JP6266256B2 - 回折格子スケール - Google Patents
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Description
基板と、
前記基板の上に積層された樹脂層と、を備えた回折格子スケールであって、
前記樹脂層には測長方向に沿って周期的な凹凸パターンが形成されており、
前記基板の屈折率をn1、前記樹脂層の屈折率をn2としたときに、
n2>n1を満たす。
さらに、上述の回折格子スケールにおいて、
前記基板の屈折率をn1、前記樹脂層の屈折率をn2としたときに、
n2−n1≧0.04
を満たしてもよい。
前記基板の屈折率をn1、前記樹脂層の屈折率をn2としたときに、
n2−n1≧0.1
を満たしてもよい。
さらに、上述の回折格子スケールにおいて、
前記基板の屈折率をn1、前記樹脂層の屈折率をn2としたときに、
n2−n1≧0.15
を満たしてもよい。
前記樹脂層には周期的に穴があけられることにより穴と凸部とが繰り返す前記凹凸パターンが形成されており、
前記樹脂層は、前記測長方向に直交する方向の両側に側壁を有し、前記側壁は前記凹凸パターンの凸部同士をつないでいてもよい。
前記凹凸パターンの凸部先端の、凹部底面からの高さが700nm以下であってもよいし、
前記凹凸パターンのアスペクト比が3.5以下であってもよい。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1〜図4を用いて、本発明の実施の形態1にかかる回折格子スケールの構造を説明する。図1は、回折格子スケール100の斜視図である。図2は、回折格子スケール100の平面図である。図1及び図2では、わかりやすいようにカバーガラスを外した状態の図としている。図3は、回折格子スケール100の測長方向の断面図である。図4は、回折格子スケール100の測長方向に直交する幅方向の断面図である。
透明基板110は、使用の際に照射する光に対して光透過性を有する長手状の基板である。透明基板110の材質は、例えば、光学用ガラスや透明なプラスチックを用いる。より望ましくは、熱膨張係数の小さい、合成石英やセラミックス系のガラスを用いる。
樹脂層120は、透明基板110の上に積層されている。樹脂層120は、透光性の樹脂からなる。透光性の樹脂としては、例えば、アクリル系、エポキシ系、シリコーン系紫外線硬化型樹脂等の光硬化性樹脂や、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)等の熱可塑性樹脂や、エポキシ系等の熱硬化樹脂などを用いることができる。
ベース部124は、透明基板110上に固着されている。ベース部124と透明基板110とを固着することにより、樹脂層120と透明基板110とが接触する面積を広くとることができるので、樹脂層120と透明基板110との密着性が向上する。
カバーガラス130は、回折格子として機能する凹凸パターン121を、傷や汚れから保護するために設けられる。カバーガラス130には、凹凸パターン121に照射される光をできる限り遮らないために、光透過性の高い材質を用い、必要に応じ片面または両面に反射防止処理を行うこともある。
n2=1.47の場合に、0次透過光を最小にできる格子高さhは、約850nm(0.85μm)であり、アスペクト比はR=4.25である。このとき、樹脂層120と透明基板110との屈折率差Δn=n2−n1=0.01である。
n2=1.5の場合に、0次透過光を最小にできる格子高さhは、約800nm(0.80μm)であり、アスペクト比はR=4.0である。このとき、Δn=0.04であり、Δn=0.01のときと比較して、格子高さhを50nm低くすることができる。
n2=1.8の場合に、0次透過光を最小にできる格子高さhは、約600nm(0.60μm)であり、アスペクト比はR=3.0である。このとき、Δn=0.34であり、Δn=0.01のときと比較して、格子高さhを250nm低くすることができる。
実施形態1にかかる回折格子スケール100には、種々の変形例が考えられる。
図12に示すように、カバーガラス支持部123の先端面に接着剤140を薄く塗布して、カバーガラス支持部123とカバーガラス130とを接着してもよい。
本発明にかかる回折格子スケールは、透過型スケールに限定されるものではなく、反射型スケールであってもよい。
図13及び図14を用いて、本発明の実施の形態2にかかる回折格子スケール1300の構造を説明する。図13は、回折格子スケール1300の構成を示す斜視図である。図14は、回折格子スケール1300の測長方向の断面図である。図13では、わかりやすいようにカバーガラスを外した状態の図としている。
本発明にかかる回折格子スケールは、リニアスケールに限定されるものではなく、図15及び図16に示すように、ロータリーエンコーダ用スケールであってもよい。図15は、回折格子スケール1500の構成を示す斜視図である。図16は、回折格子スケール1500の構成を示す平面図である。図15及び図16では、わかりやすいようにカバーガラスを外した状態の図としている。
回折格子スケール1500は、透過型スケールである場合について説明したが、反射型スケールであってもよい。
110 透明基板
120 樹脂層
121 凹凸パターン
122 側壁
123 カバーガラス支持部
124 ベース部
125 穴
126 凸部
130 カバーガラス
140 接着剤
601 スタンパ
1301 金属薄膜
Claims (7)
- 基板と、
前記基板の上に積層された樹脂層と、を備えた回折格子スケールであって、
前記樹脂層には、インプリント法によって形成された測長方向に沿って周期的な凹凸パターンと、側壁と、支持部と、が形成されており、
前記基板の屈折率をn1、前記樹脂層の屈折率をn2としたときに、
n2>n1
を満たし、
前記樹脂層に周期的に穴があけられることにより穴と凸部とが繰り返す前記凹凸パターンが形成されており、
前記側壁は、前記凹凸パターンの前記測長方向に直交する方向の両側に設けられ、前記凹凸パターンの凸部同士をつないでおり、
前記支持部の前記基板の面に垂直な方向の高さは、前記凹凸パターンの前記凸部の高さ及び前記側壁の高さよりも高い、
回折格子スケール。 - 前記基板に前記樹脂層を形成するための樹脂を塗布し、前記周期的な凹凸パターンを形成するためのパターンが形成されたスタンパを前記樹脂に押し付けた状態で前記樹脂を硬化させることで、前記樹脂層に前記周期的な凹凸パターンが形成される、
請求項1に記載の回折格子スケール。 - 前記基板の屈折率をn1、前記樹脂層の屈折率をn2としたときに、
n2−n1≧0.04
を満たす、請求項1又は2に記載の回折格子スケール。 - 前記基板の屈折率をn1、前記樹脂層の屈折率をn2としたときに、
n2−n1≧0.1
を満たす、請求項1又は2に記載の回折格子スケール。 - 前記基板の屈折率をn1、前記樹脂層の屈折率をn2としたときに、
n2−n1≧0.15
を満たす、請求項1又は2に記載の回折格子スケール。 - 前記凹凸パターンの凸部先端の、凹部底面からの高さが700nm以下であることを特徴とする、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の回折格子スケール。 - 前記凹凸パターンのアスペクト比が3.5以下であることを特徴とする、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の回折格子スケール。
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