JPH04211202A - 反射型回折格子および該回折格子を用いた装置 - Google Patents
反射型回折格子および該回折格子を用いた装置Info
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- JPH04211202A JPH04211202A JP3011004A JP1100491A JPH04211202A JP H04211202 A JPH04211202 A JP H04211202A JP 3011004 A JP3011004 A JP 3011004A JP 1100491 A JP1100491 A JP 1100491A JP H04211202 A JPH04211202 A JP H04211202A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1852—Manufacturing methods using mechanical means, e.g. ruling with diamond tool, moulding
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- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1861—Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンコーダやカラー画像
スキャナ等の装置に主に用いられる反射型回折格子に関
する。
スキャナ等の装置に主に用いられる反射型回折格子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エンコーダ用スケールとして例え
ば実公昭６１−３９２８９に開示してあるような、ガラ
ス基板上にフオトレジストを用いて周期的な溝を形成し
てブレーズド回折格子とし、溝表面にＡｌ等よりなる反
射膜を蒸着して光学式スケールを構成しているものがあ
る。図１０は従来の一例の断面図であり、１はガラス基
板等の透明基板、２はレジスト等の工程により形成され
た凹凸樹脂パターン、３はＣｕ、Ａｌ等の金属反射膜で
ある。
ば実公昭６１−３９２８９に開示してあるような、ガラ
ス基板上にフオトレジストを用いて周期的な溝を形成し
てブレーズド回折格子とし、溝表面にＡｌ等よりなる反
射膜を蒸着して光学式スケールを構成しているものがあ
る。図１０は従来の一例の断面図であり、１はガラス基
板等の透明基板、２はレジスト等の工程により形成され
た凹凸樹脂パターン、３はＣｕ、Ａｌ等の金属反射膜で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように規則的な凹
凸形状を有するパターンの材質が樹脂である場合には、
樹脂表面に反射膜としてＡｌ等の金属性の反射膜を設け
ると、樹脂の熱膨張率と金属膜の熱膨張率が違うため、
スケールが温度変化を受けたときに両者の熱伸縮の差が
生じ、膜はがれや膜割れが発生することがしばしばあり
、これは直接スケールの光学特性の劣化につながるため
に問題であった。
凸形状を有するパターンの材質が樹脂である場合には、
樹脂表面に反射膜としてＡｌ等の金属性の反射膜を設け
ると、樹脂の熱膨張率と金属膜の熱膨張率が違うため、
スケールが温度変化を受けたときに両者の熱伸縮の差が
生じ、膜はがれや膜割れが発生することがしばしばあり
、これは直接スケールの光学特性の劣化につながるため
に問題であった。
【０００４】特にリニア型のエンコーダ用スケールとし
て用いる場合には、回折格子パターン長が数インチと長
く設計されているため、環境耐久試験（例えば７０℃、
８５％ＲＨ、２５０時間）を行なうと反射膜に膜割れが
発生してしまい満足のゆく性能が得られなかった。これ
は格子パターン長が長いことに起因する樹脂と反射膜と
の大きな伸縮差が原因と考えられる。
て用いる場合には、回折格子パターン長が数インチと長
く設計されているため、環境耐久試験（例えば７０℃、
８５％ＲＨ、２５０時間）を行なうと反射膜に膜割れが
発生してしまい満足のゆく性能が得られなかった。これ
は格子パターン長が長いことに起因する樹脂と反射膜と
の大きな伸縮差が原因と考えられる。
【０００５】又、リニア型のエンコーダ用スケールとし
て用いる場合には、スケールを単独でＸ−Ｙテーブル等
の装置に取り付けることが多く、その際、スケールの凹
凸部分に直接に物が接触することが頻繁にあり、反射膜
を損傷する畏れがあり、これも問題であった。
て用いる場合には、スケールを単独でＸ−Ｙテーブル等
の装置に取り付けることが多く、その際、スケールの凹
凸部分に直接に物が接触することが頻繁にあり、反射膜
を損傷する畏れがあり、これも問題であった。
【０００６】［発明の目的］本発明の目的は、信頼性の
高い反射型ブレーズド回折格子、並びに該反射型ブレー
ズド回折格子の製造方法の提供である。
高い反射型ブレーズド回折格子、並びに該反射型ブレー
ズド回折格子の製造方法の提供である。
【０００７】本発明の別の目的は、前記回折格子を用い
た装置、例えばエンコーダや速度計等の変位検出計、あ
るいは画像読取装置の提供である。
た装置、例えばエンコーダや速度計等の変位検出計、あ
るいは画像読取装置の提供である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の反射型回折格子は、規則的な凹凸形状を有する回折
格子が形成される基板と、前記回折格子上に設けられる
金属反射膜と、前記反射膜上に設けられるＳｉＯ膜を有
することを特徴とする。
明の反射型回折格子は、規則的な凹凸形状を有する回折
格子が形成される基板と、前記回折格子上に設けられる
金属反射膜と、前記反射膜上に設けられるＳｉＯ膜を有
することを特徴とする。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
説明する。
【００１０】図１は本発明に係る反射型ブレーズド回折
格子の断面図を示す。１はガラス等の光透過性の基板、
２は規則的な凹凸形状を有するレリーフ型の樹脂パター
ンの薄膜層、３はＣｕ，Ａｌ等の金属の光反射膜、４は
光反射膜３の上に蒸着によってオーバーコートされたＳ
ｉＯ膜である。
格子の断面図を示す。１はガラス等の光透過性の基板、
２は規則的な凹凸形状を有するレリーフ型の樹脂パター
ンの薄膜層、３はＣｕ，Ａｌ等の金属の光反射膜、４は
光反射膜３の上に蒸着によってオーバーコートされたＳ
ｉＯ膜である。
【００１１】１の基板はエンコーダ用スケールとして、
使用する際の照射光に対して光透過性の材質であり、例
えば光学用ガラスや透明度の高いプラスチツク等が挙げ
られる。より好ましくは熱膨張率の小さい石英ガラスや
セラミツク系のガラスが望ましい。基板１の厚さは１〜
３ｍｍ程度が安価で高精度のものが作製しやすい。
使用する際の照射光に対して光透過性の材質であり、例
えば光学用ガラスや透明度の高いプラスチツク等が挙げ
られる。より好ましくは熱膨張率の小さい石英ガラスや
セラミツク系のガラスが望ましい。基板１の厚さは１〜
３ｍｍ程度が安価で高精度のものが作製しやすい。
【００１２】２の凹凸樹脂パターンは重合硬化型樹脂よ
り成り、例えばエポキシアクリレート、ウレタンアクリ
レート、ポリエステルアクリレート等のアクリル系の樹
脂、あるいはエポキシ系の樹脂、シリコーン系の樹脂等
で、光透過性があり、凹凸形状の反転パターンを持つ型
により成形される。樹脂層の厚さは最低限エンコーダと
しても光学的性能を満足する凹凸形状の厚さがあれば十
分であり、通常は０．１μｍ〜５０μｍのオーダーであ
る。
り成り、例えばエポキシアクリレート、ウレタンアクリ
レート、ポリエステルアクリレート等のアクリル系の樹
脂、あるいはエポキシ系の樹脂、シリコーン系の樹脂等
で、光透過性があり、凹凸形状の反転パターンを持つ型
により成形される。樹脂層の厚さは最低限エンコーダと
しても光学的性能を満足する凹凸形状の厚さがあれば十
分であり、通常は０．１μｍ〜５０μｍのオーダーであ
る。
【００１３】３の反射膜は、例えばＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、
Ｃｒ等の反射率が高く、真空蒸着により薄膜化が可能な
金属が望ましい。厚さは数百〜数千Å程度であり、より
好ましくは５００Å〜４０００Åが望ましい。これは５
００Å以下では反射率が不十分となり、４０００Å以上
では色が変ってしまい反射波長に異常をきたしてしまう
畏れがあるためである。
Ｃｒ等の反射率が高く、真空蒸着により薄膜化が可能な
金属が望ましい。厚さは数百〜数千Å程度であり、より
好ましくは５００Å〜４０００Åが望ましい。これは５
００Å以下では反射率が不十分となり、４０００Å以上
では色が変ってしまい反射波長に異常をきたしてしまう
畏れがあるためである。
【００１４】４のＳｉＯ膜の厚さは数千Å程度が良く、
より好ましくは１０００Å〜５０００Åが望ましい。こ
れは１０００Å以下では膜の強度が弱く反射膜の膜割れ
防止効果が小さく、５０００Å以上ではＳｉＯ膜自体の
膜応力が大きすぎ、ＳｉＯ膜が割れてしまう畏れがある
ためである。
より好ましくは１０００Å〜５０００Åが望ましい。こ
れは１０００Å以下では膜の強度が弱く反射膜の膜割れ
防止効果が小さく、５０００Å以上ではＳｉＯ膜自体の
膜応力が大きすぎ、ＳｉＯ膜が割れてしまう畏れがある
ためである。
【００１５】ここで特に従来例に対する特徴は、表面に
設けられたＳｉＯ膜であり、ＳｉＯ膜をオーバーコート
することにより、光反射膜のはがれや膜割れ等を防止し
ている。このＳｉＯ膜の膜割れの防止作用は以下のよう
な理由と思われる。すなわち、蒸着膜の強さ・脆さを考
えると、一般にＣｕやＡｌのような金属の蒸着膜は樹脂
の表面上に蒸着した場合、弱く脆い性質を示す。それに
比較してガラス質であるＳｉＯ２膜やＳｉＯ膜は強靭性
があり、膜割れを起こしにくい。このため金属膜を補強
するためにＳｉＯ２膜を重ねて蒸着することも考えられ
る。ところがＳｉＯ２と金属との密着性は十分ではなく
補強効果が少ない。それに較べて蒸着材料としてＳｉＯ
は未結合手部分を有するため、成膜形成初期、金属に近
い性質を持つＳｉＯ部分がＣｕ、Ａｌ等の金属反射膜と
の結合を強固にする役目を果たしより補強効果が高くな
るのである。
設けられたＳｉＯ膜であり、ＳｉＯ膜をオーバーコート
することにより、光反射膜のはがれや膜割れ等を防止し
ている。このＳｉＯ膜の膜割れの防止作用は以下のよう
な理由と思われる。すなわち、蒸着膜の強さ・脆さを考
えると、一般にＣｕやＡｌのような金属の蒸着膜は樹脂
の表面上に蒸着した場合、弱く脆い性質を示す。それに
比較してガラス質であるＳｉＯ２膜やＳｉＯ膜は強靭性
があり、膜割れを起こしにくい。このため金属膜を補強
するためにＳｉＯ２膜を重ねて蒸着することも考えられ
る。ところがＳｉＯ２と金属との密着性は十分ではなく
補強効果が少ない。それに較べて蒸着材料としてＳｉＯ
は未結合手部分を有するため、成膜形成初期、金属に近
い性質を持つＳｉＯ部分がＣｕ、Ａｌ等の金属反射膜と
の結合を強固にする役目を果たしより補強効果が高くな
るのである。
【００１６】なお、Ａｌ等の金属ミラー面にＳｉＯの保
護膜を形成する技術は従来から知られている。これは例
えば文献 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＯＰＴＩＣ
ＡＬ ＳＯＣＩＥＴＹ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ （Ｖｏ
ｌ．４５ Ｎｏ．１１ １９５５ ｐ．９４５−９５
２） に記載されている。 これに対して本発明はミラー面ではなく凹凸形状を有す
る回折格子を前提とする。本発明で使用する凹凸形状の
回折格子においては、まず金属反射膜を蒸着によって形
成し、更に低〜中真空領域でＳｉＯを蒸着によってオー
バーコートする際には、ＳｉＯは回折格子の凹凸の側面
にまで蒸着の廻り込みが良いという特徴があり、他の蒸
着物質（例えばＳｉＯ２など）よりも特に凹凸形状に適
している。更には、ＳｉＯは蒸着後、酸化されることに
より、ＳｉＯＸとなって密着が高まり膜が強固になるた
め、凹凸形状の側面やエッジ部の保護に特有の効果があ
る。
護膜を形成する技術は従来から知られている。これは例
えば文献 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＯＰＴＩＣ
ＡＬ ＳＯＣＩＥＴＹ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ （Ｖｏ
ｌ．４５ Ｎｏ．１１ １９５５ ｐ．９４５−９５
２） に記載されている。 これに対して本発明はミラー面ではなく凹凸形状を有す
る回折格子を前提とする。本発明で使用する凹凸形状の
回折格子においては、まず金属反射膜を蒸着によって形
成し、更に低〜中真空領域でＳｉＯを蒸着によってオー
バーコートする際には、ＳｉＯは回折格子の凹凸の側面
にまで蒸着の廻り込みが良いという特徴があり、他の蒸
着物質（例えばＳｉＯ２など）よりも特に凹凸形状に適
している。更には、ＳｉＯは蒸着後、酸化されることに
より、ＳｉＯＸとなって密着が高まり膜が強固になるた
め、凹凸形状の側面やエッジ部の保護に特有の効果があ
る。
【００１７】次に上記構成の反射型ブレーズド回折格子
の製造方法の概略を説明する。なお具体的な実験例及び
比較例については後に詳述する。
の製造方法の概略を説明する。なお具体的な実験例及び
比較例については後に詳述する。
【００１８】よく洗浄された平面精度の高い透明なガラ
ス基板を用意し、必要に応じて表面をシランカツプリン
グ剤等の密着向上剤で処理しておく。次に予めフォトリ
ソグラフィ法によって作製された規則的な凹凸形状の反
転パターンを持つ型（ガラス製又は金属製）に、重合硬
化型樹脂を必要量滴下して、その上からガラス基板を厳
密な寸法精度の管理の元に重ね合わせる。なお、必要に
応じて型には離型剤を塗布しておく。その後に型内の重
合硬化型樹脂を硬化させるが、硬化させる方法としては
オーブン等の炉に入れて熱硬化させる方法、紫外線を照
射させて行なう方法等があるが、紫外線硬化型樹脂を用
いて紫外線を照射して硬化させる方法が短時間で効率が
良いため好ましい方法といえる。この際、紫外線は透明
基板を介して照射することが可能である。樹脂が硬化し
たら型より離型を行ない、規則的な凹凸形状を有する樹
脂パターンを得る。
ス基板を用意し、必要に応じて表面をシランカツプリン
グ剤等の密着向上剤で処理しておく。次に予めフォトリ
ソグラフィ法によって作製された規則的な凹凸形状の反
転パターンを持つ型（ガラス製又は金属製）に、重合硬
化型樹脂を必要量滴下して、その上からガラス基板を厳
密な寸法精度の管理の元に重ね合わせる。なお、必要に
応じて型には離型剤を塗布しておく。その後に型内の重
合硬化型樹脂を硬化させるが、硬化させる方法としては
オーブン等の炉に入れて熱硬化させる方法、紫外線を照
射させて行なう方法等があるが、紫外線硬化型樹脂を用
いて紫外線を照射して硬化させる方法が短時間で効率が
良いため好ましい方法といえる。この際、紫外線は透明
基板を介して照射することが可能である。樹脂が硬化し
たら型より離型を行ない、規則的な凹凸形状を有する樹
脂パターンを得る。
【００１９】そしてこのガラス基板と樹脂パターンから
成る積層体を、必要に応じて前洗浄を行ない、通常の真
空蒸着機を用いて樹脂パターン面に金属反射面の蒸着を
、次いでＳｉＯ膜の蒸着を常温ないし８０℃程度までの
温度範囲で行なうことにより本発明に係る反射型ブレー
ズド回折格子を得る。
成る積層体を、必要に応じて前洗浄を行ない、通常の真
空蒸着機を用いて樹脂パターン面に金属反射面の蒸着を
、次いでＳｉＯ膜の蒸着を常温ないし８０℃程度までの
温度範囲で行なうことにより本発明に係る反射型ブレー
ズド回折格子を得る。
【００２０】次に上記実施例を更に改良した別の実施例
を図２を用いて説明する。図中、先の図１と同一の符号
は同一又は同様の部材を表わす。
を図２を用いて説明する。図中、先の図１と同一の符号
は同一又は同様の部材を表わす。
【００２１】図２において、５は接着剤、６は保護基板
である。接着剤５は通常良く用いられる接着剤であれば
良いが、シリコーン系の可撓性のある密着性の良好なも
のが、接着硬化時の歪や温度変化による伸縮歪が発生し
にくいのでより好ましいといえる。又、接着剤の厚みは
できるだけ薄い方が良い。
である。接着剤５は通常良く用いられる接着剤であれば
良いが、シリコーン系の可撓性のある密着性の良好なも
のが、接着硬化時の歪や温度変化による伸縮歪が発生し
にくいのでより好ましいといえる。又、接着剤の厚みは
できるだけ薄い方が良い。
【００２２】６の保護基板の材質はスケールとして取り
扱う時に凹凸形状部分を保護するための厚みと強度を備
えた、ガラス、金属、プラスチツク等であり、特に石英
ガラスやセラミツク系のガラス等が温度変化に対して変
形しにくいので好ましいといえる。さらに好ましくは反
射面側の基板と同等の熱膨張率のものが良い。
扱う時に凹凸形状部分を保護するための厚みと強度を備
えた、ガラス、金属、プラスチツク等であり、特に石英
ガラスやセラミツク系のガラス等が温度変化に対して変
形しにくいので好ましいといえる。さらに好ましくは反
射面側の基板と同等の熱膨張率のものが良い。
【００２３】本実施例によれば、ＳｉＯ膜面上に接着剤
を介して保護基板を積層することにより、凹凸パターン
部分に直接に物が接触することを防止し、反射膜の損傷
という事故を防ぐことができる。
を介して保護基板を積層することにより、凹凸パターン
部分に直接に物が接触することを防止し、反射膜の損傷
という事故を防ぐことができる。
【００２４】図３は更に別の実施例の断面図を示す。こ
こで凹凸パターン樹脂３はレジストより成り、凸の部分
のところだけが樹脂であり凹部分には樹脂がなく基板面
と反射膜が直接密着している。これは凹凸樹脂パターン
をレジストを用いてフオトリソグラフイー工程により作
製し回折格子面を製造している。
こで凹凸パターン樹脂３はレジストより成り、凸の部分
のところだけが樹脂であり凹部分には樹脂がなく基板面
と反射膜が直接密着している。これは凹凸樹脂パターン
をレジストを用いてフオトリソグラフイー工程により作
製し回折格子面を製造している。
【００２５】次に上記反射型回折格子を用いたエンコー
ダの構成を説明する。以上の各実施例で示した反射型回
折格子は、図４のようなリニアエンコーダ用のスケール
や、図５のようなロータリーエンコーダ用のスケールの
いずれにも適用することができる。
ダの構成を説明する。以上の各実施例で示した反射型回
折格子は、図４のようなリニアエンコーダ用のスケール
や、図５のようなロータリーエンコーダ用のスケールの
いずれにも適用することができる。
【００２６】図６はリニア型あるいはロータリー型のエ
ンコーダの構成図であり、図中、９９は上記説明した構
造の反射型回折格子を有する光学式スケール、７は半導
体レーザ、８はコリメータレンズ、９はビームスプリツ
タ、１０、１１、１２は反射鏡、１３は受光素子である
。半導体レーザ７から出射したレーザ光束はコリメータ
レンズ８によってほぼ平行な光束となり、ビームスプリ
ツタ９により透過光束Ａと反射光束Ｂとに２分割される
。透過光束Ａと反射光束Ｂは各々の光路に配した反射鏡
１０、１１で反射され、光学式スケール９９上の同一位
置に入射する。この時、回折格子に対する入射角θを回
折格子の１次回折光の発生角度と同等に設定しおけば、
光束が反射回折されて生じる−１次回折光と、光束Ｂが
反射回折されて生じる＋１次回折光とが基板面に垂直な
方向（法線方向）に出射する。この±１次の反射回折光
は反射鏡１２で反射されて光学式スケールに向けられ再
びスケールを照射する。ここで更に発生する＋１次と−
１次の再回折光は元の同一光路を戻る。こうして±１次
の回折を２度ずつ受けた光束Ａ，Ｂは、ビームスプリツ
タ９を介して重ね合わされ、互いに干渉して干渉光を形
成する。そしてこの干渉光は受光素子１３に入射して光
電変換される。±１次の回折光の位相は回折格子が１ピ
ツチ動くと±２πだけ変化する。受光素子１３には±１
次の回折を２度ずつ受けた光による干渉光が入射するの
で、回折格子が１ピツチ動くと受光素子１３からは４個
の正弦波信号が得られる。例えば回折格子のピツチを１
．６μｍとすれば受光素子から０．４μｍ周期の正弦波
信号が得られる。このように受光素子１３からの信号に
基づいて光学式スケールと入射光束との相対的な変位量
が測定できる。
ンコーダの構成図であり、図中、９９は上記説明した構
造の反射型回折格子を有する光学式スケール、７は半導
体レーザ、８はコリメータレンズ、９はビームスプリツ
タ、１０、１１、１２は反射鏡、１３は受光素子である
。半導体レーザ７から出射したレーザ光束はコリメータ
レンズ８によってほぼ平行な光束となり、ビームスプリ
ツタ９により透過光束Ａと反射光束Ｂとに２分割される
。透過光束Ａと反射光束Ｂは各々の光路に配した反射鏡
１０、１１で反射され、光学式スケール９９上の同一位
置に入射する。この時、回折格子に対する入射角θを回
折格子の１次回折光の発生角度と同等に設定しおけば、
光束が反射回折されて生じる−１次回折光と、光束Ｂが
反射回折されて生じる＋１次回折光とが基板面に垂直な
方向（法線方向）に出射する。この±１次の反射回折光
は反射鏡１２で反射されて光学式スケールに向けられ再
びスケールを照射する。ここで更に発生する＋１次と−
１次の再回折光は元の同一光路を戻る。こうして±１次
の回折を２度ずつ受けた光束Ａ，Ｂは、ビームスプリツ
タ９を介して重ね合わされ、互いに干渉して干渉光を形
成する。そしてこの干渉光は受光素子１３に入射して光
電変換される。±１次の回折光の位相は回折格子が１ピ
ツチ動くと±２πだけ変化する。受光素子１３には±１
次の回折を２度ずつ受けた光による干渉光が入射するの
で、回折格子が１ピツチ動くと受光素子１３からは４個
の正弦波信号が得られる。例えば回折格子のピツチを１
．６μｍとすれば受光素子から０．４μｍ周期の正弦波
信号が得られる。このように受光素子１３からの信号に
基づいて光学式スケールと入射光束との相対的な変位量
が測定できる。
【００２７】なお、図６では蒸着膜の膜厚の変動の影響
を避けるため、光学式スケールの透明基板面から光束Ａ
，Ｂを照射しているが、反対のＳｉＯ膜面から光束を照
射するようにしても良い。
を避けるため、光学式スケールの透明基板面から光束Ａ
，Ｂを照射しているが、反対のＳｉＯ膜面から光束を照
射するようにしても良い。
【００２８】図７は上記エンコーダの使用例を示すもの
で、エンコーダを用いた駆動システムのシステム構成図
である。モータやアクチユエータ、内燃機関などの駆動
源を有する駆動手段１００の駆動出力部、あるいは駆動
される物体の移動部にはエンコーダ１０１が接続され、
回転量や回転速度あるいは移動量や移動速度等の駆動状
態を検出する。このエンコーダ１０１の検出出力は制御
手段１０２にフイードバツクされ、制御手段１０２にお
いては設定手段１０３で設定された状態となるように駆
動手段１００に駆動信号を伝達する。このようなフイー
ドバツク系を構成することによって設定手段１０３で設
定された駆動状態を得ることができる。このような駆動
システムは、例えば、工作機械、製造機械、計測機器、
記録機器、更にはこれらに限らず駆動手段を有する一般
の装置に広く適用することができる。
で、エンコーダを用いた駆動システムのシステム構成図
である。モータやアクチユエータ、内燃機関などの駆動
源を有する駆動手段１００の駆動出力部、あるいは駆動
される物体の移動部にはエンコーダ１０１が接続され、
回転量や回転速度あるいは移動量や移動速度等の駆動状
態を検出する。このエンコーダ１０１の検出出力は制御
手段１０２にフイードバツクされ、制御手段１０２にお
いては設定手段１０３で設定された状態となるように駆
動手段１００に駆動信号を伝達する。このようなフイー
ドバツク系を構成することによって設定手段１０３で設
定された駆動状態を得ることができる。このような駆動
システムは、例えば、工作機械、製造機械、計測機器、
記録機器、更にはこれらに限らず駆動手段を有する一般
の装置に広く適用することができる。
【００２９】図８は更なる実施例を示すもので、カラー
画像読取装置などに主に用いられる色分解回折格子の断
面図を示す。図１の実施例と同様、ガラス基板１上に凹
凸形状の樹脂パターン２を設け、その上にＡｌ等の金属
を蒸着、更にその上にＳｉＯ層４を蒸着によってオーバ
ーコートする。樹脂パターン２の断面形状は回折作用に
よりＲＧＢの３原色に色分解するような一次元の規則的
な凹凸形状を有し、ブレーズド回折格子を成す。本実施
例でも先の実施例と同様の効果が得られる。
画像読取装置などに主に用いられる色分解回折格子の断
面図を示す。図１の実施例と同様、ガラス基板１上に凹
凸形状の樹脂パターン２を設け、その上にＡｌ等の金属
を蒸着、更にその上にＳｉＯ層４を蒸着によってオーバ
ーコートする。樹脂パターン２の断面形状は回折作用に
よりＲＧＢの３原色に色分解するような一次元の規則的
な凹凸形状を有し、ブレーズド回折格子を成す。本実施
例でも先の実施例と同様の効果が得られる。
【００３０】図９はこの色分解回折格子を用いた装置の
一例であり、カラー複写機やカラーファクシミリに好適
なカラー画像読取装置の光学系の構成図である。同図は
副走査断面を表わす。図中、２０はカラー画像の原稿面
であり、以下の読取光学系に対して矢印方向に相対移動
可能である。２１は縮小レンズであり結像光学系を形成
する。２２は図８に示す色分解回折格子であり、反射型
一次元ブレーズド回折格子である。２３は受光手段であ
り、色分解された３原色の各成分を１ライン分同時に検
出するための３つのラインセンサが一枚の基板上に並列
に設けられている。これら部材２１〜２３によって読取
光学系を形成している。
一例であり、カラー複写機やカラーファクシミリに好適
なカラー画像読取装置の光学系の構成図である。同図は
副走査断面を表わす。図中、２０はカラー画像の原稿面
であり、以下の読取光学系に対して矢印方向に相対移動
可能である。２１は縮小レンズであり結像光学系を形成
する。２２は図８に示す色分解回折格子であり、反射型
一次元ブレーズド回折格子である。２３は受光手段であ
り、色分解された３原色の各成分を１ライン分同時に検
出するための３つのラインセンサが一枚の基板上に並列
に設けられている。これら部材２１〜２３によって読取
光学系を形成している。
【００３１】この構成において、カラー画像原稿２０の
１ライン分の色分解された各成分を縮小レンズ２１によ
り、受光手段２３上の３つのラインセンサ上に結像させ
る。各ラインセンサの検出出力は不図示の記憶手段にて
記憶される。そして原稿面２０に対して読取光学系を、
図中矢印方向に相対的に一次元走査することにより２次
元のカラー画像を読取ることができる。なお、より詳細
な説明は特願平１−３１９９７８号に記載されている。
１ライン分の色分解された各成分を縮小レンズ２１によ
り、受光手段２３上の３つのラインセンサ上に結像させ
る。各ラインセンサの検出出力は不図示の記憶手段にて
記憶される。そして原稿面２０に対して読取光学系を、
図中矢印方向に相対的に一次元走査することにより２次
元のカラー画像を読取ることができる。なお、より詳細
な説明は特願平１−３１９９７８号に記載されている。
【００３２】さて次に回折格子作成に関する幾つかの実
験例及び比較例を示す。 （実験例１）寸法１８０×２３×３ｍｍ、平面精度がニ
ユートン縞５本以内の石英ガラス製基板を十分に洗浄し
た。ピツチ長が１．６μ、溝深さが０．１２μの凹凸形
状を持つガラス型を使用し、光硬化型ウレタンアクリレ
ート（日本化薬（株）ＹＫ−１）を用い、上記石英ガラ
ス基板上に紫外線硬化成形法により厚さ２０μの凹凸樹
脂パターン層を形成した。次に真空蒸着機内に上記成形
品を入れ、約６０℃の温度で凹凸樹脂表面上に、第１層
としてＣｕを１５００Å、第２層としてＳｉＯを２００
０Å順次蒸着し、光学式スケールを作製した。
験例及び比較例を示す。 （実験例１）寸法１８０×２３×３ｍｍ、平面精度がニ
ユートン縞５本以内の石英ガラス製基板を十分に洗浄し
た。ピツチ長が１．６μ、溝深さが０．１２μの凹凸形
状を持つガラス型を使用し、光硬化型ウレタンアクリレ
ート（日本化薬（株）ＹＫ−１）を用い、上記石英ガラ
ス基板上に紫外線硬化成形法により厚さ２０μの凹凸樹
脂パターン層を形成した。次に真空蒸着機内に上記成形
品を入れ、約６０℃の温度で凹凸樹脂表面上に、第１層
としてＣｕを１５００Å、第２層としてＳｉＯを２００
０Å順次蒸着し、光学式スケールを作製した。
【００３３】（実験例２）実験例１のスケールにおける
蒸着膜の第１層としてＡｌを１０００Å、第２層として
ＳｉＯを２０００Åに変更して、その他は実施例１と全
く同様の光学式スケールを作製した。
蒸着膜の第１層としてＡｌを１０００Å、第２層として
ＳｉＯを２０００Åに変更して、その他は実施例１と全
く同様の光学式スケールを作製した。
【００３４】（実験例３）実験例１の光学式スケールの
凹凸面上にシリコーン系の接着剤（コニシ（株）ＭＯＳ
−１０）を厚さ２００μ塗布し、保護基板として寸法１
８０×２３×１．５ｍｍの石英ガラス板を密着させて、
８０℃で１時間オーブンの中にいれて硬化接着させ、保
護基板付きの光学式スケールを作製した。
凹凸面上にシリコーン系の接着剤（コニシ（株）ＭＯＳ
−１０）を厚さ２００μ塗布し、保護基板として寸法１
８０×２３×１．５ｍｍの石英ガラス板を密着させて、
８０℃で１時間オーブンの中にいれて硬化接着させ、保
護基板付きの光学式スケールを作製した。
【００３５】（比較例１）実験例１の蒸着膜として、Ｃ
ｕを１５００Åの１層だけとして、第２層は設けず、そ
の他は実験例１と全く同様の光学式スケールを作製した
。
ｕを１５００Åの１層だけとして、第２層は設けず、そ
の他は実験例１と全く同様の光学式スケールを作製した
。
【００３６】（比較例２）実験例１の蒸着膜の第１層と
してＣｕを１５００Å、第２層としてＳｉＯ２を２００
０Åに変更して、その他は実施例１と全く同様の光学式
スケールを作製した。
してＣｕを１５００Å、第２層としてＳｉＯ２を２００
０Åに変更して、その他は実施例１と全く同様の光学式
スケールを作製した。
【００３７】上記実験例１〜３、比較例１〜２で作製し
た光学式スケールについて、作製直後、及び耐久試験後
のそれぞれにおいて、膜割れ発生状況の観察、及び１次
の回折効率変動値の測定を行ない、下表のような結果を
得た。
た光学式スケールについて、作製直後、及び耐久試験後
のそれぞれにおいて、膜割れ発生状況の観察、及び１次
の回折効率変動値の測定を行ない、下表のような結果を
得た。
【００３８】
【表１】
【００３９】以上の実験例及び比較例から分かるように
、本実施例の反射型回折格子では、Ｃｕ，Ａｌ等の金属
反射膜の上に、ＳｉＯ２ではなくあえてＳｉＯ膜をオー
バーコートすることにより、初期性能は勿論のこと、耐
久試験後であっても反射膜のはがれや膜割れ等を防止す
ることが可能になる。しかも回折効率は常に５％以下を
維持することが可能である。
、本実施例の反射型回折格子では、Ｃｕ，Ａｌ等の金属
反射膜の上に、ＳｉＯ２ではなくあえてＳｉＯ膜をオー
バーコートすることにより、初期性能は勿論のこと、耐
久試験後であっても反射膜のはがれや膜割れ等を防止す
ることが可能になる。しかも回折効率は常に５％以下を
維持することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上本発明によれば、信頼性の高い反射
型回折格子および該回折格子を用いた信頼性の高い装置
を提供することができる。
型回折格子および該回折格子を用いた信頼性の高い装置
を提供することができる。
【図１】本発明の実施例の反射型回折格子の断面図であ
る。
る。
【図２】別の実施例の図である。
【図３】別の実施例の図である。
【図４】リニアエンコーダの光学式スケールの図である
。
。
【図５】ロータリーエンコーダの光学式スケールの図で
ある。
ある。
【図６】反射型回折格子を用いたエンコーダの構成図で
ある。
ある。
【図７】エンコーダを含む駆動システムのシステム構成
図である。
図である。
【図８】色分解回折格子の実施例の断面図である。
【図９】カラー画像読取り装置の光学系の構成図である
。
。
【図１０】従来例の反射型回折格子の断面図である。
１ 基板
２ 凹凸上樹脂パターン
３ 金属反射膜
４ ＳｉＯ膜
５ 接着剤
６ 保護基板
７ 半導体レーザ
１３ 受光素子
２０ 原稿面
２２ 色分解回折格子
２３ 受光手段
Claims (6)
- 【請求項１】 規則的な凹凸形状を有する回折格子が
形成される基板と、前記回折格子上に設けられる金属反
射膜と、前記反射膜上に設けられるＳｉＯ膜を有するこ
とを特徴とする反射型回折格子。 - 【請求項２】 更に前記ＳｉＯ膜上に接着剤を介して
設けられる保護基板を有する請求項１記載の反射型回折
格子。 - 【請求項３】 前記回折格子は色分解作用を有する色
分解回折格子である請求項１記載の反射型回折格子。 - 【請求項４】 反射型回折格子と、該回折格子上に光
を導く光学手段と、を有し、前記反射型回折格子は、規
則的な凹凸形状を有する回折格子が形成される基板と、
前記回折格子上に設けられる金属反射膜と、前記反射膜
上に設けられるＳｉＯ膜を有することを特徴とする反射
型回折格子を有する光学装置。 - 【請求項５】 更に前記回折格子からの光を検出する
検出手段を有する請求項４記載の光学装置。 - 【請求項６】 反射型回折格子が形成されるスケール
と、該回折格子上に光束を照射する照射手段と、前記回
折格子からの反射回折光による干渉光を検出して、前記
スケールと前記光束との相対変位を測定する検出手段と
、を有し、前記スケール、規則的な凹凸形状を有する回
折格子が形成される基板と、前記回折格子上に設けられ
る金属反射膜と、前記反射膜上に設けられるＳｉＯ膜と
を有することを特徴とする反射型回折格子を有する変位
検出計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011004A JPH04211202A (ja) | 1990-03-19 | 1991-01-31 | 反射型回折格子および該回折格子を用いた装置 |
| US08/197,556 US5377044A (en) | 1990-03-19 | 1994-02-17 | Reflecting diffraction grating and device, such as encoder or the like, using the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7094090 | 1990-03-19 | ||
| JP2-70940 | 1990-03-19 | ||
| JP3011004A JPH04211202A (ja) | 1990-03-19 | 1991-01-31 | 反射型回折格子および該回折格子を用いた装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04211202A true JPH04211202A (ja) | 1992-08-03 |
Family
ID=26346369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3011004A Pending JPH04211202A (ja) | 1990-03-19 | 1991-01-31 | 反射型回折格子および該回折格子を用いた装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5377044A (ja) |
| JP (1) | JPH04211202A (ja) |
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| JP2009036637A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Sony Corp | 変位測定装置 |
| JP2012027007A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-02-09 | Mori Seiki Co Ltd | 光学スケール |
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| US8368885B2 (en) | 2007-06-08 | 2013-02-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Spectroscopic module |
| US8477306B2 (en) | 2007-06-08 | 2013-07-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Spectroscope |
| CN111522084A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-08-11 | 深圳珑璟光电技术有限公司 | 一种光栅结构及近眼显示系统 |
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| US5561558A (en) * | 1993-10-18 | 1996-10-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Diffractive optical device |
| US5715092A (en) * | 1994-06-29 | 1998-02-03 | Eastman Kodak Company | Ferroelectric light frequency doubler device with a surface coating and having an inverted domain structure |
| JPH10504650A (ja) * | 1994-08-20 | 1998-05-06 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 爆発物検出器 |
| ATE210832T1 (de) * | 1995-04-13 | 2001-12-15 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Ma stab und verfahren zur herstellung eines ma stabes sowie positionsmesseinrichtung |
| US5861113A (en) * | 1996-08-01 | 1999-01-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Fabrication of embossed diffractive optics with reusable release agent |
| DE69827604T2 (de) * | 1997-01-17 | 2005-04-28 | Cymer, Inc., San Diego | Reflektierender überzug für wiederholtes beugungsgitter |
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| JP3325840B2 (ja) * | 1998-10-19 | 2002-09-17 | 株式会社ミツトヨ | 反射型ホログラムスケール及びこれを用いた光学式変位測定装置 |
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