JP3105565B2 - Manufacturing method of linear encoder and scale for linear encoder - Google Patents

Manufacturing method of linear encoder and scale for linear encoder

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JP3105565B2 JP03102070A JP10207091A JP3105565B2 JP 3105565 B2 JP3105565 B2 JP 3105565B2 JP 03102070 A JP03102070 A JP 03102070A JP 10207091 A JP10207091 A JP 10207091A JP 3105565 B2 JP3105565 B2 JP 3105565B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、リニアエンコーダ及びリニアエ
ンコーダ用スケールの製造方法に関する。
The present invention relates to a linear encoder and a method for manufacturing a scale for a linear encoder.

【0002】[0002]

【従来技術】本発明に係る従来技術を記載した文献とし
ては、例えば「最新精密計測技術」(総合技術センタ
ー.昭和62年発行)がある。この文献によると、リニ
アエンコーダを検出方式で分類すると、平行スリット
式、モアレ縞式、バーニア縞式、ホログラフスケ
ール式がある。いずれの場合もスケール上に刻まれた格
子線から作られるモアレ縞や干渉縞を用いて位置情報を
得るものである。また、検出分解能を上げるためには格
子ピッチを狭くすれば良いが、前記を除くエンコーダ
では回折現象による信号出力の低下を考慮して4μmピ
ッチの格子が限界とされている。
2. Description of the Related Art A document describing the prior art according to the present invention is, for example, "Latest Precision Measurement Technology" (General Technology Center, published in 1987). According to this document, when the linear encoders are classified according to the detection method, there are a parallel slit type, a moire stripe type, a vernier stripe type, and a holographic scale type. In each case, position information is obtained using moiré fringes or interference fringes created from grid lines engraved on the scale. In order to increase the detection resolution, the grating pitch may be narrowed. However, in encoders other than those described above, a grating having a pitch of 4 μm is limited in consideration of a decrease in signal output due to a diffraction phenomenon.

【0003】これに対し、前記ホログラフスケール式
は微細な回折格子が用いられ、高い分解能での測長が可
能である。市販のホログラフスケールでは格子ピッチ
0.5μm、分解能0.01μm物も実現されている。た
だし、ホログラフスケールの加工精度はホログラム製造
装置に用いる光学部品の良否により決まる。例えば、ホ
ログラフスケールを使用したリニアエンコーダの場合で
は、2枚の放物面鏡の大きさと面精度でスケールの有効
長さ精度が決まる。したがって、ホログラフスケールで
は250mm程度の物までしか実現されていない。
On the other hand, the holographic scale method uses a fine diffraction grating and can measure the length with high resolution. On a commercially available holographic scale, a grid pitch of 0.5 μm and a resolution of 0.01 μm have been realized. However, the processing accuracy of the holographic scale is determined by the quality of the optical components used in the hologram manufacturing apparatus. For example, in the case of a linear encoder using a holographic scale, the effective length accuracy of the scale is determined by the size and surface accuracy of the two parabolic mirrors. Therefore, only an object of about 250 mm is realized on the holographic scale.

【0004】また、特開昭64−74414号公報に
は、前記バーニヤ縞式のエンコーダの例が示されてい
る。これは、従来のバーニヤ縞式エンコーダの信号検出
はスケールに対し光源からの光束をコリメータレンズに
より平行光にして照明し、この透過光とバーニアとが作
るモアレ縞により位置情報を検出していたのに対し、光
源からの拡散光をスケールに照明することで周期的な位
置信号を得ることを可能にしたものである。いずれにし
ても、スケールには高い精度で等間隔の格子を刻む必要
があり、特に長尺化するためには高精度で大がかりな製
造装置が必要となる。
Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 64-74414 discloses an example of the vernier stripe type encoder. This is because in the signal detection of the conventional vernier fringe encoder, the scale is illuminated by collimating a light beam from a light source with a collimator lens, and positional information is detected by moire fringes created by the transmitted light and the vernier. On the other hand, it is possible to obtain a periodic position signal by illuminating a diffused light from a light source on a scale. In any case, it is necessary to engrave grids at equal intervals on the scale with high accuracy, and particularly for long lengths, large-scale manufacturing equipment with high accuracy is required.

【0005】このようにリニアエンコーダで用いられる
スケールには高精度に加工された格子が刻まれている。
エンコーダの検出精度と分解能はこの格子の加工精度と
格子間隔によって決定される。従って、この格子を製作
するためにルーリングエンジンを用いたり、LSI製造
用の縮小露光装置を用いたり、高精度な光学素子を用い
て2光束干渉により製作している。いずれの場合も、製
作するスケールの長さが長くなると加工装置の大型化と
高精度化が要求され、その結果非常に高価なものとなっ
ている。特に、ホログラフスケールは長尺のものができ
ず問題となっていた。
[0005] The scale used in the linear encoder is engraved with a highly processed grating.
The detection accuracy and resolution of the encoder are determined by the processing accuracy of the grating and the grating interval. Therefore, the grating is manufactured by using a ruling engine, using a reduction exposure apparatus for manufacturing an LSI, or using a high-precision optical element to perform two-beam interference. In any case, when the length of the scale to be manufactured is long, the processing apparatus is required to be large and highly accurate, and as a result, it is very expensive. In particular, the holographic scale cannot be made long, which has been a problem.

【0006】[0006]

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、長尺化が容易なリニアエンコーダ用スケールの
形状と該スケールに対応した信号検出を可能とするリニ
アエンコーダ及びリニアエンコーダ用スケールの製造方
法を提供することを目的としてなされたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a linear encoder scale that can be easily lengthened, a linear encoder capable of detecting a signal corresponding to the scale, and a linear encoder scale. The purpose of the present invention is to provide a production method.

【0007】[0007]

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
スケール上に格子パターンを形成し、該パターン情報を
光電的に読み取ることで位置検出を行うリニアエンコー
ダにおいて、短冊状の格子パターンが千鳥状に配列さ
れ、かつ隣り合う前記格子パターン同志若干の重なり部
分を有するリニアエンコーダ用スケールと、該リニアエ
ンコーダ用スケールからの位置信号を読み取る複数の検
出器と、該複数の検出器からの信号の位相差を検出する
検出手段とから成ること、或いは、(2)スケール上に
格子パターンを形成し、該パターン情報を光電的に読み
取ることで位置検出を行うリニアエンコーダにおいて、
短冊状の格子パターンが千鳥状に配列され、かつ隣り合
う前記格子パターン同志若干の重なり部分を有するリニ
アエンコーダ用スケールと、該リニアエンコーダ用スケ
ールからの位置信号を読み取る複数の検出器と、該複数
の検出器のどちらかの検出器が格子からの反射または透
過光を検出するように格子の重なり部分で使用する検出
器の切り替えを行う切替手段と、前記複数の検出器から
の信号の位相差を検出する位相差検出回路とから成るこ
と、或いは、(3)スケール上に格子パターンを形成
し、該パターン情報を光電的に読み取ることで位置検出
を行うリニアエンコーダにおいて、短冊状の格子パター
ンが千鳥状に配列され、かつ隣り合う前記格子パターン
同志若干の重なり部分を有するリニアエンコーダ用スケ
ールと、該リニアエンコーダ用スケールからの位置信号
を読み取る複数の検出器と、該複数の検出器のどちらか
の検出器が格子からの反射または透過光を検出するよう
に格子の重なり部分で使用する検出器の切り替えを行う
切替手段と、前記複数の検出器からの信号の位相差をあ
らかじめ測定して記憶する記憶手段とから成り、位相差
を用いて両者が同期するように新たに選択される側の位
相を補正すること、或いは、(4)スケール上に格子パ
ターンを形成し、該パターン情報を光電的に読み取るこ
とで位置検出を行うリニアエンコーダにおいて、短冊状
の格子パターンが千鳥状に配列され、かつ隣り合う前記
格子パターン同志若干の重なり部分を有するリニアエン
コーダ用スケールと、該リニアエンコーダ用スケールか
らの位置信号を読み取る複数の検出器と、2分割された
光束の一方の光路中に置かれた返射鏡に設けられた圧電
素子とから成り、該圧電素子を駆動させることにより、
一方の光路長のみを変化させて、干渉波形の位相を変化
させること、或いは、(5)スケール上に形成される格
子パターンを2光束干渉または縮小露光機により製造す
る場合、千鳥状の格子パターンを隣り合う1組の格子パ
ターンを最小単位として順次一軸方向に移動させながら
繰返し露光して製造することを特徴としたものである。
以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
To achieve the above object, the present invention provides (1)
In a linear encoder that forms a grid pattern on a scale and performs position detection by photoelectrically reading the pattern information, strip-shaped grid patterns are arranged in a staggered manner, and the adjacent grid patterns slightly overlap each other. A linear encoder scale having: a plurality of detectors for reading position signals from the linear encoder scale; and a detecting means for detecting a phase difference between signals from the plurality of detectors, or (2) A) a linear encoder that forms a grid pattern on a scale and performs position detection by photoelectrically reading the pattern information;
A linear encoder scale in which strip-shaped lattice patterns are arranged in a staggered manner, and adjacent lattice patterns have a slight overlapping portion, a plurality of detectors for reading position signals from the linear encoder scale, Switching means for switching a detector used in an overlapping portion of the grating so that one of the detectors detects reflected or transmitted light from the grating, and a phase difference between signals from the plurality of detectors. Or (3) a linear encoder that forms a grid pattern on a scale and performs position detection by photoelectrically reading the pattern information. A linear encoder scale which is arranged in a staggered manner and has a slight overlap between the adjacent grid patterns; Switching between a plurality of detectors for reading position signals from a coder scale and detectors used at overlapping portions of the grating so that any one of the plurality of detectors detects reflected or transmitted light from the grating And a storage means for measuring and storing the phase difference of the signals from the plurality of detectors in advance, and using the phase difference to change the phase on the side newly selected so as to synchronize them. (4) In a linear encoder that forms a grid pattern on a scale and performs position detection by photoelectrically reading the pattern information, strip-shaped grid patterns are arranged in a staggered manner and A linear encoder scale having a slight overlap between the lattice patterns that match each other, and a plurality of detectors for reading position signals from the linear encoder scale Consists of a piezoelectric element provided in Kaei mirror placed in one optical path of the two divided light beams, by driving the piezoelectric element,
To change the phase of the interference waveform by changing only one of the optical path lengths, or (5) When manufacturing a grating pattern formed on the scale by two-beam interference or a reduction exposure device, a staggered grating pattern Are manufactured by repeatedly exposing while sequentially moving in a uniaxial direction with one set of adjacent grid patterns as a minimum unit.
Hereinafter, a description will be given based on examples of the present invention.

【0008】図1は、本発明によるリニアエンコーダの
一実施例を説明するための構成図で、図中、1はスケー
ル、2は回折格子、3は検出器A、4は検出器Bであ
る。このスケールは長手方向に垂直な直線回折格子をも
った長方形のエリアを千鳥状に配置し、かつ隣り合うも
の同志若干の重なり部分を持たせたものである。このよ
うに、短尺のスケールをつなぎ合わせてスケールを構成
することにより、短尺のスケールの加工機により長尺の
ものが製造することが可能になる。
FIG. 1 is a block diagram for explaining an embodiment of a linear encoder according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a scale, 2 denotes a diffraction grating, 3 denotes a detector A, and 4 denotes a detector B. . In this scale, rectangular areas having a linear diffraction grating perpendicular to the longitudinal direction are arranged in a staggered manner, and adjacent areas have some overlapping portions. In this way, by connecting the short scales to form the scale, it becomes possible to manufacture a long one by a processing machine for the short scale.

【0009】図2は、スケールからの位置信号検出方法
についてホログラフスケール式のエンコーダを用いた場
合を示す図である。図中、1aはホログラフスケール、
5は受光素子、6は半導体レーザ、7はハーフミラー、
8は反射ミラーで、その他、図1と同じ作用をする部分
は同一の符号を付してある。
FIG. 2 is a diagram showing a method of detecting a position signal from a scale using a holographic scale type encoder. In the figure, 1a is a holographic scale,
5 is a light receiving element, 6 is a semiconductor laser, 7 is a half mirror,
Reference numeral 8 denotes a reflection mirror, and the other portions having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0010】本発明における信号の検出は図1または図
2に示した2個の検出器のうち、常にどちらか一方が位
置信号出力を行うように、該ホログラム格子の有無に対
応して位置信号出力を行う検出器A,Bを切り替えなが
ら行う。いま、検出器A,Bからの出力波形を図3
(a),(b)に示す。両者の信号は互いに位相ずれが
発生している。これは、隣接したホログラム格子が互い
に位置ずれしているためである。この状態のままで信号
の出力をAからBに切り替えると位置検出に誤差が発生
する。図3(a),(b)のようにBの信号位相をAの
ものに同期するように電気的に位相バイアスを与えて補
正する。なお、電気的な位相同期の他に、光学的な位相
同期を得るために反射ミラー8の裏面に圧電素子を設
け、該圧電素子を駆動することにより、一方の光路長の
みを変化させ、干渉波形の位相を変化させることができ
る。
In the signal detection according to the present invention, a position signal is output in accordance with the presence or absence of the hologram grating so that one of the two detectors shown in FIG. 1 or 2 always outputs a position signal. This is performed while switching between the detectors A and B that perform the output. Now, the output waveforms from the detectors A and B are shown in FIG.
(A) and (b) show. Both signals are out of phase with each other. This is because adjacent hologram gratings are displaced from each other. If the signal output is switched from A to B in this state, an error occurs in position detection. As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the signal phase of B is corrected by applying an electrical phase bias so as to be synchronized with that of A. In addition to the electric phase synchronization, a piezoelectric element is provided on the back surface of the reflection mirror 8 to obtain optical phase synchronization, and by driving the piezoelectric element, only one optical path length is changed to cause interference. The phase of the waveform can be changed.

【0011】図4は、異なるホログラム格子間でも上記
の位相補正を行い常に連続した正弦波信号を出力する信
号検出回路の一実施例である。図中、10は検出器Aの
出力信号、11は検出器Bの出力信号、12は位相差検
出回路、13は減算器、14は加算器、15は出力であ
る。検出器A,Bからの信号10,11は位相差検出回
路12に入力され各正弦波信号の位相φA,φBの差φi
=φA−φBを求める。ここでiはスタート位置から数え
た位相接続部分の番号である。いま、信号がAからBに
切り替わるとすると、重なり部分に来てこれまで入力が
無かった信号Bが入力され位相差φiが求められる。φi
が求まると同時に2個のスイッチはB信号出力側に切り
替わり、B信号はφiの位相補正されて出力される。φi
は次の重なり部分が来るまで固定される。
FIG. 4 shows an embodiment of a signal detection circuit which performs the above-described phase correction even between different hologram gratings and always outputs a continuous sine wave signal. In the figure, 10 is an output signal of the detector A, 11 is an output signal of the detector B, 12 is a phase difference detection circuit, 13 is a subtractor, 14 is an adder, and 15 is an output. The signals 10 and 11 from the detectors A and B are input to a phase difference detection circuit 12, and the difference φ i between the phases φ A and φ B of each sine wave signal
= Seek φ AB. Here, i is the number of the phase connection portion counted from the start position. Now, assuming that the signal is switched from A to B, the signal B which has reached the overlapping portion and has not been input is input, and the phase difference φ i is obtained. φ i
At the same time, the two switches are switched to the B signal output side, and the B signal is output after the phase of φ i is corrected. φ i
Is fixed until the next overlap.

【0012】図5は図4とは異なる他の信号検出回路の
実施例である。図中、16は位相シフト量メモリ(記憶
手段)、17,18は加算器、19は出力で、その他A
出力信号とB出力信号は図4と同様である。各回折格子
間での位相差は経時変化や温度変化を考えなければ固定
値である。従って、エンコーダの構成時に各接続部分で
の補正位相量を求めメモリに記憶しておくか、またはエ
ンコーダ使用時にプレスキャンを行い補正位相量を求め
記憶しておく。実際のエンコーダ使用時にはメモリより
補正位相量を読みだして補正を行う。これにより、各接
続部分での位相差検出にかかる時間を短縮できるため、
移動速度の速いものに対してもエンコーダとして使用で
きる。上記の検出方法はホログラフスケール式のエンコ
ーダに限るものではなく、他の検出方法においても検出
器を2個具備し、得られる2つの周期的な信号の位相を
接続していくことに関しては同様である。
FIG. 5 shows another embodiment of a signal detection circuit different from that of FIG. In the figure, 16 is a phase shift amount memory (storage means), 17 and 18 are adders, 19 is an output,
The output signal and the B output signal are the same as in FIG. The phase difference between the diffraction gratings is a fixed value unless a change over time or a change in temperature is considered. Therefore, when the encoder is configured, the correction phase amount at each connection portion is obtained and stored in the memory, or when the encoder is used, a pre-scan is performed and the correction phase amount is obtained and stored. When the actual encoder is used, the correction is performed by reading the correction phase amount from the memory. As a result, the time required for detecting the phase difference at each connection portion can be reduced,
It can be used as an encoder even for those with a high moving speed. The above detection method is not limited to the holographic scale type encoder, and the other detection methods include two detectors and connect the phases of two obtained periodic signals in the same manner. is there.

【0013】図6はバーニア縞式のエンコーダに適用し
た例である。図中、20はインデックススケール,20
bはメインスケール、21はバーニア縞、22はフォト
トランジスタ、23はコリメータレンズ、24はランプ
である。同一のインデックススケールを用いてバーニア
縞を作ると隣り合う格子間でできるバーニア縞の位相が
異なって現れる。各格子は4個のフォトトランジスタに
より位置信号を検出し、上記の場合と同様に位相補正を
行う。
FIG. 6 shows an example in which the present invention is applied to a vernier fringe encoder. In the figure, 20 is the index scale, 20
b is a main scale, 21 is a vernier stripe, 22 is a phototransistor, 23 is a collimator lens, and 24 is a lamp. When vernier fringes are formed using the same index scale, the phases of the vernier fringes formed between adjacent gratings appear differently. Each grating detects a position signal with four phototransistors and performs phase correction in the same manner as in the above case.

【0014】図4及び図5に示した電気的な位相同期の
他に、光学的な位相同期を行うことも可能である。図7
及び図8は、光学的な位相同期を行う検出器の構成図
で、図7は反射型を示し、図8は透過型を示している。
図中、25はスケール、26は反射鏡、27aはPZT
(圧電素子)、27は反射ミラー、28はハーフミラ
ー、29は光導体レーザ、30は受光素子、31はアナ
ライザ(λ/4板)、32はビームスプリッタ、33は
ポラライザである。反射型・透過型のいずれの場合にお
いても、2分割された光束の一方の光路中に置かれた反
射鏡の裏面に圧電素子を設置する。この圧電素子を駆動
することにより、一方の光路長のみを変化させ、干渉波
形の位相を変化させることができる。
In addition to the electrical phase synchronization shown in FIGS. 4 and 5, it is also possible to perform optical phase synchronization. FIG.
8 is a configuration diagram of a detector that performs optical phase synchronization. FIG. 7 shows a reflection type, and FIG. 8 shows a transmission type.
In the figure, 25 is a scale, 26 is a reflecting mirror, 27a is PZT
(Piezoelectric element), 27 is a reflection mirror, 28 is a half mirror, 29 is a light guide laser, 30 is a light receiving element, 31 is an analyzer (λ / 4 plate), 32 is a beam splitter, and 33 is a polarizer. In both cases of the reflection type and the transmission type, a piezoelectric element is provided on the back surface of a reflecting mirror placed in one optical path of the light beam divided into two. By driving this piezoelectric element, it is possible to change only one optical path length and change the phase of the interference waveform.

【0015】図9は、反射鏡に圧電素子を設けた場合の
信号検出回路を示す図である。図中、50は位相差判定
部、51は出力、52は圧電素子駆動部である。位相差
検出回路12により検出された位相差、φA−φB、すな
わち、φiが0になるように圧電素子を駆動させる。φi
=0の時にスイッチを切り替えて出力を得る。図10,
図11は、ホログラフスケールの製造方法を示す図で、
図中、40はレーザ光、41はマスク、42は感光剤、
43はホログラム基板、44は高精度ステージ(X方
向)、45は高精度ステージ(Y方向)である。
FIG. 9 is a diagram showing a signal detection circuit in the case where a piezoelectric element is provided on a reflecting mirror. In the figure, 50 is a phase difference judging unit, 51 is an output, and 52 is a piezoelectric element driving unit. The detected phase difference by the phase difference detecting circuit 12, φ AB, i.e., phi i drives the piezoelectric element so that 0. φ i
When = 0, the switch is switched to obtain an output. FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a holographic scale manufacturing method.
In the figure, 40 is a laser beam, 41 is a mask, 42 is a photosensitive agent,
43 is a hologram substrate, 44 is a high precision stage (X direction), and 45 is a high precision stage (Y direction).

【0016】図11(a)または(b)のような開口を
もったマスクを通して感光剤を塗布した基板上に格子を
2光束干渉により回折格子を形成する。つづいて、希望
する千鳥状のパターンとなるように基板をxないしy方
向に移動させながら順次露光していく。露光終了後、こ
れを現像し、表面に金属蒸着を施してスケールの原版と
する。この原版から、複製を取ったものをエンコーダの
スケールとして用いる。特に、図11(b)のような開
口を用いて露光を行う場合は、基板の移動は一軸方向の
みで良いために原版の製作が容易で、かつ移動時の傾き
によるコサイン誤差の発生を抑えられるため高精度なス
ケールが得られる。縮小露光機により格子を製作する場
合にも縮写原版のパターンを図11(b)のようにする
ことも同様の理由で効果的である。
A diffraction grating is formed on a substrate coated with a photosensitive agent through a mask having openings as shown in FIG. 11A or 11B by interference of two light beams. Subsequently, the substrate is sequentially exposed while moving the substrate in the x or y direction so as to obtain a desired zigzag pattern. After the exposure is completed, this is developed, and the surface is subjected to metal evaporation to obtain a scale original. A copy of this original is used as the encoder scale. In particular, in the case of performing exposure using an opening as shown in FIG. 11B, the substrate needs to be moved only in one axis direction, so that the original plate can be easily manufactured and the occurrence of cosine error due to the inclination during the movement is suppressed. As a result, a highly accurate scale can be obtained. Even when a grating is manufactured by a reduction exposure machine, it is effective to make the pattern of the reduced original plate as shown in FIG. 11B for the same reason.

【0017】[0017]

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 (1)請求項1,2に対応する効果:2個の検出部を持
つために千鳥状に小さな格子パターンが配置されたスケ
ールがあたかも1つの長尺な格子パターンであるかのよ
うに連続して位置情報を読み取ることが可能となり、長
尺の格子パターンを作製するために製造機の大型化や長
い距離にわたって等間隔の格子ピッチを確保するための
製造機の高精度化の必要がなくなり、結果として安価な
リニアエンコーダが実現できる。 (2)請求項3に対応する効果:図2(b)のような形
状を持った開口または縮写パターンを用いて露光を行う
ため基板の移動は一軸方向のみで良く原版の製作が容易
でかつ移動時の傾きによりコサイン誤差の発生を抑えら
れるため高精度なスケールが得られる。
As apparent from the above description, the present invention has the following effects. (1) An effect corresponding to the first and second aspects: a scale in which small lattice patterns are arranged in a staggered manner because of having two detection units is continuous as if it were one long lattice pattern. It is possible to read the position information in a long time, and it is not necessary to increase the size of the manufacturing machine in order to produce a long grid pattern and to increase the precision of the manufacturing machine in order to secure a uniform grid pitch over a long distance. As a result, an inexpensive linear encoder can be realized. (2) Effect corresponding to claim 3: Since exposure is performed using an aperture or a reduced pattern having a shape as shown in FIG. 2 (b), the substrate needs to be moved only in one axial direction and the original plate can be easily manufactured. Since the occurrence of a cosine error can be suppressed by the inclination during the movement, a highly accurate scale can be obtained.

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

【図1】 本発明によるリニアエンコーダの一実施例を
説明するための構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of a linear encoder according to the present invention.

【図2】 スケールからの位置信号検出方法についてホ
ログラフスケール式のエンコーダを用いた場合を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a method of detecting a position signal from a scale using a holographic scale encoder.

【図3】 検出器からの出力波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an output waveform from a detector.

【図4】 信号検出回路を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a signal detection circuit.

【図5】 他の信号検出回路を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating another signal detection circuit.

【図6】 バーニア縞式のエンコーダに適用した例を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example applied to a vernier fringe encoder.

【図7】 光学的な位相同期を行う検出器(反射型)の
構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a detector (reflection type) that performs optical phase synchronization.

【図8】 光学的な位相同期を行う検出器(透過型)の
構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a detector (transmission type) that performs optical phase synchronization.

【図9】 光学的な位相同期を行う場合の信号検出回路
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a signal detection circuit when performing optical phase synchronization.

【図10】 ホログラフスケールの製造方法を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram illustrating a method for manufacturing a holographic scale.

【図11】 マスクの開口を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating openings in a mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…スケール、2…回折格子、3…検出器A、4…検出
器B。
1 ... scale, 2 ... diffraction grating, 3 ... detector A, 4 ... detector B

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スケール上に格子パターンを形成し、該
パターン情報を光電的に読み取ることで位置検出を行う
リニアエンコーダにおいて、短冊状の格子パターンが千
鳥状に配列され、かつ隣り合う前記格子パターン同志若
干の重なり部分を有するリニアエンコーダ用スケール
と、該リニアエンコーダ用スケールからの位置信号を読
み取る複数の検出器と、該複数の検出器からの信号の位
相差を検出する検出手段とから成ることを特徴とするリ
ニアエンコーダ。
1. A linear encoder which forms a grid pattern on a scale and performs position detection by photoelectrically reading the pattern information, wherein the strip-shaped grid patterns are arranged in a staggered manner, and the adjacent grid patterns are adjacent to each other. A linear encoder scale having a few overlapping portions; a plurality of detectors for reading position signals from the linear encoder scale; and a detecting means for detecting a phase difference between signals from the plurality of detectors. A linear encoder.
【請求項2】 スケール上に格子パターンを形成し、該
パターン情報を光電的に読み取ることで位置検出を行う
リニアエンコーダにおいて、短冊状の格子パターンが千
鳥状に配列され、かつ隣り合う前記格子パターン同志若
干の重なり部分を有するリニアエンコーダ用スケール
と、該リニアエンコーダ用スケールからの位置信号を読
み取る複数の検出器と、該複数の検出器のどちらかの検
出器が格子からの反射または透過光を検出するように格
子の重なり部分で使用する検出器の切り替えを行う切替
手段と、前記複数の検出器からの信号の位相差を検出す
る位相差検出回路とから成ることを特徴とするリニアエ
ンコーダ。
2. A linear encoder which forms a grid pattern on a scale and performs position detection by photoelectrically reading the pattern information, wherein strip-shaped grid patterns are arranged in a staggered manner, and the adjacent grid patterns are adjacent to each other. A linear encoder scale having some overlapping portions, a plurality of detectors for reading position signals from the linear encoder scale, and one of the plurality of detectors detects reflected or transmitted light from a grating. A linear encoder comprising: switching means for switching a detector used in an overlapping portion of a grating so as to detect; and a phase difference detection circuit for detecting a phase difference between signals from the plurality of detectors.
【請求項3】 スケール上に格子パターンを形成し、該
パターン情報を光電的に読み取ることで位置検出を行う
リニアエンコーダにおいて、短冊状の格子パターンが千
鳥状に配列され、かつ隣り合う前記格子パターン同志若
干の重なり部分を有するリニアエンコーダ用スケール
と、該リニアエンコーダ用スケールからの位置信号を読
み取る複数の検出器と、該複数の検出器のどちらかの検
出器が格子からの反射または透過光を検出するように格
子の重なり部分で使用する検出器の切り替えを行う切替
手段と、前記複数の検出器からの信号の位相差をあらか
じめ測定して記憶する記憶手段とから成り、位相差を用
いて両者が同期するように新たに選択される側の位相を
補正することを特徴とするリニアエンコーダ。
3. A linear encoder that forms a grid pattern on a scale and performs position detection by photoelectrically reading the pattern information, wherein strip-shaped grid patterns are arranged in a staggered manner, and the adjacent grid patterns are adjacent to each other. A linear encoder scale having some overlapping portions, a plurality of detectors for reading position signals from the linear encoder scale, and one of the plurality of detectors detects reflected or transmitted light from a grating. A switching unit for switching a detector used in an overlapping portion of the grating so as to detect, and a storage unit for measuring and storing a phase difference of signals from the plurality of detectors in advance, and using the phase difference. A linear encoder, wherein a phase on a newly selected side is corrected so that both are synchronized.
【請求項4】 スケール上に格子パターンを形成し、該
パターン情報を光電的に読み取ることで位置検出を行う
リニアエンコーダにおいて、短冊状の格子パターンが千
鳥状に配列され、かつ隣り合う前記格子パターン同志若
干の重なり部分を有するリニアエンコーダ用スケール
と、該リニアエンコーダ用スケールからの位置信号を読
み取る複数の検出器と、2分割された光束の一方の光路
中に置かれた反射鏡に設けられた圧電素子とから成り、
該圧電素子を駆動させることにより、一方の光路長のみ
を変化させて、干渉波形の位相を変化させることを特徴
とするリニアエンコーダ。
4. A linear encoder for forming a grid pattern on a scale and performing position detection by photoelectrically reading the pattern information, wherein the strip-shaped grid patterns are arranged in a staggered manner, and the adjacent grid patterns are adjacent to each other. A linear encoder scale having some overlapping portions, a plurality of detectors for reading a position signal from the linear encoder scale, and a reflecting mirror placed in one optical path of a light beam divided into two are provided. And a piezoelectric element,
A linear encoder wherein the phase of an interference waveform is changed by driving only one optical path length by driving the piezoelectric element.
【請求項5】 スケール上に形成される格子パターンを
2光束干渉または縮小露光機により製造する場合、千鳥
状の格子パターンを隣り合う1組の格子パターンを最小
単位として順次一軸方向に移動させながら繰返し露光し
て製造することを特徴とするリニアエンコーダ用スケー
ルの製造方法。
5. When manufacturing a lattice pattern formed on a scale by two-beam interference or a reduction exposure machine, a staggered lattice pattern is sequentially moved in one axial direction using a set of adjacent lattice patterns as a minimum unit. A method for manufacturing a scale for a linear encoder, wherein the scale is manufactured by repeating exposure.
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