JPH01150813A - Encoder - Google Patents

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JPH01150813A
JPH01150813A JP30942187A JP30942187A JPH01150813A JP H01150813 A JPH01150813 A JP H01150813A JP 30942187 A JP30942187 A JP 30942187A JP 30942187 A JP30942187 A JP 30942187A JP H01150813 A JPH01150813 A JP H01150813A
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謙治 斉藤
Toshimitsu Kawase
俊光 川瀬
Eigo Kawakami
英悟 川上
Minoru Yoshii
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Abstract

PURPOSE:To obtain the resolution of an atomic order of about several Angstrom by constituting an encoder by using a tunnel current flowing between against a conductive probe, based on periodical unevenness by a regular atomic arrangement of the surface of a substance as a reference. CONSTITUTION:An object 101 and 102 are installed so that they can move relatively only in the horizontal direction, and on the objects 101, 102, a conductive reference scale 103 and a conductive probe 104 are provided, respectively. Between them, a bias voltage is applied by a bias power source 106, they are allowed to approach to the extent that a tunnel current 105 flows, and this tunnel current 105 is detected by a current detecting means 107. A tunnel current signal 118 which has been amplified 108 is binarized 110 and converted to a pulse in a horizontal direction relative position extracting means 109, brought to processing such as converted to a motion quantity signal 112 and a direction signal 113, etc., and a horizontal direction relative displacement quantity 117 from an initial position of the object 101 and 102 is derived. In this case, the resolution of this encoder is several Angstrom , if a periodical arrangement of a conductive substance surface atom. is used as a scale.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、微少位置決め、寸法測長、測距、速度および
計測等における位置情報測定、特に原子オーダ(数人)
の分解能を必要とする計測制御に用いるエンコーダに関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to position information measurement in micro-positioning, dimension measurement, distance measurement, speed and measurement, especially on the atomic order (several people).
This invention relates to an encoder used for measurement control that requires resolution of .

[従来の技術] 従来この種のエンコーダは、位置または角度に関する情
報を有する基準目盛とこれと相対的に移動して位置また
は角度に関する情報を検出する検出手段とで構成されて
いた。そして、この基準目盛と検出手段によっていくつ
かのタイプに分類され、例えば光学式エンコーダ、磁気
式エンコーダ、静電容量エンコーダ等があった。
[Prior Art] Conventionally, this type of encoder has been composed of a reference scale having information regarding position or angle, and a detection means that moves relative to the reference scale to detect information regarding position or angle. They were classified into several types depending on this reference scale and detection means, such as optical encoders, magnetic encoders, and capacitance encoders.

このうち、最も高分解能が得られているのは、例えば格
子干渉の原理を用いた光学式エンコーダである。第30
図は、従来より用いられている光学式エンコーダの構成
を示す。これは、光源3001から出射された単色光3
002を、基準目盛としての回折格子3003に入射さ
せ、回折された±1次の回折光3004.3005を反
射鏡3006を介して半透鏡300フに入射させる。そ
して、この半透鏡3007にて合成、干渉させ、得られ
た明暗の干渉光を光検出器3008で光電変換して、干
渉光の明暗から光学系と基準目盛との相対変位量を検知
するものである。
Among these, the one that provides the highest resolution is, for example, an optical encoder that uses the principle of grating interference. 30th
The figure shows the configuration of a conventionally used optical encoder. This is the monochromatic light 3 emitted from the light source 3001.
002 is made incident on a diffraction grating 3003 as a reference scale, and the diffracted ±1st-order diffracted lights 3004 and 3005 are made incident on a semi-transparent mirror 300 via a reflecting mirror 3006. Then, this semi-transparent mirror 3007 synthesizes and interferes, and the resulting bright and dark interference light is photoelectrically converted by a photodetector 3008, and the amount of relative displacement between the optical system and the reference scale is detected from the brightness and darkness of the interference light. It is.

[発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記に掲げた従来例において最も高分解
能を有する格子干渉光学式エンコーダの性能(分解能)
は主に格子ピッチで決められ、これをいかに精度よく微
小間隔で刻み、それを精度よく検出するかが重要な点で
ある。現状の精密加工技術(例えば、電子ビーム描画や
イオンビームカロエ)ではせいぜい0.01μm(−1
oo人)の!前置が限界であり、また検出技術(例えば
、光ヘテロダイン法)においても0.01μmの分解能
が限界である。従フて、半導体製造装置等のため、より
高分解能のエンコーダが必要な場合には、その要求に応
えることができなかった。
[Problems to be solved by the invention] However, the performance (resolution) of the grating interference optical encoder that has the highest resolution among the conventional examples listed above
is mainly determined by the grating pitch, and the important point is how to accurately carve this into minute intervals and detect it accurately. Current precision processing technology (e.g. electron beam lithography and ion beam curvature) is at most 0.01 μm (-1
oo people)! The limit is the preposition, and the limit of detection technology (eg, optical heterodyne method) is 0.01 μm resolution. Therefore, if an encoder with higher resolution is required for semiconductor manufacturing equipment, etc., it has not been possible to meet the demand.

本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
原子間距離のオーダの高分解能を有するエンコーダを提
供することにある。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional type.
The object of the present invention is to provide an encoder having a high resolution on the order of the interatomic distance.

[問題点を解決するための手段および作用]上記の目的
を達成するため、本発明は、長さに関する基準となる導
電性基準目盛とその基準目盛面に先端を近づけて配置さ
れた導電性探針との間に電圧を印加し、基準目盛と探針
の間に流れるトンネル電流値を検出して、そのトンネル
電流信号を波形処理し、処理後の信号から基準目盛と探
針との横方向すなわち目盛面内方向の相対動き量および
相対動き方向を検知してその横方向相対動き量信号と該
相対動き方向信号から基準目盛と探針の横方向相対変位
量を計数して、最終的に探針と基準目盛との横方向相対
移動量を検知することとしている。
[Means and effects for solving the problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a conductive reference scale that serves as a reference for length, and a conductive probe whose tip is placed close to the reference scale surface. A voltage is applied between the needle and the needle, the value of the tunnel current flowing between the reference scale and the probe is detected, the tunnel current signal is subjected to waveform processing, and the processed signal is used to determine the horizontal direction between the reference scale and the probe. That is, the relative movement amount and relative movement direction in the scale in-plane direction are detected, and the lateral relative displacement amount of the reference scale and the probe is counted from the lateral relative movement amount signal and the relative movement direction signal, and finally The amount of relative movement in the lateral direction between the probe and the reference scale is detected.

以下、本発明をさらに詳しく説明する。The present invention will be explained in more detail below.

本発明は、導電性物質と導電性探針の間に電圧を印加し
てinn程度の距離まで近づけるとトンネル電流が流れ
ることを利用している(「固体物理、I Vol、22
 No、31987 PP176−186) 、 )ン
ネル電流は表面での仕事関数に依存するため、種々の表
面状態について情報を読みとることが可能である。
The present invention utilizes the fact that a tunnel current flows when a voltage is applied between a conductive substance and a conductive probe to bring them close to a distance of about inn ("Solid State Physics, I Vol. 22
No. 31987 PP176-186), ) Because the channel current depends on the work function at the surface, it is possible to read information about various surface states.

いま導電性物質の代表例として金属試料を考える。距@
2だけ離れた2つの金属探針および基準原子配列の間に
、仕事間数φより低い電圧V(φ>eV、eは電子の電
荷)を加えると、電子はポテンシャル障壁をトンネルす
ることが知られている。トンネル電流密度JTを自由電
子近似で求めると JT = (βV / 2 rt入Z)exp (−2
2/λ)・・・・・・(1) のように表すことができる。
Let us now consider a metal sample as a representative example of a conductive substance. Distance @
It is known that when a voltage V (φ>eV, e is the electron charge) lower than the work-interval number φ is applied between two metal probes and a reference atomic array separated by 2, electrons tunnel through the potential barrier. It is being The tunnel current density JT is calculated using the free electron approximation as follows: JT = (βV / 2 rt input Z) exp (-2
2/λ)...(1) It can be expressed as follows.

ただし、 λ:  λ=M/ f〕]「■ 金属の外の真空中または大気中での波動関数の減衰距m
<φは1〜5eVでありえは1〜2人である) 1T:  1T=h/2π hはブランク定数 m:電子質量 β: β: e ’ / n 式(1)において、距Il!!!Zをz=zcと一定の
値とすれば、トンネル電流密度Jアは基準原子配列の仕
事関係φに応じ変化する。すなわち、探針と基準原子配
列との間の距離Zを一定とした状態で、探針(プローブ
)と基準原子配列に相対的位置ずれが生ずると、基準原
子配列に従って周期的にトンネル電流が変化する。そこ
で、このトンネル電流の変化から位置ずれ量が求まる。
However, λ: λ=M/ f] "■ Attenuation distance m of the wave function in vacuum or in the atmosphere outside the metal
<φ is 1 to 5 eV, possibly 1 to 2 people) 1T: 1T=h/2π h is a blank constant m: electron mass β: β: e'/n In equation (1), the distance Il! ! ! If Z is set to a constant value of z=zc, the tunnel current density Ja changes depending on the work relationship φ of the reference atomic arrangement. In other words, when a relative positional shift occurs between the probe and the reference atomic arrangement while keeping the distance Z between the probe and the reference atomic arrangement constant, the tunneling current changes periodically according to the reference atomic arrangement. do. Therefore, the amount of positional deviation can be determined from the change in this tunnel current.

また、式(1)において、トンネル電流密度JTをJT
==Jcと一定の値とすれば、探針と基準原子配列間の
距llZと、基準原子配列の仕事関数φとは、一定の関
係を保ちつつ変化することとなる。従って、トンネル電
流密度JTが一定になるように距離Zを制御することと
すれば、探針と基準原子配列に相対的位置ずれが生じた
場合に距離Zは基準原子配列に従って周期的に変化する
よう制御されることとなる。そこで、この距rmZの変
化量から位置ずれ量が求まる。
In addition, in equation (1), the tunnel current density JT is defined as JT
If ==Jc is a constant value, the distance llZ between the probe and the reference atomic array and the work function φ of the reference atomic array will change while maintaining a constant relationship. Therefore, if the distance Z is controlled so that the tunneling current density JT is constant, when a relative positional shift occurs between the tip and the reference atomic arrangement, the distance Z will change periodically according to the reference atomic arrangement. It will be controlled as follows. Therefore, the amount of positional deviation is determined from the amount of change in this distance rmZ.

さて、面内の分解能δは探針先端が細いほど高くなり、
モデル計算によれば次のように表わされる。
Now, the in-plane resolution δ increases as the tip of the probe becomes thinner.
According to model calculation, it is expressed as follows.

δ=[2λ(R+ Z ) ] l/まただし、Rは金
属探針先端の曲率半径である。
δ=[2λ(R+Z)] l/where R is the radius of curvature of the tip of the metal probe.

探針先端が原子−個であれば、R=1人で、面内分解能
δは3人程度になる。このようなトンネル電流を用いる
方法は、大気中のみならず液中でも動作し、高い分解能
を持つ等多くの利点を有する。
If the number of atoms at the tip of the probe is R=1 person, the in-plane resolution δ will be about 3 people. A method using such a tunnel current has many advantages such as operating not only in the atmosphere but also in liquid and having high resolution.

本発明は上に述べた原理を応用して、物質表面の規則的
原子配列による周期的な凹凸を基準として、導電性探針
との間を流れるトンネル電流を用いてエンコーダを構成
し、従来のエンコーダの分解能の限界を超えた、数人程
度という原子オーダの分解能を有するエンコーダを提供
しようとするものである。
The present invention applies the above-mentioned principle to construct an encoder using a tunnel current flowing between a conductive probe and a conductive probe based on the periodic unevenness caused by the regular atomic arrangement on the surface of a material. The present invention aims to provide an encoder having resolution on the atomic order of several people, which exceeds the resolution limit of encoders.

[実施例] 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第1図は、本発明の一実施例に係るエンコーダの構成を
示す。第2図は、本実施例の各構成部分において得られ
る信号を示す。
FIG. 1 shows the configuration of an encoder according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows signals obtained in each component of this embodiment.

第1図において、対象物101と対象物102は相対的
に横方向(紙面的左右の方向)にのみ移動できるように
設置されている。対象物101には導電性の基準目盛1
03が、対象物102には導電性の探針104が設けら
れている。探針104と基準目盛103との間にはバイ
アス電源106によってバイアス電圧が加えられている
In FIG. 1, a target object 101 and a target object 102 are installed so that they can relatively move only in the horizontal direction (left and right directions in the drawing). The object 101 has a conductive reference scale 1.
03, a conductive probe 104 is provided on the object 102. A bias voltage is applied between the probe 104 and the reference scale 103 by a bias power supply 106.

探針104の先端と基準目盛103とは、それらの間に
トンネル電流105が流れる程度まで、近づけられてい
る。ここで、トンネル電流105は、電流検出手段10
7によって検出され、電流増幅手段108によって増幅
される。
The tip of the probe 104 and the reference scale 103 are brought close to each other to the extent that a tunnel current 105 flows between them. Here, the tunnel current 105 is determined by the current detection means 10
7 and amplified by current amplification means 108.

増幅後のトンネル電流信号118(その波形を第2図(
a)に示す)は、波形処理手段110によっであるしき
い値レベルで切ることによる2値化、得られた2値化信
号のエツジを検出しパルス化する波形処理、および後に
横方向相対変位の向きを検知するための手段の説明に述
べるような方向検知処理が行なわれ、動き量・方向変換
手段111によって動き量信号112(第2図(b))
および方向信号113(第2図(C))に変換され、そ
れぞれカウンタ114に入力される。当該カウンタ11
4において、入力された動き量信号112および方向信
号113は横方向相対変位量に変換される。さらに、予
めメモリ115に保存されている初期位置データを用い
て、減算手段116によフて対象物101と対象物10
2との初期位置からの横方向相対変位量117(第2図
(d))が求められる。当該エンコーダの分解能は基準
目盛103のピッチ程度(基準目盛として導電性物質表
面原子の周期的配列を用いるならば、数オングストロー
ム)であるが、検知位置信号をさらに分割することによ
り、オングストローム以下の分解能とすることも可能で
ある(第2図(e))。
Tunnel current signal 118 after amplification (its waveform is shown in Fig. 2)
(a) shows binarization by cutting at a certain threshold level by the waveform processing means 110, waveform processing of detecting the edges of the obtained binarized signal and converting it into pulses, and later horizontal relative processing. A direction detection process as described in the explanation of the means for detecting the direction of displacement is performed, and the motion amount/direction conversion means 111 generates a motion amount signal 112 (FIG. 2(b)).
and a direction signal 113 (FIG. 2(C)), which are respectively input to a counter 114. The counter 11
4, the input motion amount signal 112 and direction signal 113 are converted into a lateral relative displacement amount. Furthermore, using the initial position data stored in the memory 115 in advance, the subtraction means 116 calculates the distance between the object 101 and the object 10.
The relative displacement amount 117 in the lateral direction from the initial position with respect to 2 (FIG. 2(d)) is determined. The resolution of the encoder is approximately the pitch of the reference scale 103 (several angstroms if a periodic arrangement of atoms on the surface of a conductive material is used as the reference scale), but by further dividing the detected position signal, the resolution can be reduced to less than angstroms. It is also possible to do so (FIG. 2(e)).

次に、本発明で用いられる探針材料について説明する。Next, the probe material used in the present invention will be explained.

この探針材料は導電性を有するものであれば良く、例え
ばAu、Pt、Ag、Pd。
The probe material may be any material as long as it has conductivity, such as Au, Pt, Ag, or Pd.

A11.In、Sn、Pb、W等の金属やこれらの合金
が使用できる。さらにはグラファイトやシリサイド、ま
たITO(In−3nオキサイド)等の導電性酸化物も
使用することができる。
A11. Metals such as In, Sn, Pb, and W, and alloys thereof can be used. Furthermore, conductive oxides such as graphite, silicide, and ITO (In-3n oxide) can also be used.

探針の先端は、エンコーダの分解能を高くするため、で
きるだけ鋭く原子オーダまで尖らせる必要がある。
The tip of the probe needs to be as sharp as possible, down to the atomic order, in order to increase the resolution of the encoder.

本実施例では1 mmφのタングステンワイヤを0.2
 mmφ程度まで機械的に削り、電解研磨で先端を尖ら
せたものを探針104として使用しているが、処理方法
は何らこれに限定するものではない。
In this example, a 1 mmφ tungsten wire is
Although the probe 104 is mechanically ground to about mmφ and has a sharpened tip by electrolytic polishing, the processing method is not limited thereto.

次に、基準目盛について説明する。第3図は本実施例の
探針104と導電性基準目盛103を示す模式図であり
、基準目盛として予め格子間距離が既知である導電性材
料表面の周期的な原子や分子の配列301を用いた例で
ある。このように、基準目盛103として原子や分子等
の微小構造の周期的配列を用いれば、分解能が原子間距
離オーダ、すなわちオングストローム・オーダのエンコ
ーダが実現できる。このような導電性材料の例として、
例えば、Au、Pt、TaS、のような金属、CuAu
、PtIrのような合金、グラファイトのような半金属
、St、MoS2.GaAs。
Next, the reference scale will be explained. FIG. 3 is a schematic diagram showing the probe 104 and the conductive reference scale 103 of this embodiment. This is an example using In this way, by using a periodic arrangement of minute structures such as atoms and molecules as the reference scale 103, an encoder with a resolution on the order of interatomic distances, that is, on the order of angstroms can be realized. Examples of such conductive materials include:
For example, metals such as Au, Pt, TaS, CuAu
, alloys such as PtIr, metalloids such as graphite, St, MoS2. GaAs.

SiCのような半導体、導電性LB(ラングミュア・プ
ロジェット)膜、TCNQ (テトラシアノキノジメタ
ン)のような導電性有機物質の本発明への適用が考えら
れる。
Semiconductors such as SiC, conductive LB (Langmuir-Prodgett) films, and conductive organic materials such as TCNQ (tetracyanoquinodimethane) can be considered for application to the present invention.

また、上記物質の原子や分子の配列の他にも、第4図(
a)に示すような導電性物質表面401に集束イオンビ
ームや電子ビーム等による加工によって作製した目盛4
02や、第4図(b)に示すような回折格子状の形状を
持った物体表面403に導電性物質のコーティング40
4を施したものを基準目盛として用いることもできる。
In addition to the arrangement of atoms and molecules of the above-mentioned substances, there are also
A scale 4 made by processing using a focused ion beam, an electron beam, etc. on a conductive material surface 401 as shown in a)
02 or a coating 40 of a conductive material on an object surface 403 having a diffraction grating shape as shown in FIG. 4(b).
4 can also be used as a reference scale.

次に、原子や分子等の周期的配列と作製目盛を複合させ
て基準目盛(以下、複合目盛という)として用いる例を
示す。
Next, an example will be shown in which a periodic arrangement of atoms, molecules, etc. and a manufactured scale are combined and used as a reference scale (hereinafter referred to as a composite scale).

第5図は、複合目盛に関する一実施例を示す断面図であ
る。同図のように、基準目盛103上に基準原点501
を加工し、この原点501の位置に探針104がきたと
きを初期セット点とすれば、常にこの基準原点501か
らの移動量が求まり、対象物101を基準とした対象物
102の絶対的心動量を求めることができる。その他は
前述の相対量の検出で示したものと同様に取り扱える。
FIG. 5 is a sectional view showing an example of a composite scale. As shown in the figure, a reference origin 501 is placed on the reference scale 103.
If the initial set point is when the probe 104 comes to the position of this origin 501, the amount of movement from this reference origin 501 can always be determined, and the absolute heart motion of the object 102 with respect to the object 101 can be determined. You can find the quantity. The rest can be handled in the same way as described above for relative amount detection.

第6図は、複合目盛に関する他の実施例を示す断面図で
ある。同図(a)は、基準目盛103の原子配列の表面
の一部を他の物質で置き換え、基準原点601a、〜6
01a3とした例である。また同図(b)は基準目盛1
03の原子配列の表面の一部に他の物質を付着させて基
準原点601b。
FIG. 6 is a sectional view showing another embodiment of the composite scale. In the same figure (a), a part of the surface of the atomic arrangement of the reference scale 103 is replaced with another substance, and the reference origin 601a, ~6
This is an example of 01a3. In addition, the figure (b) shows the reference scale 1.
A reference origin 601b is created by attaching another substance to a part of the surface of the atomic arrangement of 03.

〜601b、とした例である。同図(C)は基準目盛1
03の原子配列の表面近傍の一部をエツチングし削り取
ることによって基準原点601c、〜601C3を形成
した例である。
~601b, is an example. The figure (C) is reference scale 1
This is an example in which reference origins 601c and 601C3 are formed by etching and scraping a part of the atomic arrangement of 03 near the surface.

これらは基準原点を複数個(これらの図ではそれぞれ3
信を図示している)設けたものである。
These have multiple reference origins (3 in each of these figures).
(Illustrated)

同図(a)を参照して動作説明すれば、まず探針104
が基準原点601 a I(i = 1〜n )を通過
するごとに粗動信号を出力し、そして基準原点601a
1から次の基準原点601al*1までの間は微動信号
を出力する。同図(b)および(C)の複合目盛の例で
も動作は同様である。対象物101.102の相対的穆
動量が大きい場合はこのような粗動信号を取ることによ
って、検出処理の簡略化および時間短縮を図ることがで
きる。
The operation of the probe 104 will be explained with reference to FIG.
A coarse movement signal is output every time the reference origin 601a I (i = 1 to n) passes, and the reference origin 601a
1 to the next reference origin 601al*1, a slight movement signal is output. The operation is similar in the examples of composite scales shown in FIGS. When the amount of relative movement of the objects 101 and 102 is large, by obtaining such a coarse movement signal, it is possible to simplify the detection process and shorten the time.

第7図は、複合目盛に関する別の実施例を示す断面図で
ある。同図に示す基準原点701d、〜701d4はそ
れぞれの基準原点の幅や基準原点間の間隔が異なフてい
るが、その幅や間隔は芋めの測定により既知のものであ
り、それらの値はメモリ115(第1図)上に記憶しで
ある。同図において、701d、の基準原点の幅をり、
−、,701d2の基準原点の幅をL−,701(13
の基準原点の幅をLlll、1.701d1と701d
2の基準原点間隔をW、、、701d、と701d3の
基準原点間隔をW、、で示し、これらの値を予めメモリ
115(第1図)に格納しておく。そして、探針104
が各基準原点を通過するたびに、記憶されているこれら
の幅や間隔の値をカウントできるようにしておく。すな
わち、基準原点通過ごとに粗動信号(各基準点間の間隔
W、、やW、)を出力する一方、各基準原点の幅t、m
−1+Lm、L@+1等を出力すれば、第6図で示I・
たものと同様に検出処理の簡略化および時間短縮が実現
できる。
FIG. 7 is a sectional view showing another embodiment of the composite scale. The reference origins 701d and 701d4 shown in the same figure have different widths and intervals between the reference origins, but the widths and intervals are known from the measurements of the sweet potatoes, and their values are It is stored on memory 115 (FIG. 1). In the same figure, the width of the reference origin of 701d is
−,,701d2 width of the reference origin is L−,701(13
The width of the reference origin of is Lllll, 1.701d1 and 701d
The reference origin interval of 2 is indicated by W, 701d, and the reference origin interval of 701d3 is indicated by W, . These values are stored in advance in the memory 115 (FIG. 1). And the probe 104
The stored width and spacing values can be counted each time the object passes through each reference origin. That is, each time the reference origin is passed, a coarse movement signal (the interval W, , W, between each reference point) is output, while the width t, m of each reference origin is output.
-1+Lm, L@+1, etc., as shown in Figure 6.
Similar to the previous method, the detection process can be simplified and the time can be shortened.

第8図は、複合目盛に関するさらに別の実施例を示す断
面図である。同図(a)は基準原点801上にi、〜i
nまでのnビットの基準原点の絶対位置情報を記録した
ものである。探針104がこの基準原点801を通過す
れば粗動信号と同じに基準原点の絶対位置情報が出力さ
れるのでどの位置の基準原点を通過したか特定すること
ができ、位置情報が短時間で得られる。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing yet another embodiment of the composite scale. In the same figure (a), i, ~i are placed on the reference origin 801.
The absolute position information of the reference origin of up to n bits is recorded. When the probe 104 passes this reference origin 801, the absolute position information of the reference origin is output in the same way as the coarse movement signal, so it is possible to specify which position of the reference origin the probe 104 has passed through, and the position information can be obtained in a short time. can get.

同図(b)も同様に基準原点802,803,804上
に絶対位置情報を記録したものである。基準原点802
,803,804として、それぞれ802’ 、803
’ 、804’のような形状の凹凸が形成されている。
Similarly, in FIG. 4B, absolute position information is recorded on reference origins 802, 803, and 804. Reference origin 802
, 803, 804 as 802', 803, respectively.
', 804'-shaped unevenness is formed.

この凹凸が絶対位置情報になっており、これにより各基
準原点を特定することができる。すなわち、凹凸802
’ 、803’ 、804’ にはそれぞれ基準原点の
番地i−1、i、i+1が記録されている。この場合各
基準原点の位置は例えばこの突起状の形状の図中左側面
の位置とする等は予め定めておく。805゜806は原
子目盛である。なお、この実施例では探針104の進行
方向に絶対位置情報のビットを並べているカゼ、これに
限らず基準原点に隣接した位置に並べたり、対象物10
1と対象物102との相対的穆動方向に直交する方向に
並べることもできる。
This unevenness serves as absolute position information, and each reference origin can be specified using this information. That is, the unevenness 802
Addresses i-1, i, and i+1 of the reference origin are recorded in ', 803', and 804', respectively. In this case, the position of each reference origin is determined in advance, for example, on the left side of the protrusion in the figure. 805° and 806 are atomic scales. Note that in this embodiment, bits of absolute position information are arranged in the direction of movement of the probe 104, but are not limited to this.
They can also be arranged in a direction perpendicular to the direction of relative movement between 1 and the object 102.

第9図は、基準目盛として非周期的目盛を用いた実施例
を示す断面図である。これは、予め既知の目盛を用いて
当該非周期的目盛901の間隔を測定し、その間隔情報
をメモリ115(第1図)上に記憶しておき、対象物1
01と対象物102の相対8動により探針104が当該
非周期的目盛901を走査して得られる信号と予めメモ
リ115上に記憶しである間隔情報とを用いて、対象物
101と対象物102との相対穆勤量を検知するもので
ある。
FIG. 9 is a sectional view showing an embodiment using an aperiodic scale as a reference scale. This is done by measuring the intervals between the aperiodic scales 901 using known scales, storing the interval information on the memory 115 (FIG. 1), and
The probe 104 scans the aperiodic scale 901 due to the relative movement of the object 102 and the object 102, and the distance information stored in advance in the memory 115 is used to detect the object 101 and the object 102. This is to detect the amount of effort relative to 102.

次に、第10図〜第18図を用いて、対象物101と対
象物102との横方向相対変位の向きを検知するための
手段につき説明する。
Next, means for detecting the direction of relative lateral displacement between the object 101 and the object 102 will be explained using FIGS. 10 to 18.

第10図は、相対変位の方向に非対称な形状(の電子雲
分布)を持った基準目盛10o1を用いた実施例の構成
図を示す。
FIG. 10 shows a configuration diagram of an embodiment using a reference scale 10o1 having an asymmetric shape (electron cloud distribution) in the direction of relative displacement.

対象物101と対象物102との相対変位に伴って、ト
ンネル電流信号118が第11図(a)のような変化を
示したとする。このとき横方向相対位置情報抽出手段1
09において、動き歪信号112および方向信号113
はそれぞれ第11図(b)および同図(C)のようにな
り、これらにより同図(d)に示される横方向相対変位
量が求められる。従って、この場合第10図において対
象物102は対象物101を基準として紙面内で右向き
に、第11図(d)に示される量だけ変位していること
が分る。
Assume that the tunnel current signal 118 shows a change as shown in FIG. 11(a) with the relative displacement between the object 101 and the object 102. At this time, the lateral relative position information extraction means 1
09, the motion distortion signal 112 and the direction signal 113
are as shown in FIG. 11(b) and FIG. 11(C), respectively, and from these, the lateral relative displacement amount shown in FIG. 11(d) is determined. Therefore, in this case, it can be seen that the object 102 in FIG. 10 is displaced rightward in the plane of the paper with respect to the object 101 by the amount shown in FIG. 11(d).

同様に、相対変位に伴うトンネル電流が第11図(e)
のよ゛うな変化を示した場合は、以降の信号波形処理後
、動き歪信号112および方向信号113は第11図(
f)および同図(g)に示されるようになる。これらに
より、対象物101を基準として対象物102は紙面内
で左向きに、第11図(h) に示される量だけ変位し
ていることが分る。
Similarly, the tunnel current associated with relative displacement is shown in Figure 11(e).
If such a change is shown, the motion distortion signal 112 and the direction signal 113 will be changed as shown in Fig. 11 (
f) and as shown in (g) of the same figure. From these, it can be seen that the object 102 is displaced leftward in the plane of the paper by the amount shown in FIG. 11(h) with respect to the object 101.

さらに、例えばトンネル電流が第11図(i)のような
変化を示す場合は、T点において対象物101を基準と
する対象物102の相対変位の向きが紙面内で右から左
に変化したことが分る。
Furthermore, if the tunnel current shows a change as shown in FIG. 11(i), for example, it means that the direction of the relative displacement of the object 102 with respect to the object 101 at point T has changed from right to left in the plane of the paper. I understand.

このような非対称な形状(の電子雲分布)を持った基準
目盛の例として、第12図に示すような面心立方格子の
(111)面や、引き上げ方向に非対称性を生じる導電
性LB膜等がある。
Examples of reference scales with such an asymmetrical shape (electron cloud distribution) include the (111) plane of a face-centered cubic lattice as shown in Figure 12, and conductive LB films that exhibit asymmetry in the pulling direction. etc.

第13図は、対象物101と対象物102との横方向相
対変位の向きを検知する別の実施例を示す。同図は、探
針横方向振動手段13o1を用いて探針104を相対変
位の方向に微小振動させる例である。対象物101と対
象物102との相対穆勤速度に比べて探針104を十分
早く振動させれば、トンネル電流信号の横方向相対変位
に関する位置微分係数が得られ、これから横方向相対変
位の向きが検知できる。
FIG. 13 shows another embodiment in which the direction of the relative lateral displacement between the object 101 and the object 102 is detected. This figure shows an example in which the probe 104 is slightly vibrated in the direction of relative displacement using the probe lateral vibration means 13o1. If the probe 104 is vibrated sufficiently fast compared to the relative movement speed between the object 101 and the object 102, the position differential coefficient with respect to the lateral relative displacement of the tunnel current signal can be obtained, and from this the direction of the lateral relative displacement can be obtained. can be detected.

これを説明する。相対変位の方向に撮動させた場合、得
られる信号は目盛位置に対応するトンネル電流信号に、
この目盛位置に対応するトンネル電流信号より振幅が小
さくかつ高周波な探針振動による微小振動信号成分かの
フた形になる。この信号を分割して、それぞれローパス
フィルタとバイパスフィルタに入力し、ローパスフィル
タからの出力は微小振動信号成分を除いたほぼ純粋な目
盛位置に対応するトンネル電流信号となるので相対変位
量の計測に用いる。バイパスフィルタからの出力はトン
ネル電流信号成分を除いた、探針振動による微小振動信
号のみとなる。この微小振動信号は、探針の一方向への
振動を正、それと逆方向への移動を負とすると探針が目
盛に対し正方向に移動すれば、トンネル電流信号が増加
する時には、探針の振動と同位相の微小振動信号が増加
量に応じた振幅で発生し、トンネル信号が減少する時に
は探針の振動と逆位相の信号が減少量に応じた振幅で発
生する。従って、この得られた信号を、探針振動の信号
を基準信号としてロックインアンプに入力し、得られる
振幅および位相からトンネル電流の正方向相対変位に関
する位置微分係数に対応した信号、すなわち第14図(
c)に示す信号が得られる。探針が目盛に対し負方向に
移動すればトンネル電流信号の増加、減少時の微小振動
信号は、探針振動に対しそれぞれ逆位相、同位相になり
、同様にロックインアンプに入力して得られた信号は、
トンネル電流の負方向相対変位に関する位置微分係数に
対応した信号、すなわち第14図(g)に示す信号とな
る。この様に同じトンネル電流信号に対して得られる相
対変位に関する位置微分係数信号が進む方向によりまっ
たく逆位相になるので、この位相を見ることによって進
行方向が分る。
Let me explain this. When imaging in the direction of relative displacement, the obtained signal is a tunnel current signal corresponding to the scale position,
The signal is shaped like a minute vibration signal component due to probe vibration, which has a smaller amplitude and higher frequency than the tunnel current signal corresponding to this scale position. This signal is divided and input to a low-pass filter and a bypass filter, respectively, and the output from the low-pass filter becomes an almost pure tunnel current signal corresponding to the scale position, excluding minute vibration signal components, so it can be used to measure relative displacement. use The output from the bypass filter is only a minute vibration signal due to probe vibration, excluding the tunnel current signal component. This minute vibration signal is considered positive when the probe moves in one direction, and negative when it moves in the opposite direction.If the probe moves in the positive direction with respect to the scale, when the tunnel current signal increases, the tip A minute vibration signal having the same phase as the vibration of the probe is generated with an amplitude corresponding to the amount of increase, and when the tunnel signal decreases, a signal having the opposite phase to the vibration of the probe is generated with an amplitude corresponding to the amount of decrease. Therefore, this obtained signal is input to a lock-in amplifier using the probe vibration signal as a reference signal, and from the obtained amplitude and phase, a signal corresponding to the position differential coefficient regarding the positive direction relative displacement of the tunnel current, that is, the 14th figure(
The signal shown in c) is obtained. If the probe moves in the negative direction relative to the scale, the minute vibration signals when the tunnel current signal increases and decreases will be in opposite phase and in phase with the probe vibration, respectively, and can be similarly input to the lock-in amplifier and obtained. The signal received is
This results in a signal corresponding to the position differential coefficient regarding the relative displacement of the tunnel current in the negative direction, that is, the signal shown in FIG. 14(g). In this way, the position differential coefficient signals regarding relative displacement obtained for the same tunnel current signal have completely opposite phases depending on the direction of travel, so the direction of travel can be determined by looking at this phase.

例えば対象物101と対象物102との横方向相対変位
に伴うトンネル電流信号およびその位置微分係数が第1
4図(a)および同図(c)のような変化を示す場合は
、第13図において対象物102は対象物101を基準
として紙面内で右向きに、第14図(d)に示される量
だけ変位していることが分る。
For example, the tunnel current signal and its position differential coefficient due to the lateral relative displacement between the object 101 and the object 102 are the first
4(a) and 4(c), the object 102 in FIG. 13 is moved to the right in the plane of the paper with respect to the object 101 by the amount shown in FIG. 14(d). It can be seen that there is a displacement of

同様に、相対変位に伴うトンネル電流が第14図(e)
のような変化を示す場合は、以降第14図(f) 、 
(g)に示される信号波形処理後、対象物101を基準
として対象物102は紙面内で左向きに、第14図(h
)に示される量だけ変位していることが分る。
Similarly, the tunnel current accompanying relative displacement is shown in Fig. 14(e).
If a change such as that shown in Fig. 14 (f) is shown below,
After the signal waveform processing shown in FIG.
), it can be seen that it has been displaced by the amount shown in ).

さらに、例えばトンネル電流が第14図(i)や第14
図(Ill)に示されたような変化を示す場合は、T点
において対象物101を基準とした対象物102の相対
変位の向きが右から左に変化したことが分る。
Furthermore, for example, if the tunnel current is
When the change shown in Figure (Ill) is shown, it can be seen that the direction of the relative displacement of the object 102 with respect to the object 101 at point T has changed from right to left.

第15図は、対象物101と対象物102との横方向相
対変位の向きを検知するさらに別の実施例を示す。同図
において、探針横方向振動手段1501は探針104を
対象物の相対変位の方向に振動させる。そして、異なる
2点A、Hにおいてトンネル電流信号を得る。この実施
例においては、対象物101と対象物102との相対移
動速度に比べて探針104を十分速く振動させる必要が
ある。探針104の振動の幅をdとすれば、この方法は
、間隔dだけ隔てられた2つの探針によって基準目盛1
03に対して位相差を持った2つのトンネル電流信号か
ら方向検知を行なう方法と同等である。
FIG. 15 shows yet another embodiment in which the direction of the relative lateral displacement between the object 101 and the object 102 is detected. In the figure, a probe lateral vibration means 1501 vibrates the probe 104 in the direction of relative displacement of the object. Then, tunnel current signals are obtained at two different points A and H. In this embodiment, it is necessary to vibrate the probe 104 sufficiently faster than the relative movement speed between the target object 101 and the target object 102. If the width of the vibration of the probe 104 is d, this method uses two probes separated by a distance d to measure the reference scale 1.
This is equivalent to the method of detecting direction from two tunnel current signals having a phase difference with respect to 03.

ここで、例えば基準目盛103のピッチをpとし、探針
104の振動の幅dを d=−+N−L<N=o、s 、2・・・・・・)とな
るようにとるとする。このとき、対象物101と対象物
102との横方向相対変位に伴うトンネル電流が第16
図(a)のような変化を示す場合は、第15図において
対象物102は対象物101を基準として紙面内で右向
きに変位していることが分り、トンネル電流が第16図
(e)のような変化を示す場合は左向きに変位している
ことが分る。さらに、トンネル電流が第16図(i) 
または(m)に示されたような変化を示す場合は、T点
において、対象物101を基準とした対象物102の相
対変位の向きが右から左に変化したことを表わす。
Here, for example, suppose that the pitch of the reference scale 103 is p, and the width d of the vibration of the probe 104 is set so that d=-+N-L<N=o, s, 2...) . At this time, the tunnel current accompanying the lateral relative displacement between the object 101 and the object 102 is the 16th
When the change shown in figure (a) is shown, it can be seen that the object 102 in Fig. 15 is displaced to the right in the plane of the paper with respect to the object 101, and the tunnel current changes as shown in Fig. 16 (e). If it shows a change like this, it can be seen that it is displaced to the left. Furthermore, the tunnel current is shown in Fig. 16(i).
Or, when a change as shown in (m) is shown, it means that the direction of the relative displacement of the object 102 with respect to the object 101 has changed from right to left at point T.

第17図は、対象物101と対象物102との横方向相
対変位の向きを検知するさらに別の実施例を示す。同図
は2つの探針を用いた実施例である。間隔dだけ隔てら
れた2つの探針170’lAおよび1701Bにおける
トンネル電流信号1705Aおよび1705Bを検出す
ることによって、横方向相対変位の向きを検知すること
ができる。例えば、基準目盛103のピッチをpとし、
探針1701Aと探針1701Bとの幅dをとなるよう
にする。このとき、対象物101と対象物102の横方
向相対変位に伴う2つの探針1701Aおよび1701
Bにおけるトンネル電流1705Aおよび1705Bが
、第18図(a)のような変化を示す場合は、第17図
において対象物102は対象物101を基準として紙面
内で右向きに変位していることが分り、一方トンネル電
流が第18図(e)のような変化を示す場合は右向きに
変位していることが分る。
FIG. 17 shows yet another embodiment in which the direction of the relative lateral displacement between the object 101 and the object 102 is detected. The figure shows an example using two probes. By detecting tunneling current signals 1705A and 1705B at two probes 170'lA and 1701B separated by a distance d, the direction of the relative lateral displacement can be detected. For example, if the pitch of the reference scale 103 is p,
The width d of the probe 1701A and the probe 1701B is set as follows. At this time, the two probes 1701A and 1701 due to the relative displacement in the lateral direction between the target object 101 and the target object 102
If the tunnel currents 1705A and 1705B at B show changes as shown in FIG. 18(a), it can be seen that the object 102 in FIG. 17 is displaced to the right in the plane of the paper with respect to the object 101. On the other hand, when the tunnel current shows a change as shown in FIG. 18(e), it can be seen that the tunnel current is displaced to the right.

さらに、トンネル電流が第18図(i) 、 (m) 
に示されたような変化を示す場合は、T点において、対
象物101を基準とした対象物102の相対変位の向き
が右から左に変化したことが分る。
Furthermore, the tunnel current is shown in Figure 18 (i) and (m).
If the change shown in is shown, it can be seen that at point T, the direction of the relative displacement of the object 102 with respect to the object 101 has changed from right to left.

[他の実施例] 次に、トンネル電流値が所定の値となるように探針縦方
向位置制御手段により探針の縦方向位置を制御しつつ横
方向の相対g動量を算出する実施例につき説明する。
[Other Examples] Next, regarding an example in which the relative g-movement in the lateral direction is calculated while controlling the vertical position of the probe by the probe longitudinal position control means so that the tunneling current value becomes a predetermined value. explain.

第19図は、本発明の他の実施例に係るエンコーダの構
成を示す。第20図は、本実施例の動作を説明するため
のブロック図である。
FIG. 19 shows the configuration of an encoder according to another embodiment of the present invention. FIG. 20 is a block diagram for explaining the operation of this embodiment.

第19図において、対象物101と対象物102との間
の相対横方向変位を検知するため、まず設定トンネル電
流値I0を定め(第20図ブロックB1)、探針縦方向
位置制御手段1901を用いて探針104の縦方向位置
制御を行なう。この制御は、まずトンネル電流値Iを検
出しくブロックB2)、検出電流値Iと設定トンネル電
流値■。とを比較する(ブロックB4)。■≠10のと
きはフィードバック制御手段1902から探針縦方向位
置制御手段1901にフィードバックする(ブロックB
3)。そして検出電流値Iが設定電流値I0と等しくな
ったところで(ブロックB4)、探針104の縦方向の
絶対位置信号を横方向相対位置情報抽出手段109へ出
力する(ブロックB5)。以後、対象物101と対象物
102が横方向に相対変位する場合においても、検出電
流値Iが常に設定電流値IOと等しくなるように探針縦
方向位置制御手段1901およびフィードバック制御手
段1902を用いて探針104の縦方向位置のフィード
バック制御を行ない、探針104の縦方向の絶対位置信
号を横方向相対位置情報抽出手段109へ出力する。こ
のとき、対象物101と対象物102とが基準目盛10
3の1ピッチ分、相対的に横方向に変位するのに要する
時間に比べ、前述のフィードバック制御に要する時間は
十分に小さくなければならない。
In FIG. 19, in order to detect the relative lateral displacement between the object 101 and the object 102, the set tunnel current value I0 is first determined (block B1 in FIG. 20), and the probe longitudinal position control means 1901 is set. is used to control the vertical position of the probe 104. This control first detects the tunnel current value I (block B2), then detects the detected current value I and sets the tunnel current value (2). (block B4). ■When ≠ 10, the feedback control means 1902 feeds back to the probe longitudinal position control means 1901 (block B
3). When the detected current value I becomes equal to the set current value I0 (block B4), the vertical absolute position signal of the probe 104 is output to the horizontal relative position information extraction means 109 (block B5). Thereafter, the probe longitudinal position control means 1901 and the feedback control means 1902 are used so that the detected current value I is always equal to the set current value IO even when the target object 101 and the target object 102 are relatively displaced in the horizontal direction. feedback control of the vertical position of the probe 104 is performed, and an absolute vertical position signal of the probe 104 is output to the horizontal relative position information extraction means 109. At this time, the object 101 and the object 102 are on the reference scale 10.
The time required for the above-mentioned feedback control must be sufficiently small compared to the time required to relatively displace one pitch in the lateral direction.

さて、横方向相対位置情報抽出手段109においては、
人力された探針104の縦方向絶対位置信号1903並
びに基準目盛103および探針104についての情報(
ブロックB6)から、横方向相対動き量とBwJ方向を
検出する(ブロックB7)、すなわち、縦方向絶対位置
信号1903(その波形を第21図(a)に示す)は波
形処理手段110によって波形処理が加えられ、動き量
・方向変換手段111によって動き全信号112(第2
1図(b))および方向信号113(第21図(C))
に変換され、カウンタ114に人力される。カウンタ1
14において入力された動き全信号112および方向信
号113は横方向相対変位量に変換され、さらに予めメ
モリ115に保存されている初期位置データを用いて減
算手段116によって対象物101と対象物102との
横方向相対変位量117(第21図(d))が求められ
る(ブロックB8)。
Now, in the lateral relative position information extraction means 109,
The manually inputted vertical absolute position signal 1903 of the probe 104 and information about the reference scale 103 and the probe 104 (
From block B6), the horizontal relative movement amount and the BwJ direction are detected (block B7), that is, the vertical absolute position signal 1903 (the waveform of which is shown in FIG. 21(a)) is subjected to waveform processing by the waveform processing means 110. is added, and the total motion signal 112 (second
1 (b)) and the direction signal 113 (Fig. 21 (C))
, and is manually input to the counter 114. counter 1
The total motion signal 112 and the direction signal 113 input in step 14 are converted into lateral relative displacement amounts, and further, the subtraction means 116 uses the initial position data stored in the memory 115 to calculate the difference between the object 101 and the object 102. The lateral relative displacement amount 117 (FIG. 21(d)) is determined (block B8).

当該エンコーダの分解能は基準目盛103のピッチ程度
(基準目盛として導電性物質表面原子の周期的配列を用
いるならば、数オングストローム)であるが、探針縦方
向変化量信号から動き量パルス信号を作る際にしきい値
を複数設けて(第21図(e))多値化したパルス信号
(第21図(f))を得れば、(第21図(g)に示す
相対変位方向信号と合せて)検知位置信号をさらに分割
した信号を得ることができ、オングストローム以下の分
解能とすることも可能である(第21図(h))。
The resolution of the encoder is approximately the pitch of the reference scale 103 (several angstroms if a periodic arrangement of atoms on the surface of a conductive material is used as the reference scale), but a motion amount pulse signal is generated from the tip longitudinal change amount signal. If a multivalued pulse signal (Fig. 21 (f)) is obtained by setting multiple threshold values (Fig. 21 (e)), then the relative displacement direction signal shown in Fig. 21 (g) ) It is possible to obtain a signal by further dividing the detected position signal, and it is also possible to obtain a signal with a resolution of angstrom or less (FIG. 21(h)).

次に、第22図〜第29図を用いて、探針縦方向位置を
検出する前記の実施例において対象物101と対象物1
02との横方向相対変位の向きを検知するための手段に
ついて説明する。
Next, using FIGS. 22 to 29, the object 101 and the object 1 in the above embodiment for detecting the longitudinal position of the probe will be explained.
02 will be described below.

第22図は、第19図に示した実施例において基準目盛
として第12図に示されるような対象物の相対変位の方
向に非対称な形状(の電子雲分布)を用いた実施例であ
る。対象物101と対象物102との相対変位に伴う探
針の縦方向変位が第23図(a)のような変化を示す場
合は、以後の横方向相対位置情報抽出手段109におけ
る動き全信号112および方向信号113はそれぞれ第
23図(b)および(C)のようになり、これらより第
23図(d)に示される横方向相対変位量が求められる
。従って、この場合は第22図において対象物102は
対象物101を基準として紙面内で右向きに、第23図
(d)に示される量だけ変位していることが分る。
FIG. 22 shows an example in which a shape (electron cloud distribution) asymmetrical in the direction of relative displacement of the object as shown in FIG. 12 is used as a reference scale in the example shown in FIG. 19. When the vertical displacement of the probe due to the relative displacement between the target object 101 and the target object 102 shows a change as shown in FIG. and the direction signal 113 are as shown in FIGS. 23(b) and (C), respectively, and from these, the amount of lateral relative displacement shown in FIG. 23(d) is determined. Therefore, in this case, it can be seen that the object 102 in FIG. 22 is displaced rightward in the plane of the paper with respect to the object 101 by the amount shown in FIG. 23(d).

同様に、対象物の相対変位に伴なう探針104の縦方向
変位が第23図(e)のような変化を示す場合は、第2
3図(f) 、 (g)に示される信号波形処理後、対
象物102は対象物101を基準として紙面内で左向き
に、第23図(h)に示される量だけ変位していること
が分る。
Similarly, if the vertical displacement of the probe 104 due to the relative displacement of the object shows a change as shown in FIG.
After the signal waveform processing shown in FIGS. 3(f) and 3(g), the object 102 is displaced to the left in the plane of the paper with respect to the object 101 by the amount shown in FIG. 23(h). I understand.

さらに、例えば探針104の縦方向変位が第23図(i
)のような変化を示す場合は、T点において対象物10
1を基準とした対象物102の相対変位の向きが右から
左に変化したことが分る。
Furthermore, for example, the vertical displacement of the probe 104 is shown in FIG.
), the object 10 at point T
It can be seen that the direction of relative displacement of the object 102 with respect to 1 has changed from right to left.

第24図は、探針の縦方向位置を検出する前記の実施例
において、対象物101と対象物102との横方向相対
変位の向きを検知できる別の実施例を示す。同図におい
て、探針104は探針横方向振動手段1301により対
象物の相対変位の方向に微小振動させられる。対象物1
01と対象物102との相対穆動速度に比べて探針10
4を十分速く振動させれば、探針104の縦方向絶対位
置信号の横方向相対変位に関する位置微分係数が得られ
、これから横方向相対変位の向きが検知できる。
FIG. 24 shows another embodiment in which the direction of the relative displacement in the lateral direction between the object 101 and the object 102 can be detected in the above embodiment in which the vertical position of the probe is detected. In the figure, the probe 104 is caused to minutely vibrate in the direction of relative displacement of the object by a probe lateral vibration means 1301. Object 1
01 and the object 102, the probe 10
4 is vibrated fast enough, the position differential coefficient of the vertical absolute position signal of the probe 104 with respect to the relative lateral displacement can be obtained, and the direction of the relative lateral displacement can be detected from this.

例えば、対象物101と102の横方向相対変位に伴う
探針104の縦方向変位およびその位置微分係数が第2
5図(a)および同図(C)のような変化を示す場合に
は、第24図において対象物102は対象物101を基
準として紙面内で右向きに第25図(d)に示される量
だけ変位していることが分る。
For example, the longitudinal displacement of the probe 104 and its position differential coefficient due to the relative displacement of the objects 101 and 102 in the lateral direction are
5(a) and 5(C), the object 102 in FIG. 24 moves to the right in the plane of the paper with respect to the object 101 by the amount shown in FIG. 25(d). It can be seen that there is a displacement of

同様に対象物の相対変位に伴う探針104の縦方向変位
が第25図(e)のような変化を示す場合は、以降第2
5図(f) 、 (g)に示される処理後、対象物10
1を基準として対象物102は紙面内で左向きに、第2
5図(h) に示される量だけ変°位していることが分
る。
Similarly, if the vertical displacement of the probe 104 due to the relative displacement of the object shows a change as shown in FIG.
After the processing shown in Figures 5(f) and (g), the object 10
1 as a reference, the object 102 is placed to the left in the plane of the paper,
It can be seen that it is displaced by the amount shown in Figure 5 (h).

さらに、第25図(i)や同図(m)に示されたような
変化を示す場合は、T点において対象物101を基準と
した対象物102の相対変位の向きが右から左に変化し
たことが分る。
Furthermore, when the change shown in FIG. 25(i) or FIG. 25(m) is shown, the direction of the relative displacement of the object 102 with respect to the object 101 at point T changes from right to left. I know what you did.

第26図は、探針縦方向位置を検出する前記の実施例に
おいて、対象物101と対象物102との横方向相対変
位の向きを検知できるさらに別の実施例を示す。これは
探針横方向振動手段1501を用いて探針104を対象
物の相対変位の方向に振動させ、異なる2点A、Bにお
いて探針104の縦方向絶対位置信号を得るようにした
ものである。探針104は対象物101と対象物102
との相対心動速度に比べて十分速く振動させ、ざらに探
針104の振動周期に比べて十分短い時間で、探針縦方
向位置制御手段1901を用いて探針104の縦方向位
置制御(トンネル電流105が一定となるようなフィー
ドバック)を行なう必要がある。探針104の振動の幅
をdとすれば、この方法は間隔dだけ隔てられた2つの
探針によって基準目盛に対して位相差を持フた2信号か
ら方向検知を行なう方法と同等である。
FIG. 26 shows still another embodiment in which the direction of the relative horizontal displacement between the object 101 and the object 102 can be detected in the above-described embodiment in which the longitudinal position of the probe is detected. This uses a probe transverse vibration means 1501 to vibrate the probe 104 in the direction of relative displacement of the object, and obtains vertical absolute position signals of the probe 104 at two different points A and B. be. The probe 104 detects the object 101 and the object 102.
The longitudinal position control means 1901 is used to control the longitudinal position of the probe 104 (the tunnel It is necessary to perform feedback such that the current 105 is constant. If the width of the vibration of the probe 104 is d, this method is equivalent to the method of detecting direction from two signals having a phase difference with respect to the reference scale using two probes separated by a distance d. .

ここで、例えば基準目盛のピッチをpとし、探針104
の振動の幅dを d=−+N−L(N=o、  1.2・・・・・・)と
なるようにとるものとする。このとき、対象物101と
対象物102の横方向相対変位に伴う探針104の縦方
向変位が第27図(a)のような変化を示す場合は、第
26図において対象物102は対象物101を基準とし
て紙面内で右向きに変位していることが分り、探針10
4の縦方向変位が第27図(e)のような場合は左向き
に変位していることが分る。
Here, for example, let the pitch of the reference scale be p, and the probe 104
Let us assume that the width d of the vibration is set so that d=-+N-L (N=o, 1.2...). At this time, if the vertical displacement of the probe 104 due to the horizontal relative displacement between the target object 101 and the target object 102 shows a change as shown in FIG. 27(a), the target object 102 in FIG. It can be seen that the probe 10 is displaced to the right in the plane of the paper with reference to 101.
When the vertical displacement of 4 is as shown in FIG. 27(e), it can be seen that the displacement is to the left.

さらに、探針104の縦方向変位が第27図(i)およ
び同図(m) に示されたような変化を示す場合は、T
点において対象物101を基準とした対象物102の相
対変位の向きが右から左に変化したことが分る。
Furthermore, when the longitudinal displacement of the probe 104 shows changes as shown in FIGS. 27(i) and 27(m), T
It can be seen that the direction of the relative displacement of the object 102 with respect to the object 101 at the point has changed from right to left.

第28図は、探針縦方向位置を検出する前記の実施例に
おいて対象物101と対象物102との横方向相対変位
の向きを検知できるさらに別の実施例であり、2つの探
針を用いた実施例である。
FIG. 28 shows still another embodiment in which the direction of the relative horizontal displacement between the object 101 and the object 102 can be detected in the above embodiment of detecting the longitudinal position of the probes, in which two probes are used. This is an example.

同図において、探針縦方向位置制御手段2801Aおよ
び2801Bは、間隔dだけ隔てられた2つの探針17
01Aおよび1701Bの縦方向位置制御(トンネル電
流が一定となるようなフィードバック)を独立に行なっ
ている。そして、2つの探針縦方向変位信号2803A
および2803Bを検出することによって、横方向相対
変位の向きを検知することができる。
In the same figure, probe longitudinal position control means 2801A and 2801B control two probes 17 separated by a distance d.
The vertical position control (feedback to keep the tunnel current constant) of 01A and 1701B is performed independently. Then, two probe longitudinal displacement signals 2803A
By detecting 2803B and 2803B, the direction of the relative lateral displacement can be detected.

例えば、基準目盛103のピッチをpとし、探針170
1Aと探針1701Bとの幅dをa=L+N−!j(N
=o、  1.2・・・・・・)となるようにする。こ
のとき、対象物101と対象物102の横方向相対変位
に伴う2探針170IA、1701Bの縦方向変位が第
29図(a)のような変化を示す場合は、第28図にお
いて対象物102は対象物101を基準として紙面内で
右向きに変位していることが分り、2探針の縦方向変位
が第29図(e)のような変化を示す場合は右向きに変
位していることが分る。
For example, if the pitch of the reference scale 103 is p, the probe 170
The width d between 1A and probe 1701B is a=L+N-! j(N
= o, 1.2...). At this time, if the vertical displacement of the two probes 170IA and 1701B due to the relative horizontal displacement of the target object 101 and the target object 102 shows a change as shown in FIG. It can be seen that the object 101 is displaced to the right in the plane of the paper as a reference, and if the vertical displacement of the two probes shows a change as shown in FIG. I understand.

さらに、対象物101と対象物102の横方向相対変位
に伴う2探針1701A、1701Bの縦方向変位が第
29図(i) 、 (m)に示されたような変化を示す
場合は、T点において、対象物101を基準とした対象
物102の相対変位の向きが右から左に変化したことが
分る。
Furthermore, if the vertical displacement of the two probes 1701A and 1701B due to the relative horizontal displacement of the target object 101 and the target object 102 shows a change as shown in FIGS. 29(i) and (m), then T At the point, it can be seen that the direction of the relative displacement of the object 102 with respect to the object 101 changes from right to left.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、原子配列等を基
準目盛に用い探針と基準目盛との間に流れるトンネル電
流を検出して探針と基準目盛の相対位置ずれを検知して
いるので、原子間距離オーダ(オングストロームオーダ
)の高分解能を有するエンコーダが実現可能である。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the tunnel current flowing between the probe and the reference scale is detected using an atomic arrangement or the like as the reference scale, and the relative positional deviation between the probe and the reference scale is detected. , it is possible to realize an encoder with high resolution on the order of interatomic distance (Angstrom order).

また、探針と基準目盛との間隔を一定にしてトンネル電
流値を検出することとすれば、高速の位置検知が可能と
なる。トンネル電流値を一定にして探針の縦方向位置を
検知することとすれば、より高精度の位置検知が可能と
なる。
Further, if the tunnel current value is detected while keeping the interval between the probe and the reference scale constant, high-speed position detection becomes possible. If the longitudinal position of the probe is detected while keeping the tunnel current value constant, more accurate position detection becomes possible.

さらに、基準目盛として原子配列と作製目盛を複合させ
て用いることにより、絶対位置の検知、広い位置検知範
囲、高速の位置検知が可能となる。
Further, by using the atomic arrangement and the fabricated scale in combination as a reference scale, absolute position detection, a wide position detection range, and high-speed position detection become possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例に係るトンネル電流検知に
よるエンコーダの構成図、 第2図は、第1図の各構成部分において得られる信号を
表わす波形図、 第3図は、基準目盛として導電性材料表面の周期的な原
子や分子の配列を用いた例を示す模式第4図(a)は、
基準目盛として導電性物質表面に集束イオンビームや電
子ビーム等の加工によって作製した目盛を用いた例を示
す断面図、第4図(b)は、基準目盛として回折格子状
の形状を持った物質表面を導電性物質でコーティングし
たものを用いた例を示す断面図、 第5図は、基準目盛上に基準原点を1個設けた複合目盛
を用いた例を示す断面図、 第6図は、基準目盛上に複数個の基準原点を周期的に設
けた複合目盛を用いた例を示す断面図、第7図は、基準
目盛上に幅および間隔が既知である複数個の基準原点を
設けた複合目盛を用いた例を示す断面図、 第8図は、基準目盛上の基準原点または基準原点近傍に
絶対的位置情報を記録した複合目盛を用いた例を示す断
面および外観図、 第9図は、基準目盛として非周期的目盛を用いた例を示
す断面図、 第10図は、基準目盛として非対称基準目盛を用いた例
を示す構成図、 第11図は、第10図の実施例において得られる信号を
表わす波形図、 第12図は、非対称基準目盛の具体例としての面心立方
格子の(1,1,1)面を示す模式図、第13図は、探
針を横方向に振動させることによフて方向検知を行なう
実施例を示す断面図、第14図は、第13図の実施例に
おいて得られる信号を表わす波形図、 第15図は、探針を横方向に振動させることによって方
向検知を行なう実施例を示す断面図、第16図は、第1
5図の実施例において得られる信号を表わす波形図、 第17図は、複数の探針を用いて方向検知を行なう実施
例を示す構成図、 第18図は、第17図の実施例において得られる信号を
表わす波形図、 第19図は、探針縦方向位置検知によるエンコーダの構
成図、 第20図は、トンネル電流を一定とした状態の下で探針
縦方向位置検知による相対横方向変位検出を行なう際の
手順を説明するためのブロック図、 第21図は、第19図の構成における各構成部分におい
て得られる信号を表わす波形図、第22図は、第19図
に示す実施例において基準目盛として非対称目盛を用い
た例を示す断面図、 第23図は、第22図の実施例において得られる信号を
表わす波形図、 第24図は、第19図に示す実施例において探針を横方
向に振動させることによフて方向検知を行なう例を示す
断面図、 第25図は、第24図の実施例において得られる信号を
表わす波形図、 第26図は、第19図に示す実施例において探針を横方
向に振動させることによって方向検知を行なう例を示す
断面図、 第27図は、第26図の実施例において得られる信号を
表わす波形図、 第28図は、複数の探針を用いて方向検知を行なう実施
例を示す構成図、 第29図は、第28図の実施例において得られる信号を
表わす波形図、 第30図は、従来例である格子干渉の原理を用いた光学
式エンコーダの構成図である。 101.102:対象物、 103:基準目盛、 104:探針、 105:トンネル電流、 106:バイアス電源、 107:電流検出手段、 108:電流増幅手段、 109:横方向相対位置情報抽出手段、110:波形処
理手段、 111:動き量・方向変換手段、 112:動き量信号、 113:方向信号、 114:カウンタ、 115:メモリ、 116二減算手段、 117:横方向相対変位量、 118:)−ンネル電流信号、 301:導電性材料表面の周期的な原子や分子の配列、 302:導電性材料表面の電子雲、 401:導電性物質表面、 402:作製目盛、 403:回折格子状の形状を持った物質表面、404:
導電性物質によるコーティング、501:基準原点、 601alxa3 :基準目盛原子配列の表面の一部を
他の物質で置き換えて作製した基準原点、 601b1〜b3 :基準目盛原子配列の表面の一部に
他の物質を付着させて作製した基準原点、 601 C1〜c、:基準目盛原子配列の表面の一部を
削り取ることによって作製した基準原点、 701d+〜d4 :幅および間隔が既知である複数個
の基準原点、 801:絶対位置情報を記録した基準原点、802.8
04:基準原点、 803.805:絶対位置情報ビット、901:非周期
的目盛、 1001:非対称基準目盛、 1301.1501:横方向探針振動手段、1701A
、1701B:探針、 1702A、1702B:バイアス電源、1703A、
1703B:電流検出手段1704A、1704B:電
流増幅手段、1705A、1705B:トンネル電流信
号、1901:探針縦方向位置制御手段、 1902:フィードバック制御手段、 1903:縦方向絶対位置信号、 2801A、2801B:探針縦方向位置制御手段、 2802A、2802B:フィードバック制御手段、 2803A、2803B:縦方向絶対位置信号、 300に光源、 3002:、41色光、 3003 :回折格子、 3004.3005:±1次回折光、 3006 :反射鏡、 3007 :半透鏡、 3008 :光検出器。 第3図 第4図 第9図 第12図 基李乱へ11カ1ら¥、r−図 (b) 投口電子を刑2.−一2、〜1.−2−一〜 1,2−
m−、,2−一〜〜〜〜 、2−5、N響+     
〜、+     −一      +/    \断面
図 第21図 第21図 第22図 第24図
Fig. 1 is a block diagram of an encoder using tunnel current detection according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram showing signals obtained in each component of Fig. 1, and Fig. 3 is a reference scale. A schematic diagram (Fig. 4(a)) showing an example using a periodic arrangement of atoms and molecules on the surface of a conductive material is shown as
A cross-sectional view showing an example of using a scale fabricated by processing a focused ion beam, electron beam, etc. on the surface of a conductive material as a reference scale, and FIG. 4(b) shows a material having a diffraction grating shape as a reference scale. 5 is a sectional view showing an example using a scale whose surface is coated with a conductive substance, FIG. 5 is a sectional view showing an example using a composite scale with one reference origin on the reference scale, and FIG. FIG. 7 is a sectional view showing an example of using a composite scale in which multiple reference origins are periodically provided on the reference scale, and FIG. Fig. 8 is a cross-sectional view showing an example using a compound scale; is a sectional view showing an example in which an aperiodic scale is used as a reference scale, FIG. 10 is a configuration diagram showing an example in which an asymmetric reference scale is used as a reference scale, and FIG. A waveform diagram representing the obtained signal; Figure 12 is a schematic diagram showing the (1,1,1) plane of a face-centered cubic lattice as a specific example of an asymmetric reference scale; FIG. 14 is a waveform diagram showing the signal obtained in the embodiment of FIG. 13. FIG. 15 is a cross-sectional view showing an embodiment in which direction is detected by vibrating the tip. FIG. 16 is a sectional view showing an embodiment in which direction is detected by
5 is a waveform diagram showing the signal obtained in the embodiment of FIG. 17. FIG. 17 is a configuration diagram showing an embodiment of direction detection using a plurality of probes. Figure 19 is a diagram showing the configuration of an encoder that detects the longitudinal position of the probe, and Figure 20 shows the relative lateral displacement that is detected by detecting the longitudinal position of the probe under a constant tunnel current. FIG. 21 is a block diagram for explaining the procedure for performing detection; FIG. 21 is a waveform diagram showing signals obtained at each component in the configuration of FIG. 19; FIG. 23 is a waveform diagram showing a signal obtained in the embodiment shown in FIG. 22, and FIG. 24 is a cross-sectional view showing an example in which an asymmetric scale is used as a reference scale. 25 is a waveform diagram showing the signal obtained in the embodiment of FIG. 24; FIG. 26 is the waveform diagram shown in FIG. 19. A cross-sectional view showing an example in which direction detection is performed by vibrating the probe in the transverse direction in the embodiment, FIG. 27 is a waveform diagram representing the signal obtained in the embodiment of FIG. 26, and FIG. FIG. 29 is a waveform diagram showing the signal obtained in the embodiment of FIG. 28. FIG. 30 is a diagram showing the principle of grating interference, which is a conventional example. It is a block diagram of the optical encoder used. 101.102: Object, 103: Reference scale, 104: Probe, 105: Tunnel current, 106: Bias power supply, 107: Current detection means, 108: Current amplification means, 109: Lateral relative position information extraction means, 110 : waveform processing means, 111: motion amount/direction conversion means, 112: motion amount signal, 113: direction signal, 114: counter, 115: memory, 116 subtraction means, 117: lateral relative displacement amount, 118:)- channel current signal, 301: Periodic arrangement of atoms and molecules on the surface of the conductive material, 302: Electron cloud on the surface of the conductive material, 401: Surface of the conductive material, 402: Fabrication scale, 403: Diffraction grating shape Material surface with, 404:
Coating with conductive material, 501: Reference origin, 601alxa3: Reference origin created by replacing part of the surface of the reference scale atomic array with another substance, 601b1-b3: Part of the surface of the reference scale atomic array with other material. Reference origin created by attaching a substance, 601 C1-c: Reference origin created by scraping a part of the surface of the reference scale atomic array, 701d+-d4: Multiple reference origins with known widths and intervals. , 801: Reference origin where absolute position information is recorded, 802.8
04: Reference origin, 803.805: Absolute position information bit, 901: Aperiodic scale, 1001: Asymmetric reference scale, 1301.1501: Lateral probe vibration means, 1701A
, 1701B: Probe, 1702A, 1702B: Bias power supply, 1703A,
1703B: Current detection means 1704A, 1704B: Current amplification means, 1705A, 1705B: Tunnel current signal, 1901: Probe longitudinal position control means, 1902: Feedback control means, 1903: Vertical absolute position signal, 2801A, 2801B: Detection Needle vertical position control means, 2802A, 2802B: Feedback control means, 2803A, 2803B: Vertical absolute position signal, 300, light source, 3002:, 41 color light, 3003: diffraction grating, 3004.3005: ±1st order diffracted light, 3006 : Reflector, 3007 : Semi-transparent mirror, 3008 : Photodetector. Fig. 3 Fig. 4 Fig. 9 Fig. 12 Fig. 11 to Kili Ran 11 Ka1 et al. -12, ~1. -2-1~ 1,2-
m-,,2-1〜〜〜〜,2-5,N-Kyo+
~, + -1 +/ \ Cross section Figure 21 Figure 21 Figure 22 Figure 24

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)長さに関する基準となる導電性基準目盛と、該基
準目盛面に先端を近づけて配置された導電性探針と、該
基準目盛と該探針との間に電圧を印加する手段と、該基
準目盛と該探針の間に流れるトンネル電流値を検出し該
トンネル電流値に基づき該基準目盛と該探針との横方向
の相対動き量に応じた信号を出力する手段と、該信号出
力手段の出力信号に基づいて該基準目盛と該探針との横
方向の相対動き量および相対動き方向を検知する手段と
、該横方向相対動き量信号と該相対動き方向信号から該
基準目盛と該探針の横方向相対変位量を計数する手段と
を具備することを特徴とするエンコーダ。
(1) A conductive reference scale that serves as a reference for length, a conductive probe whose tip is placed close to the reference scale surface, and means for applying a voltage between the reference scale and the probe. , means for detecting a tunnel current value flowing between the reference scale and the probe and outputting a signal corresponding to the amount of relative movement in the lateral direction between the reference scale and the probe based on the tunnel current value; means for detecting the relative movement amount and relative movement direction in the lateral direction between the reference scale and the probe based on the output signal of the signal output means; An encoder comprising a scale and means for counting the amount of relative displacement of the probe in the lateral direction.
(2)前記計数手段がアップ・ダウン計数手段である特
許請求の範囲第1項記載のエンコーダ。
(2) The encoder according to claim 1, wherein the counting means is an up/down counting means.
(3)前記基準目盛と前記探針との縦方向相対位置を一
定とする手段を設け、前記トンネル電流値の変化から前
記基準目盛と前記探針の横方向相対変位を検知する特許
請求の範囲第1項または第2項記載のエンコーダ。
(3) The scope of the present invention is to provide means for keeping the vertical relative position of the reference scale and the probe constant, and to detect the relative displacement of the reference scale and the probe in the lateral direction from a change in the tunnel current value. The encoder according to item 1 or 2.
(4)前記基準目盛と前記探針との縦方向相対位置を制
御する手段を設け、前記トンネル電流が一定となるよう
に前記縦方向相対位置の制御を行ない、前記縦方向相対
位置の変位量から前記基準目盛と前記探針との横方向相
対変位を検知する特許請求の範囲第1項または第2項記
載のエンコーダ。
(4) A means for controlling the vertical relative position of the reference scale and the probe is provided, and the vertical relative position is controlled so that the tunnel current is constant, and the amount of displacement of the vertical relative position is provided. 3. The encoder according to claim 1, wherein the encoder detects a lateral relative displacement between the reference scale and the probe.
(5)前記基準目盛として導電性材料表面の原子や分子
の配列を用いた特許請求の範囲第1項ないし第4項のい
ずれか1つに記載のエンコーダ。
(5) The encoder according to any one of claims 1 to 4, wherein the reference scale is an arrangement of atoms or molecules on the surface of a conductive material.
(6)前記基準目盛として周期的な表面形状を持った導
電性物体を用いた特許請求の範囲第1項ないし第4項の
いずれか1つに記載のエンコーダ。
(6) The encoder according to any one of claims 1 to 4, wherein a conductive object having a periodic surface shape is used as the reference scale.
(7)周期的配列を持った前記基準目盛上に基準原点を
設けた特許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれか1
つに記載のエンコーダ。
(7) Any one of claims 1 to 6, wherein a reference origin is provided on the reference scale having a periodic arrangement.
The encoder described in .
(8)周期的配列を持った前記基準目盛上に基準原点を
複数個周期的に設けた特許請求の範囲第7項記載のエン
コーダ。
(8) The encoder according to claim 7, wherein a plurality of reference origins are provided periodically on the reference scale having a periodic arrangement.
(9)周期的配列を持った前記基準目盛上に設けた複数
の基準原点の幅や基準原点間の間隔に関する情報をメモ
リに持つ特許請求の範囲第7項または第8項記載のエン
コーダ。
(9) The encoder according to claim 7 or 8, wherein the memory stores information regarding the widths of a plurality of reference origins provided on the reference scale having a periodic arrangement and the intervals between the reference origins.
(10)周期的配列を持った前記基準目盛上に設けた基
準原点または基準原点近傍に絶対的位置情報を記録した
特許請求の範囲第7項ないし第9項のいずれか1つに記
載のエンコーダ。
(10) The encoder according to any one of claims 7 to 9, wherein absolute position information is recorded at or near a reference origin provided on the reference scale having a periodic arrangement. .
(11)基準となる目盛として、予め目盛の間隔に関す
る情報をメモリに記憶させた非周期的目盛を用いた特許
請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか1つに記載の
エンコーダ。
(11) The encoder according to any one of claims 1 to 5, which uses, as a reference scale, an aperiodic scale in which information regarding intervals between scales is stored in a memory in advance.
(12)前記基準目盛と前記探針を横方向に相対的に走
査して得られるトンネル電流の変化が一周期内で非対称
となるような配列を前記基準目盛として用い、前記基準
目盛と該探針の相対動き方向を検知する特許請求の範囲
第1項ないし第11項のいずれか1つに記載のエンコー
ダ。
(12) Using an arrangement as the reference scale in which the change in tunneling current obtained by relatively scanning the reference scale and the probe in the lateral direction is asymmetric within one cycle, the reference scale and the probe are An encoder according to any one of claims 1 to 11, which detects the direction of relative movement of the hands.
(13)探針横方向位置制御手段を設け、前記探針を相
対変位量検出方向に振動させることにより、前記基準目
盛と前記探針の相対動き方向を検知する特許請求の範囲
第1項ないし第12項のいずれか1つに記載のエンコー
ダ。
(13) A probe lateral position control means is provided, and the relative movement direction of the reference scale and the probe is detected by vibrating the probe in a relative displacement detection direction. Encoder according to any one of clause 12.
(14)前記基準目盛の周期的配列において、それぞれ
異なった位相に対応させた複数の探針を設け、前記複数
探針からの複数の相対動き量信号の位相差によって、前
記基準目盛と前記探針の相対動き方向を検知する特許請
求の範囲第1項ないし第12項記載のエンコーダ。
(14) In the periodic arrangement of the reference scale, a plurality of probes each corresponding to a different phase is provided, and the reference scale and the probe An encoder according to any one of claims 1 to 12, which detects the direction of relative movement of the hands.
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US5329513A (en) * 1990-10-04 1994-07-12 Canon Kabushiki Kaisha Angular relationship detection device and method

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