JP6234703B2 - 反射型エンコーダ - Google Patents
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Description
また、エッチング技術による手法では、サイドエッチ109による幅変動を見込んでエッチング幅のマスク寸法を細かく調整する等の必要があるため、反射部106と非反射部107のスリット幅S3、S4を25μm以下の寸法に形成することはできず、分解能を高めることができないという課題があった。
この式に基づき、発光素子として長波長1300nmの発光ダイオードを用いた場合のパターンピッチPを求めると1.3μmとなるが、本発明者等は光の反射部と非反射部のコントラスト比が、例えば60%以上の十分の比率が得られれば、パターンピッチPは1.3μm以上でも非反射部では反射されないことを見出し、パターンピッチPの最大値を10μmに設定したのである。
また、最小値50nmは、電鋳析出における金属結晶粒子の利用技術を用いて作製できる限界値から設定したものである。
かかる設定により、電鋳析出における金属結晶粒子の利用技術を用いて、スケール反射板の非反射部における複数の多角柱形状の突起のパターン幅とパターンピッチとをそれぞれ50nm〜10μmの寸法に形成し、これらの寸法の範囲内で前記複数の多角柱形状の突起の外形寸法を不揃いな寸法としたものである。
この式に基づき、発光素子として最短長200nmの可視光を用いた場合の突起の高さを求めると80nmとなることから80nmに設定したのである。
また、最小値20μmは、電鋳析出における金属結晶粒子の利用技術を用いて作製できる限界値から設定したものである。
かかる設定により、電鋳析出における金属結晶粒子の利用技術を用いて、スケール反射板の非反射部における複数の多角柱形状の突起の高さを80nm〜20μmの寸法に形成し、これらの寸法の範囲内で前記複数の多角柱形状の突起の外形寸法を不揃いな寸法としたものである。
はその表面に、前記発光素子からの光を乱反射するための複数の多角柱形状の突起を電鋳析出における金属結晶粒子にて形成することにより作製され、前記突起のパターン幅とパターンピッチとをそれぞれ50nm〜10μmの寸法に、前記突起の高さを80nm〜20μmの寸法に、それぞれ設定し、これらの寸法の範囲内で前記複数の多角柱形状の突起の外形寸法を不揃いな寸法としたので、外形寸法が不揃いな複数の多角柱形状の突起の間に入り込んだ発光素子からの光は乱反射して減衰し、非反射部から反射することがないため、非反射部としての機能を発揮することができ、超小型で且つ分解能が高いスケール反射板を得ることができる、という優れた効果が得られる。
このパターンピッチPを設定するにあたり、パターンピッチPの最大値は後述する発光素子の波長をλ、空気の屈折率をn(n=1)とすると、P≦λ/nの式から求められることに本発明者等は着目した。
この式に基づき、発光素子として長波長1300nmの発光ダイオードを用いた場合のパターンピッチPを求めると1.3μmとなるが、本発明者等は反射部2と非反射部5のコントラスト比が、例えば60%以上の十分の比率が得られれば、パターンピッチPは1.3μm以上でも非反射部5では反射されないことを見出し、パターンピッチPの最大値を10μmに設定したのである。
尚、発光素子として波長850nmの面発光半導体レーザー(VCSEL可干渉レーザー)を用いた場合、パターンピッチPの最大値はP≦λ/nの式から0.85μmに設定することになる。
また、最小値50nmは、紫外線又はX線を利用したリソグラフィー技術、又は電鋳析出における金属結晶粒子の利用技術を用いて製作できる限界値から設定したものである。
尚、図示していないが、凸部3は多角錐、多面体の形状であっても良い。
次に、スケール反射板1の非反射部5における凸部3の高さHの最小値は発光素子の波長をλとすると、RCWA(Rigorous
Coupled Wave Analysis)法からHは式H≧0.4λから求められることに本発明者等は着目した。
この式に基づき、発光素子として最短長200nmの可視光を用いた場合の凸部3の高さHを求めると80nmとなることから80nmに設定したのである。
また、最小値20μmは、紫外線またはX線を利用したリソグラフィー技術、又は電鋳析出における金属結晶粒子の利用技術を用いて製作できる限界値から設定したものである。
又、非反射部5を作製する他実施例として、複数の凸部3と凹部4とを混在させて作製しても良い。
このように、非反射部5はこの表面に複数の凸部3及び/又は凹部4を設けることにより形成されており、後述する作製プロセスにより作製されている。
尚、図4(a)には、反射部2のスリット幅S1と非反射部5のスリット幅S2を示している。
この図6の写真から、リソグラフィー技術と電鋳技術とを用いて非反射部5を作製することにより、凸部3のパターン幅WとパターンピッチPとを50nm〜10μm、高さHを80nm〜20μmの寸法に作製できることが理解できる。
この図7の写真から、電鋳析出における金属結晶粒子の利用技術を用いて非反射部5を作製することにより、凹部4のパターン幅WとパターンピッチPとを50nm〜10μm、深さD1を80nm〜20μmの寸法に作製できることが理解できる。
しかしながら、好ましくは、上述したリソグラフィー技術と電鋳技術、又は電鋳析出における金属結晶粒子の利用技術を用いてスケール反射板1を作製する方法が最適であり、凸部3又は凹部4をナノメートルからミクロンメートルオーダーの超微細な形状で高精度に作製できるために、反射部2と非反射部5の境界がシャープで且つスリット幅が20μm以下の微細形状にでき、超小型で且つ分解能が極めて高いスケール反射板1を得ることができる。
この反射光が集光レンズ15を通って偏光反射板17で直角に偏向され、集光レンズ16を通って受光素子13で受光する。この受光素子13からの出力(パルス信号)をカウントすることにより、スケール反射板1の貫通穴6を貫通しこのスケール反射板1を回転させているモータ駆動軸(図示しない)の回転角度や回転速度が検出される。
2 反射部
3 凸部
4 凹部
5 非反射部
10 反射型エンコーダ
12 発光素子
13 受光素子
Claims (1)
- 光の反射部と非反射部とを交互に有するスケール反射板に発光素子からの光を反射させて受光素子で検出するようにした反射型エンコーダであって、前記非反射部はその表面に、前記発光素子からの光を乱反射するための複数の多角柱形状の突起を電鋳析出における金属結晶粒子にて形成することにより作製され、前記突起のパターン幅とパターンピッチとをそれぞれ50nm〜10μmの寸法に、前記突起の高さを80nm〜20μmの寸法に、それぞれ設定し、これらの寸法の範囲内で前記複数の多角柱形状の突起の外形寸法を不揃いな寸法としたことを特徴とする反射型エンコーダ。
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