Encoder including a two dimensional photo-detector having two signal processing sections for pixels in a first and a second direction | |
CN101268337A (en) | System for detecting motion of a body | |
US7667188B2 (en) | Position measuring device including a scale having an integrated reference marking | |
US7601947B2 (en) | Encoder that optically detects positional information of a scale | |
JPH06258102A (en) | Measuring device | |
US6649925B2 (en) | Methods of calibrating a position measurement device | |
CN102853855A (en) | Optical encoder including passive readhead | |
US6333511B1 (en) | Methods and apparatus for position determination | |
JP2002286507A (en) | Optical encoder device | |
JP5111225B2 (en) | Measuring apparatus, measuring method, exposure apparatus and device manufacturing method | |
US7952625B2 (en) | Calibration element for calibrating the magnification ratio of a camera, and a calibration method | |
JP5824342B2 (en) | Linear encoder | |
EP2741057B1 (en) | Photoelectric absolute encoder and installation method therefor | |
JPH02129518A (en) | Photoelectric position measuring apparatus | |
US7145131B2 (en) | Absolute encoder | |
JP2007218755A (en) | Alignment angle inspection device of photoelectric encoder | |
US10168189B1 (en) | Contamination and defect resistant optical encoder configuration for providing displacement signal having a plurality of spatial phase detectors arranged in a spatial phase sequence along a direction transverse to the measuring axis | |
US20200378803A1 (en) | Optical encoder | |
US5038491A (en) | Scale for use for measurement of the displacement of an object to be examined, and displacement measuring apparatus | |
KR101434925B1 (en) | Fixed-point detector and displacement-measuring apparatus | |
US11353583B2 (en) | Optical position-measurement device with varying focal length along a transverse direction | |
JP2007218754A (en) | Misalignment inspection device | |
JP2008064498A (en) | Electromagnetic induction encoder |