JP3287737B2 - Measurement scale and photoelectric displacement detection device using the same - Google Patents
Measurement scale and photoelectric displacement detection device using the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、測長スケールおよ
びそれを用いた光電式変位検出装置に関する。詳しく
は、結露による光学的特性の悪化を防止した測長スケー
ルおよびそれを用いた光電式変位検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a length measuring scale and a photoelectric displacement detecting device using the same. More specifically, the present invention relates to a length measurement scale that prevents deterioration of optical characteristics due to dew condensation, and a photoelectric displacement detection device using the same.
【０００２】[0002]
【背景技術】変位検出装置の１つとして、メインスケー
ルおよびインデックススケールの相対移動によって生じ
る光の明暗から両スケールの相対移動変位量を検出する
光電式変位検出装置が知られている。これは、図１に示
す如く、ガラス基板の表面に光透過部および光遮断部か
らなる光学格子Ｇを形成したメインスケール１と、同様
にガラス基板の表面に光学格子Ｇ（光透過部および光遮
断部からなる）を形成したインデックススケール２とを
対向配置し、この両スケール１，２を挟んで光照射光学
系３および受光素子４をインデックススケール２と一体
的に配置し、受光素子４からの出力信号を処理する信号
処理回路（図示省略）を設けた構造である。なお、光照
射光学系３は、光源３Ａと、この光源３Ａからの光を平
行光線としてスケール１，２に照射するレンズ３Ｂから
構成されている。2. Description of the Related Art As one type of displacement detection device, a photoelectric displacement detection device that detects a relative displacement amount of movement between a main scale and an index scale based on light and dark caused by relative movement of the scales is known. As shown in FIG. 1, the main scale 1 has an optical grating G formed of a light transmitting portion and a light blocking portion formed on the surface of a glass substrate, and the optical grating G (light transmitting portion and light An index scale 2 having a cut-off portion is formed facing the index scale 2, and the light irradiation optical system 3 and the light receiving element 4 are disposed integrally with the index scale 2 with the scales 1 and 2 interposed therebetween. This is a structure provided with a signal processing circuit (not shown) for processing the output signal of FIG. The light irradiating optical system 3 includes a light source 3A and a lens 3B that irradiates the scales 1 and 2 with light from the light source 3A as parallel rays.
【０００３】従って、インデックススケール２をメイン
スケール１に対してｘ方向へ移動させると、両スケール
１，２の光学格子Ｇを透過した透過光が受光素子４によ
って検出されたのち、電気信号に変換される。すると、
信号処理回路において、その電気信号を基に両スケール
１，２の相対移動変位量が求められたのち、図示しない
デジタル表示器などに表示される。あるいは、別のデー
タ処理装置に伝送され、そこで処理される。なお、実際
の装置では、移動方向の弁別をするため、複数のインデ
ックススケールと受光素子とを備えている。Therefore, when the index scale 2 is moved in the x direction with respect to the main scale 1, the light transmitted through the optical grating G of both scales 1 and 2 is detected by the light receiving element 4 and converted into an electric signal. Is done. Then
In the signal processing circuit, the relative displacement of the scales 1 and 2 is calculated based on the electric signal, and then displayed on a digital display (not shown). Alternatively, it is transmitted to another data processing device and processed there. Note that an actual device includes a plurality of index scales and light receiving elements for discriminating the moving direction.
【０００４】ところで、従来、メインスケール１やイン
デックスススケール２などの測長スケールの製造にあた
っては、図２に示すように、細長薄板状に形成されたガ
ラス基板１１の表面にクロム（Ｃｒ）を蒸着して薄膜１
２を形成したのち〔（Ａ）参照〕、その上にレジスト１
３を塗布する〔（Ｂ）参照〕。続いて、その上から光を
照射して目的とする光学格子パターンを描画するととも
に、レジスト１３を現像したのち〔（Ｃ）参照〕、残っ
たレジスト１３をマスクとして薄膜１２を部分的にエッ
チングで除去する〔（Ｄ）参照〕。最後に、マスクとし
て使用したレジスト１３を剥離する〔（Ｅ）参照〕。こ
れにより、薄膜１２が除去された部分が光透過部１５、
残った薄膜１２の部分が光遮断部１６として、これらが
交互にかつ一定ピッチで連続する光学格子Ｇが形成され
る。つまり、ガラス基板１１上に光学格子Ｇを有する測
長スケールＳ0 が製造される。By the way, conventionally, when manufacturing a length measuring scale such as the main scale 1 and the index scale 2, as shown in FIG. 2, chrome (Cr) is formed on the surface of a glass substrate 11 formed in an elongated thin plate shape. Evaporated and thin film 1
2 (see (A)), and a resist 1 is formed thereon.
3 (see (B)). Subsequently, a desired optical grating pattern is drawn by irradiating light from above, and after developing the resist 13 [see (C)], the thin film 12 is partially etched by using the remaining resist 13 as a mask. Remove [see (D)]. Finally, the resist 13 used as a mask is peeled [see (E)]. Thereby, the portion from which the thin film 12 has been removed becomes the light transmitting portion 15,
The remaining portion of the thin film 12 serves as a light blocking portion 16, and an optical grating G is formed in which these portions are alternately and continuously formed at a constant pitch. That is, measurement scale S 0 having an optical grating G on the glass substrate 11 is manufactured.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した構
造の測長スケールＳ0 の場合、結露が生じる環境下（た
とえば、切削加工部に冷却水が噴霧されている工作機械
など装置と雰囲気の温度差が大きい環境下）では、クロ
ムに比べて親水性の高いガラス部分、つまり、光透過部
１５の部分に水滴が集中する傾向にある。すると、光
（透過光）は、図３に示す如く、光透過部１５の部分に
集中した水滴１７によって屈折、減衰の影響を受けてし
まい、そのため受光素子４での受光光量が変化し、測定
誤差を生じるという欠点がある。[SUMMARY OF THE INVENTION Incidentally, when the length measuring scale S 0 of the above-mentioned structure, an environment where dew condensation occurs (e.g., temperature of the machine tool, such as device and ambience cooling water is sprayed to the cutting portion In an environment where the difference is large), water droplets tend to concentrate on the glass portion having higher hydrophilicity than chromium, that is, on the light transmitting portion 15. Then, as shown in FIG. 3, the light (transmitted light) is affected by refraction and attenuation by the water droplets 17 concentrated on the light transmitting portion 15, so that the amount of light received by the light receiving element 4 changes and the measurement is performed. There is a disadvantage that an error occurs.
【０００６】そこで、本出願人は、先に、これを改善し
た測長スケールを提案した（特願平６−３９５５８
号）。この測長スケールＳ1 は、図４に示す如く、ガラ
ス基板１１の表面に光透過部１５および光遮断部１６か
らなる光学格子Ｇを形成するとともに、前記光透過部１
５の表面に透光性を有する撥水性材料からなる撥水層２
１を形成した構造である。これにより、結露によって水
滴が発生しても、その水滴１７は撥水層２１の撥水性に
よってはじかれ、光遮断部１６の部分に集められる。そ
の結果、光透過部１５の部分には水滴１７が集中しなく
なるから、光透過部１５を透過する透過光が水滴１７に
よる影響を受けることが少なく、測定誤差を低減でき
る。Accordingly, the present applicant has previously proposed a length measuring scale which has improved this (Japanese Patent Application No. 6-39558).
issue). As shown in FIG. 4, the length measuring scale S 1 forms an optical grating G including a light transmitting portion 15 and a light blocking portion 16 on the surface of the glass substrate 11 and, as shown in FIG.
Water-repellent layer 2 made of a light-transmissive water-repellent material on the surface of 5
1 is formed. Thus, even if water droplets are generated due to dew condensation, the water droplets 17 are repelled by the water repellency of the water repellent layer 21 and are collected at the light shielding portion 16. As a result, since the water droplets 17 do not concentrate on the light transmitting portion 15, the transmitted light passing through the light transmitting portion 15 is less affected by the water droplets 17, and the measurement error can be reduced.
【０００７】ところが、この構造の場合、確かに光学格
子Ｇ上に生じる結露水滴に対しては有効であるが、メイ
ンスケール１の光学格子Ｇが形成された面とは反対側面
（メインスケールの裏面）に生じる結露には効果がな
い。つまり、図５（同図では撥水層２１を省略してあ
る）に示すように、メインスケール１の裏面に結露が生
じると、その結露水滴１７によって透過光が散乱してし
まう。しかも、そこで曲げられた光は、そこからメイン
スケール１の板厚分だけ進むので、曲げられた影響が大
きくなってしまう。このようなことは、光照射光学系３
の出口側面にあるレンズ３Ｂにおいても生じる問題であ
る。However, this structure is effective for dew condensation on the optical grid G, but is opposite to the surface of the main scale 1 on which the optical grid G is formed (the back surface of the main scale). It has no effect on the condensation that occurs in). That is, as shown in FIG. 5 (the water-repellent layer 21 is omitted in FIG. 5), when dew condensation occurs on the back surface of the main scale 1, the transmitted light is scattered by the dew droplet 17. Moreover, the light bent there travels by the thickness of the main scale 1 from there, and the effect of the bending is increased. This is because the light irradiation optical system 3
The problem also occurs in the lens 3B on the exit side of the lens 3B.
【０００８】その結果、受光素子４から得られる信号が
変化してしまい、その程度が大きいと測定不可能になる
場合が生じる。従って、光学格子Ｇが形成された面とは
反対側面に生じる結露に対して何らかの対策が求められ
ていた。なお、インデックススケール２と受光素子４と
は密封されているため、インデックススケール２の受光
素子４側の面および受光素子４上には結露は生じない。
光源３Ａとレンズ３Ｂも同様である。As a result, the signal obtained from the light receiving element 4 changes, and if it is too large, measurement may not be possible. Therefore, some measures have been required for dew condensation occurring on the side opposite to the side on which the optical grating G is formed. Since the index scale 2 and the light receiving element 4 are hermetically sealed, no dew condensation occurs on the surface of the index scale 2 on the light receiving element 4 side and on the light receiving element 4.
The same applies to the light source 3A and the lens 3B.
【０００９】ここに、本発明の目的は、このような従来
の欠点を解消し、光学格子が形成された面およびそれと
は反対側面に生じる結露による光の屈折、減衰などの影
響を防止できる測長スケールを提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、測長スケールおよびそれに光
を照射する光照射光学系に生じる結露による光の屈折、
減衰などの影響を防止し、測定誤差の低減が可能な光電
式変位検出装置を提供することにある。Here, an object of the present invention is to solve such a conventional drawback, and to prevent the influence of light refraction and attenuation due to dew condensation on the surface on which the optical grating is formed and on the opposite surface. It is to provide a long scale. Another object of the present invention is to refract light by dew condensation occurring in a length measuring scale and a light irradiation optical system that irradiates light,
An object of the present invention is to provide a photoelectric displacement detection device capable of preventing an influence such as attenuation and reducing a measurement error.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の測長スケール
は、ガラス基板と、このガラス基板の表面に形成された
光透過部および光遮断部からなる光学格子と、前記光透
過部の表面に形成された撥水性材料からなる撥水層と、
前記ガラス基板の光学格子が形成された面とは反対側面
に前記光学格子の並設方向と平行に形成された１または
複数本の光遮断帯条と、前記ガラス基板の光学格子が形
成された面とは反対側面において前記光遮断帯条を除く
部分に設けられた撥水性材料からなる撥水層とを備えた
ことを特徴とする。According to the present invention, there is provided a length measuring scale comprising: a glass substrate; an optical grating formed of a light transmitting portion and a light blocking portion formed on the surface of the glass substrate; A water-repellent layer made of the formed water-repellent material,
One or a plurality of light blocking strips formed in parallel with the direction in which the optical gratings are arranged on the side opposite to the surface on which the optical grating of the glass substrate is formed, and the optical grating of the glass substrate is formed. And a water-repellent layer made of a water-repellent material provided on a portion other than the light blocking strip on the side opposite to the surface.
【００１１】このような構成によれば、ガラス基板の光
学格子が形成された面およびそれとは反対側面に結露に
よって水滴が発生すると、光学格子が形成された面に発
生した水滴は、光学格子の光透過部に形成された撥水層
によってはじかれ、光遮断部の部分に集められる。ま
た、光学格子が形成された面とは反対側面に発生した水
滴は、光遮断帯条を除く部分に設けられた撥水層によっ
てはじかれ、光遮断帯条の部分に集められる。従って、
結露水滴は全て光遮断部および光遮断帯条の部分に集め
られるから、つまり、光透過部の部分には水滴が集中し
なくなるから、光透過部を透過する透過光が水滴による
影響を受けるのを少なくできる。しかも、光遮断帯条は
光学格子の並設方向と平行に形成されているから、位置
による受光量の変動がない。According to such a configuration, when water droplets are generated on the surface of the glass substrate on which the optical grating is formed and the side opposite to the surface by dew condensation, the water droplets generated on the surface on which the optical grating is formed are removed by the optical grating. It is repelled by the water-repellent layer formed on the light transmitting portion and is collected at the light blocking portion. In addition, water droplets generated on the side opposite to the surface on which the optical grating is formed are repelled by the water-repellent layer provided on a portion other than the light blocking strip, and are collected at the light blocking strip. Therefore,
Since all the condensation water droplets are collected in the light blocking section and the light blocking strip, that is, the water drops do not concentrate on the light transmitting section, so that the transmitted light passing through the light transmitting section is affected by the water drop. Can be reduced. In addition, since the light blocking strip is formed in parallel with the direction in which the optical gratings are juxtaposed, there is no variation in the amount of received light depending on the position.
【００１２】また、上記構造の測長スケールにおいて、
前記光遮断部および光遮断帯条の表面には、親水性材料
からなる親水層が形成されていることを特徴とする。こ
のような構成によれば、親水層の作用によつて水滴を更
に光遮断部および光遮断帯条の部分に集めることができ
る。In the length measuring scale having the above structure,
A hydrophilic layer made of a hydrophilic material is formed on the surface of the light shielding section and the light shielding strip. According to such a configuration, water droplets can be further collected at the light blocking portion and the light blocking strip by the action of the hydrophilic layer.
【００１３】また、本発明の光電式変位検出装置は、ガ
ラス基板の表面に光透過部および光遮断部からなる光学
格子を形成したメインスケールおよびインデックススケ
ールを対向配置するとともに、これら両スケールを挟ん
で光照射光学系および受光素子を配置し、前記メインス
ケールおよびインデックススケールが前記光学格子の並
設方向に相対移動したときに前記受光素子で受光される
光の明暗から両スケールの相対移動変位量を検出する光
電式変位検出装置において、前記メインスケールとし
て、上記構造の測長スケールを用いたことを特徴とす
る。Further, in the photoelectric displacement detecting device according to the present invention, a main scale and an index scale having an optical grating formed of a light transmitting portion and a light blocking portion are arranged opposite to each other on the surface of a glass substrate, and both scales are sandwiched therebetween. The light irradiating optical system and the light receiving element are arranged at the position, and when the main scale and the index scale are relatively moved in the direction in which the optical gratings are juxtaposed, the relative displacement of the two scales from the brightness of the light received by the light receiving element. In the photoelectric displacement detection device for detecting the above-mentioned, a length measuring scale having the above structure is used as the main scale.
【００１４】このような構成によれば、メインスケール
に発生する水滴は、全て光遮断部および光遮断帯条の部
分に集められ、光透過部を透過する透過光が水滴による
影響を受けることが少なくなるから、測定誤差を低減で
きる。According to such a configuration, all the water droplets generated on the main scale are collected in the light shielding portion and the light shielding band, and the transmitted light passing through the light transmitting portion is affected by the water droplet. Since the number is reduced, the measurement error can be reduced.
【００１５】また、上記構造の光電式変位検出装置にお
いて、前記インデックススケールの光学格子が前記メイ
ンスケールに対向した状態にインデックススケールが配
置され、そのインデックススケールの光透過部の表面に
は撥水性材料からなる撥水層が形成されていることを特
徴とする。このような構成によれば、インデックススケ
ールの光学格子が形成された面に発生する水滴は、光学
格子の光透過部に形成された撥水層によってはじかれ、
光遮断部の部分に集められる。従って、インデックスス
ケールの光透過部を透過する透過光も水滴による影響を
受けることが少なくできるから、より測定誤差を低減で
きる。Further, in the photoelectric displacement detecting device having the above structure, the index scale is disposed in a state where the optical grating of the index scale faces the main scale, and the surface of the light transmitting portion of the index scale has a water-repellent material. Characterized in that a water-repellent layer made of According to such a configuration, water droplets generated on the surface on which the optical grating of the index scale is formed are repelled by the water-repellent layer formed on the light transmitting portion of the optical grating,
Collected in the light blocking section. Therefore, the transmitted light passing through the light transmitting portion of the index scale can be less affected by the water droplet, and the measurement error can be further reduced.
【００１６】また、上記構造の光電式変位検出装置にお
いて、前記インデックススケールの光遮断部の表面には
親水性材料からなる親水層が形成されていることを特徴
とする。このような構成によれば、インデックススケー
ルの光学格子が形成された面に発生する水滴を、親水層
の作用によつて更に光遮断部の部分に集めることができ
る。Further, in the photoelectric displacement detecting device having the above structure, a hydrophilic layer made of a hydrophilic material is formed on a surface of the light blocking portion of the index scale. According to such a configuration, water droplets generated on the surface on which the index scale optical grating is formed can be further collected at the light blocking portion by the action of the hydrophilic layer.
【００１７】また、上記構造の光電式変位検出装置にお
いて、前記光照射光学系の出口側光学系には、１または
複数本の光遮断帯条が前記相対移動方向と平行に設けら
れているとともに、この光遮断部を除く部分には撥水性
材料からなる撥水層が設けられていることを特徴とす
る。このような構成によれば、光照射光学系の出口側光
学系に発生する水滴は、光遮断帯条を除く部分に設けら
れた撥水層によってはじかれ、光遮断帯条の部分に集め
られる。従って、光照射光学系の出口側光学系からの光
も水滴による影響を受けることが少なくできるから、よ
り測定誤差を低減できる。しかも、光遮断帯条は光学格
子の並設方向と平行に形成されているから、位置による
受光量の変動がない。In the photoelectric displacement detecting device having the above structure, one or a plurality of light shielding strips are provided in the exit side optical system of the light irradiation optical system in parallel with the relative movement direction. In addition, a water-repellent layer made of a water-repellent material is provided on a portion other than the light blocking portion. According to such a configuration, water droplets generated in the exit-side optical system of the light irradiation optical system are repelled by the water-repellent layer provided in a portion other than the light blocking strip, and are collected in the light blocking strip. . Therefore, the light from the optical system on the exit side of the light irradiation optical system can be less affected by the water droplet, and the measurement error can be further reduced. Moreover, since the light shielding strip is formed in parallel with the direction in which the optical gratings are arranged, there is no variation in the amount of received light depending on the position.
【００１８】また、上記構造の光電式変位検出装置にお
いて、前記光遮断帯条の表面には親水性材料からなる親
水層が形成されていることを特徴とする。このような構
成によれば、光照射光学系の出口側光学系に発生する水
滴を、親水層の作用によつて更に光遮断帯条の部分に集
めることができる。Further, in the photoelectric displacement detecting device having the above structure, a hydrophilic layer made of a hydrophilic material is formed on a surface of the light shielding strip. According to such a configuration, water droplets generated in the exit-side optical system of the light irradiation optical system can be further collected in the light shielding strip by the action of the hydrophilic layer.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面を参照しながら詳細に説明する。図６は本実施の形態
の光電式変位検出装置を示す平面図、図７は図６の VII
−VII 線断面図である。これらの図に示すように、同光
電式変位検出装置は、メインスケール３１と、このメイ
ンスケール３１に対向した状態で長手方向へ移動可能に
設けられたインデックススケール３２と、これら両スケ
ール３１，３２を挟んで配置された光照射光学系３３お
よび受光素子３４とから構成されている。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 6 is a plan view showing a photoelectric displacement detection device according to the present embodiment, and FIG.
FIG. 7 is a sectional view taken along line VII. As shown in these drawings, the photoelectric displacement detection device includes a main scale 31, an index scale 32 provided to be movable in the longitudinal direction in a state facing the main scale 31, and both scales 31, 32. And a light irradiation optical system 33 and a light receiving element 34 interposed therebetween.
【００２０】前記インデックススケール３２は、前記図
４に示す測長スケールＳ1 が用いられている。つまり、
前記ガラス基板１１の表面に、その長手方向（左右方
向）に沿って交互にかつ一定ピッチで光透過部（ガラス
部分）１５および光遮断部（クロム部分）１６を有する
光学格子Ｇが形成されている。光学格子Ｇが形成された
面において、前記光透過部１５の部分には撥水層２１が
形成されている。[0020] The index scale 32, the measuring scale S 1 shown in FIG. 4 is used. That is,
An optical grating G having light transmitting portions (glass portions) 15 and light blocking portions (chrome portions) 16 is formed on the surface of the glass substrate 11 alternately and at a constant pitch along the longitudinal direction (horizontal direction). I have. On the surface on which the optical grating G is formed, a water-repellent layer 21 is formed at the light transmitting portion 15.
【００２１】前記メインスケール３１には、その表面に
前記光透過部（ガラス部分）１５および光遮断部（クロ
ム部分）１６からなる光学格子Ｇが形成されているとと
もに、裏面（光学格子Ｇが形成された面とは反対側面）
に前記光学格子Ｇの並設方向と平行に１または複数本の
光遮断帯条４１が形成されている。光学格子Ｇが形成さ
れた面（表面）において、前記光透過部１５の部分には
撥水層２１が形成されている。裏面において、前記光遮
断帯条４１を除く部分には撥水性材料からなる撥水層４
２が形成されている。以上からなる測長スケールをＳ2
とする。On the surface of the main scale 31, an optical grating G composed of the light transmitting portion (glass portion) 15 and the light blocking portion (chrome portion) 16 is formed, and on the back surface (the optical grating G is formed). Side opposite to the
One or a plurality of light shielding strips 41 are formed parallel to the direction in which the optical gratings G are arranged. On the surface (front surface) on which the optical grating G is formed, a water-repellent layer 21 is formed on the light transmitting portion 15. A water-repellent layer 4 made of a water-repellent material is provided on a portion other than the light blocking strip 41 on the back surface.
2 are formed. The measurement scale consisting of the above is S 2
And
【００２２】前記光照射光学系３３は、光源３３Ａと、
この光源３３Ａからの光を平行光線としてスケール３
１，３２に照射するレンズ３３Ｂから構成されている。
レンズ３３Ｂ、つまり、光照射光学系３３の出口側光学
系には、１または複数本の光遮断帯条４３が前記光遮断
帯条４１と平行（相対移動方向と平行）に設けられてい
るとともに、この光遮断帯条４３を除く部分には撥水性
材料からなる撥水層４４が設けられている。The light irradiation optical system 33 includes a light source 33A,
The light from the light source 33A is converted into a parallel light and the scale 3
The lens 33B irradiates the lenses 1 and 32.
In the lens 33B, that is, the exit-side optical system of the light irradiation optical system 33, one or a plurality of light blocking bands 43 are provided in parallel with the light blocking bands 41 (parallel to the relative movement direction). A water-repellent layer 44 made of a water-repellent material is provided in a portion other than the light shielding strip 43.
【００２３】ここで、撥水層２１，４２，４４は、透光
性および撥水性を有する材料であればいずれでもよい。
たとえば、撥水性の高いフッソ樹脂などが好適である。
ちなみに、これらの条件を満たす材料としては、旭硝子
（株）製の Cytop（商品名）、東芝シリコーン（株）製
のトスガード（商品名）などが挙げられる。また、光遮
断帯条４１，４３は、１０μｍ幅のクロム膜（Ｃｒ膜）
を５０〜１００μｍピッチで配置するのが適当である。
これは、メインスケール３１などの光遮断部１６のよう
に、１０μｍ幅のクロム膜を２０μｍピッチで配置する
と、透過光が少なくなってしまうため、結露したときに
生じる水滴を貯えられる面積が確保できればよいためで
ある。The water-repellent layers 21, 42, 44 may be made of any material having a light-transmitting property and a water-repellent property.
For example, a fluorine resin having high water repellency is suitable.
Incidentally, as materials satisfying these conditions, Cytop (trade name) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Tosgard (trade name) manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd., and the like are listed. The light shielding strips 41 and 43 are made of a chromium film (Cr film) having a width of 10 μm.
Is suitably arranged at a pitch of 50 to 100 μm.
This is because if a chromium film having a width of 10 μm is arranged at a pitch of 20 μm as in the light blocking portion 16 of the main scale 31 or the like, the transmitted light is reduced. It is for good.
【００２４】なお、上記測長スケールＳ1 の製造にあた
っては、ガラス基板１１の表面に光透過部１５および光
遮断部１６が交互にかつ一定ピッチで連続する光学格子
Ｇを形成した測長スケールＳ0 にリソグラフィ技術を施
して製造することができる。つまり、（Ａ）撥水層形成
工程、（Ｂ）レジスト塗布工程、（Ｃ）露光・現像工
程、（Ｄ）エッチング工程、（Ｅ）レジスト剥離工程を
経て、光学格子Ｇの光透過部１５の表面に撥水性材料か
らなる撥水層２１を有する測長スケールＳ1 を製造する
ことができる。In manufacturing the length measuring scale S 1 , the length measuring scale S in which light transmitting portions 15 and light blocking portions 16 are formed on the surface of the glass substrate 11 alternately and continuously at a constant pitch is formed. It can be manufactured by applying lithography technology to 0 . That is, through the (A) water-repellent layer forming step, (B) resist coating step, (C) exposure / development step, (D) etching step, and (E) resist peeling step, the light transmitting portion 15 of the optical grating G is formed. it is possible to produce a measurement scale S 1 having a water-repellent layer 21 made of water-repellent material on the surface.
【００２５】また、他の方法としては、図８に示す方法
でも、光学格子Ｇの光透過部１５の表面に撥水性材料か
らなる撥水層２１を形成することができる。まず、
（ａ）のように、ガラス基板１１の表面に光透過部１５
および光遮断部１６が交互にかつ一定ピッチで連続する
光学格子Ｇを形成した測長スケールＳ0を、フロオロア
ルキルシランを重量比２％含有したイソプロピルアルコ
ール５１中に浸漬して攪拌する。次に、（ｂ）に示すよ
うに、イソプロピルアルコール５１中から引き上げたの
ち、オーブン５２で加熱（たとえば、約７０℃の温度で
３０分間加熱）し、フロオロアルキルシランとガラス基
板との加水分解反応を促す。これにより、フロオロアル
キルシランがガラス基板の表面のみに付着した測長スケ
ールＳ1 が得られる。As another method, a water-repellent layer 21 made of a water-repellent material can be formed on the surface of the light transmitting portion 15 of the optical grating G by the method shown in FIG. First,
As shown in (a), the light transmitting portion 15 is formed on the surface of the glass substrate 11.
The length measurement scale S 0 on which the optical gratings G alternately and continuously formed at a constant pitch is immersed in isopropyl alcohol 51 containing 2% by weight of fluoroalkylsilane and stirred. Next, as shown in (b), after being pulled out of the isopropyl alcohol 51, it is heated in an oven 52 (for example, heated at a temperature of about 70 ° C. for 30 minutes) to hydrolyze the fluoroalkylsilane and the glass substrate. Encourage a reaction. Thus, fluoroalkyl silane measurement scale S 1 attached only to the surface of the glass substrate is obtained.
【００２６】また、上記測長スケールＳ2 の製造にあた
っては、上記リソグラフィ技術を利用して、ガラス基板
１１の表面に光学格子Ｇおよび光学格子Ｇの光透過部１
５の部分に撥水層２１を、裏面に光遮断帯条４１および
撥水層４２をそれぞれ形成することができる。あるい
は、上記リソグラフィ技術を利用して、ガラス基板１１
の表面に光学格子Ｇを、裏面に光遮断帯条４１をそれぞ
れ形成したのち、図８に示す方法により、表面側におい
て光透過部１５の表面に撥水層２１を、裏面側において
光遮断帯条４１を除く部分に撥水層２１を形成すること
もできる。In manufacturing the length measuring scale S 2 , the optical grating G and the light transmitting portion 1 of the optical grating G are formed on the surface of the glass substrate 11 by using the lithography technique.
The water-repellent layer 21 can be formed on the portion 5 and the light-blocking strip 41 and the water-repellent layer 42 can be formed on the back surface. Alternatively, using the lithography technique, the glass substrate 11
After the optical grating G is formed on the front surface and the light blocking strip 41 is formed on the back surface, the water repellent layer 21 is formed on the front surface of the light transmitting portion 15 and the light blocking band is formed on the back surface by the method shown in FIG. The water-repellent layer 21 can be formed in a portion other than the ridge 41.
【００２７】以上の実施の形態によれば、メインスケー
ル３１およびインデックススケール３２の光学格子Ｇが
形成された面に発生する水滴は、光学格子Ｇの光透過部
１５に形成された撥水層２１によってはじかれ、光遮断
部６の部分に集められる。また、メインスケール３１の
光学格子Ｇが形成された面とは反対側面に発生した水滴
および光照射光学系３３のレンズ３３Ｂに発生する水滴
は、光遮断帯条４１，４３を除く部分に設けられた撥水
層４２，４４によってはじかれ、光遮断帯条４１，４３
の部分に集められる。従って、結露水滴は全て光遮断部
１６および光遮断帯条４１，４３の部分に集められるか
ら、つまり、光透過部１５の部分には水滴が集中しなく
なるから、光透過部１５を透過する透過光が水滴による
影響を受けるのを少なくできる。よって、測定誤差を低
減できるから、高精度な変位検出装置を得ることができ
る。According to the above-described embodiment, water droplets generated on the surface of the main scale 31 and the index scale 32 on which the optical grating G is formed are separated from the water-repellent layer 21 formed on the light transmitting portion 15 of the optical grating G. And is collected at the light blocking portion 6. Water droplets generated on the side of the main scale 31 opposite to the surface on which the optical grating G is formed and water droplets generated on the lens 33B of the light irradiation optical system 33 are provided in portions other than the light blocking strips 41 and 43. The light-repellent layers 42 and 44 are repelled by the light-repellent layers 42 and 44 and
Collected in the part. Therefore, since all the dew condensation water droplets are collected in the light blocking portion 16 and the light blocking strips 41 and 43, that is, the water droplets do not concentrate on the light transmitting portion 15, so that the light transmitted through the light transmitting portion 15 is transmitted. Light can be less affected by water droplets. Therefore, since a measurement error can be reduced, a highly accurate displacement detection device can be obtained.
【００２８】しかも、光遮断帯条４１，４３は光学格子
Ｇの並設方向と平行（相対移動方向と平行）に形成され
ているから、位置による受光量の変動がない。従って、
メインスケール３１の裏面およびレンズ３３Ｂの表面に
光遮断帯条４１，４３を形成しても、相対移動の検出に
支障を与えることもない。Moreover, since the light shielding strips 41 and 43 are formed in parallel with the direction in which the optical gratings G are arranged (parallel to the direction of relative movement), there is no variation in the amount of received light depending on the position. Therefore,
Even if the light shielding strips 41 and 43 are formed on the back surface of the main scale 31 and the surface of the lens 33B, there is no problem in detecting the relative movement.
【００２９】なお、他の実施の形態として、図９および
図１０に示す測長スケールＳ3(インデックススケール３
２）および測長スケールＳ4 （メインスケール３１）の
ように、前記光遮断部１６、光遮断帯条４１の表面に親
水性材料、たとえば、ＳｉＯ 2 などからなる親水層２
２、４５を形成してもよい。更に、レンズ３３Ｂに形成
した光遮断帯条４３の表面に親水層４６を形成してもよ
い。このようにすると、更に、親水層２２，４５，４６
によって水滴を光遮断部１６、光遮断帯条４１，４３の
部分に集中させることができる。As another embodiment, FIG. 9 and FIG.
Measurement scale S shown in FIG.Three(Index scale 3
2) and measurement scale SFour(Main scale 31)
As described above, the surface of the light blocking section 16 and the light blocking strip 41
Aqueous materials, for example, SiO TwoHydrophilic layer 2 consisting of
2, 45 may be formed. Further, formed on the lens 33B
A hydrophilic layer 46 may be formed on the surface of the light blocking strip 43 thus formed.
No. In this way, the hydrophilic layers 22, 45, 46
Water droplets are formed by the light blocking section 16 and the light blocking strips 41 and 43 by the
You can concentrate on the parts.
【００３０】また、上記実施の形態では、光透過部１５
のみに撥水層２１を形成したが、たとえば、ガラス基板
１１の表面に撥水性材料（フッソ樹脂など）からなる撥
水層２１を均一に形成したのち、この撥水層２１の表面
に光透過部（撥水層部分）１５および光遮断部（クロム
部分）１６からなる光学格子Ｇを形成するようにしても
よい。このようにすれば、従来の測長スケールＳ1 の製
造方法に比べ、ガラス基板１１に撥水性材料をコーティ
ングする工程を増やすだけでよく、しかも、一度のエッ
チングのみでよいから、結露対策を施した測長スケール
Ｓ1 〜Ｓ4 を簡易にかつ安価に製造することができる。In the above embodiment, the light transmitting portion 15
The water-repellent layer 21 is formed only on the surface of the glass substrate 11, for example. An optical grating G including a portion (water-repellent layer portion) 15 and a light blocking portion (chrome portion) 16 may be formed. In this way, it is only necessary to increase the number of steps of coating the glass substrate 11 with the water-repellent material, as compared with the conventional method of manufacturing the length measuring scale S 1 , and moreover, only one etching is required. The measured length scales S 1 to S 4 can be easily and inexpensively manufactured.
【００３１】なお、上記光学格子Ｇとしては、上記実施
例で述べた光透過部と光遮断部とが交互にかつ一定ピッ
チで連続する測長用のものに限らず、光透過部と光遮断
部とが不規則に配列される原点検出パターンでもよい。
また、上記実施の形態では、光電式変位検出装置のう
ち、透過型変位検出装置について説明したが、これに限
らず、反射型変位検出装置に用いられる測長スケールに
も適用できる。The optical grating G is not limited to the optical grating G for measuring the length in which the light transmitting portions and the light blocking portions described in the above embodiment are alternately and continuously arranged at a constant pitch. An origin detection pattern in which the parts are arranged irregularly may be used.
Further, in the above-described embodiment, among the photoelectric displacement detection devices, the transmission displacement detection device has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a length measurement scale used in a reflection displacement detection device.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上の通り、本発明の測長スケールによ
れば、光学格子が形成された面およびそれとは反対側面
に発生する結露水滴による光の屈折、減衰などの影響を
防止できる。また、本発明の光電式変位検出装置によれ
ば、測長スケールおよびそれに光を照射する光照射光学
系に生じる結露による光の屈折、減衰などの影響を防止
し、測定誤差の低減を図ることができる。As described above, according to the length measuring scale of the present invention, it is possible to prevent the influence of refraction and attenuation of light due to dew condensation water droplets generated on the surface on which the optical grating is formed and on the opposite surface. Further, according to the photoelectric displacement detection device of the present invention, it is possible to prevent the influence of refraction and attenuation of light due to dew condensation occurring on the length measuring scale and the light irradiation optical system for irradiating the light, thereby reducing measurement errors. Can be.
【図１】光電式変位検出装置の構成を示す概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a photoelectric displacement detection device.
【図２】従来の測長スケールの製造工程を示す図であ
る。FIG. 2 is a view showing a conventional manufacturing process of a length measuring scale.
【図３】従来の測長スケールの問題点を説明するための
図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a problem of a conventional length measurement scale.
【図４】従来の測長スケールに撥水層を形成した測長ス
ケールの構造を示す図である。FIG. 4 is a view showing the structure of a conventional length measuring scale in which a water-repellent layer is formed on the length measuring scale.
【図５】図４に示す測長スケールの問題点を説明するた
めの図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a problem of the length measurement scale shown in FIG. 4;
【図６】本発明の実施の一形態を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention.
【図７】図６の VII−VII 線断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII of FIG. 6;
【図８】図６に示す測長スケールの製造方法の一例を示
す図である。8 is a diagram showing an example of a method for manufacturing the length measurement scale shown in FIG.
【図９】本発明の実施の他の形態を示す概略図である。FIG. 9 is a schematic view showing another embodiment of the present invention.
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG. 9;
Ｇ 光学格子 １１ ガラス基板 １５ 光透過部 １６ 光遮断部 ２１ 撥水層 ２２ 親水層 ３１ メインスケール（測長スケール） ３２ インデックススケール ３３ 光照射光学系 ３３Ａ 光源 ３３Ｂ レンズ ３４ 受光素子 ４１，４３ 光遮断帯条 ４２，４４ 撥水層 ４５，５６ 親水層 G optical grating 11 glass substrate 15 light transmitting part 16 light blocking part 21 water repellent layer 22 hydrophilic layer 31 main scale (length measuring scale) 32 index scale 33 light irradiation optical system 33A light source 33B lens 34 light receiving element 41, 43 light blocking band Article 42,44 Water repellent layer 45,56 Hydrophilic layer
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 G01D 5/245 G01D 5/36 G01D 5/38 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11/00 G01D 5/245 G01D 5/36 G01D 5/38
Claims (7)
形成された光透過部および光遮断部からなる光学格子
と、前記光透過部の表面に形成された撥水性材料からな
る撥水層と、前記ガラス基板の光学格子が形成された面
とは反対側面に前記光学格子の並設方向と平行に形成さ
れた１または複数本の光遮断帯条と、前記ガラス基板の
光学格子が形成された面とは反対側面において前記光遮
断帯条を除く部分に設けられた撥水性材料からなる撥水
層とを備えたことを特徴とする測長スケール。1. A glass substrate, an optical grating formed of a light transmitting portion and a light blocking portion formed on the surface of the glass substrate, and a water repellent layer formed of a water repellent material formed on the surface of the light transmitting portion. One or more light blocking strips formed in parallel to the direction in which the optical gratings are arranged on the side opposite to the surface on which the optical gratings of the glass substrate are formed, and the optical grating of the glass substrate is formed. A water-repellent layer made of a water-repellent material provided on a portion other than the light blocking strip on a side surface opposite to the side surface.
て、前記光遮断部および光遮断帯条の表面には、親水性
材料からなる親水層が形成されていることを特徴とする
測長スケール。2. The length measuring scale according to claim 1, wherein a hydrophilic layer made of a hydrophilic material is formed on the surface of the light shielding portion and the light shielding strip. .
断部からなる光学格子を形成したメインスケールおよび
インデックススケールを対向配置するとともに、これら
両スケールを挟んで光照射光学系および受光素子を配置
し、前記メインスケールおよびインデックススケールが
前記光学格子の並設方向に相対移動したときに前記受光
素子で受光される光の明暗から両スケールの相対移動変
位量を検出する光電式変位検出装置において、 前記メインスケールとして請求項１または請求項２に記
載の測長スケールを用いたことを特徴とする光電式変位
検出装置。3. A main scale and an index scale having an optical grating formed of a light transmitting portion and a light blocking portion formed on the surface of a glass substrate, and a light irradiation optical system and a light receiving element are arranged with both scales interposed therebetween. And a photoelectric displacement detection device for detecting the relative displacement of both scales from the brightness of light received by the light receiving element when the main scale and the index scale relatively move in the direction in which the optical gratings are arranged, 3. A photoelectric displacement detecting device using the length measuring scale according to claim 1 or 2 as the main scale.
おいて、前記インデックススケールの光学格子が前記メ
インスケールに対向した状態にインデックススケールが
配置され、そのインデックススケールの光透過部の表面
には撥水性材料からなる撥水層が形成されていることを
特徴とする光電式変位検出装置。4. The photoelectric displacement detecting device according to claim 3, wherein the index scale is arranged in a state where an optical grating of the index scale faces the main scale, and a surface of a light transmitting portion of the index scale is provided on a surface of the light transmitting portion. A photoelectric displacement detection device comprising a water-repellent layer formed of a water-repellent material.
おいて、前記インデックススケールの光遮断部の表面に
は親水性材料からなる親水層が形成されていることを特
徴とする光電式変位検出装置。5. The photoelectric displacement detection device according to claim 4, wherein a hydrophilic layer made of a hydrophilic material is formed on a surface of the light blocking portion of the index scale. apparatus.
光電式変位検出装置において、前記光照射光学系の出口
側光学系には、１または複数本の光遮断帯条が前記相対
移動方向と平行に設けられているとともに、この光遮断
帯条を除く部分には撥水性材料からなる撥水層が設けら
れていることを特徴とする光電式変位検出装置。6. The photoelectric displacement detection device according to claim 3, wherein one or a plurality of light blocking strips are provided in an exit side optical system of the light irradiation optical system. A photoelectric displacement detection device, which is provided in parallel with the movement direction and has a water-repellent layer made of a water-repellent material provided in a portion other than the light shielding strip.
おいて、前記光遮断帯条の表面には親水性材料からなる
親水層が形成されていることを特徴とする光電式変位検
出装置。7. The photoelectric displacement detection device according to claim 6, wherein a hydrophilic layer made of a hydrophilic material is formed on a surface of the light shielding strip.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP19183295A JP3287737B2 (en) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Measurement scale and photoelectric displacement detection device using the same |
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|---|---|---|---|
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