JPH0727543A - 光学式変位センサー - Google Patents
光学式変位センサーInfo
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- JPH0727543A JPH0727543A JP5195130A JP19513093A JPH0727543A JP H0727543 A JPH0727543 A JP H0727543A JP 5195130 A JP5195130 A JP 5195130A JP 19513093 A JP19513093 A JP 19513093A JP H0727543 A JPH0727543 A JP H0727543A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 部品点数の増加、コストアップを引き起こす
ことなく、高精度の基準位置信号を得ること。 【構成】 移動物体に連結したスケール１０表面の回折
格子１０Ａに光束を入射させ、この回折光のうち特定次
数の回折光を利用した前記移動物体の移動状態を測定す
る光学式変位センサーにおいて、前記回折格子１０Ａに
入射した光束の１部が前記スケールの裏面側に設けた反
射領域で複数回反射して、前記スケール表面の回折格子
１０Ａが形成された領域以外に形成された透光性もしく
は、遮光性を与えられた基準位置の領域から出射される
光量の変化を受光素子２Ｄにより受光し、この受光素子
２Ｄからの出力信号を前記移動物体に関する基準信号と
すること。
ことなく、高精度の基準位置信号を得ること。 【構成】 移動物体に連結したスケール１０表面の回折
格子１０Ａに光束を入射させ、この回折光のうち特定次
数の回折光を利用した前記移動物体の移動状態を測定す
る光学式変位センサーにおいて、前記回折格子１０Ａに
入射した光束の１部が前記スケールの裏面側に設けた反
射領域で複数回反射して、前記スケール表面の回折格子
１０Ａが形成された領域以外に形成された透光性もしく
は、遮光性を与えられた基準位置の領域から出射される
光量の変化を受光素子２Ｄにより受光し、この受光素子
２Ｄからの出力信号を前記移動物体に関する基準信号と
すること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移動物体に照射した光
束が回折、散乱されるとき、その回折、散乱光束が移動
物体の変位や移動速度に応じて位相変調作用を受けるこ
とを利用し、その移動物体の変位や移動速度を測定する
光学式変位センサーに関するものである。
束が回折、散乱されるとき、その回折、散乱光束が移動
物体の変位や移動速度に応じて位相変調作用を受けるこ
とを利用し、その移動物体の変位や移動速度を測定する
光学式変位センサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光を移動物体に照射して、高
精度に移動物体の変位や移動速度などの物理量を求める
測定装置として、例えば光学式エンコーダ、レーザドッ
プラー速度計、レーザ干渉計等がある。また、測定装置
とは別の分野であるが、コンパクトディスクに代表され
るようなデジタル情報を微小な凹凸で記録させ、この凹
凸に光を照射して記録情報を読み取る光学式ピックアッ
プ等もなる。
精度に移動物体の変位や移動速度などの物理量を求める
測定装置として、例えば光学式エンコーダ、レーザドッ
プラー速度計、レーザ干渉計等がある。また、測定装置
とは別の分野であるが、コンパクトディスクに代表され
るようなデジタル情報を微小な凹凸で記録させ、この凹
凸に光を照射して記録情報を読み取る光学式ピックアッ
プ等もなる。
【０００３】これらの装置は、電気信号により発光素子
を発光させて、その光を対象物に向って放出させ、その
対象物からの反射光を光学部品を介して受光素子に導い
て受光し、この受光素子で電気信号に変換してそれぞれ
の情報を得ている。
を発光させて、その光を対象物に向って放出させ、その
対象物からの反射光を光学部品を介して受光素子に導い
て受光し、この受光素子で電気信号に変換してそれぞれ
の情報を得ている。
【０００４】図２１，図２２は、例えば実開平１−１８
０６１５号公報に示された従来の光学式エンコーダを示
すもので、発光素子４２から発散された光束は、スリッ
トアレイ１４によって線状光源アレイに変換され、スケ
ール４０上の格子に照射されると、そこから反射される
光束によってインデックス格子１６上にスケール４０の
格子が投影され、両者の幾何光学的重なりによって、受
光素子４８へ透過入射する光量が変調されることを原理
としている。
０６１５号公報に示された従来の光学式エンコーダを示
すもので、発光素子４２から発散された光束は、スリッ
トアレイ１４によって線状光源アレイに変換され、スケ
ール４０上の格子に照射されると、そこから反射される
光束によってインデックス格子１６上にスケール４０の
格子が投影され、両者の幾何光学的重なりによって、受
光素子４８へ透過入射する光量が変調されることを原理
としている。
【０００５】この従来例には特に開示がないが、発光素
子４２、受光素子４８をチップ状態で容器に封入して小
型化が達成できる。しかし、こうした検出原理のエンコ
ーダでは分解能、精度は数ミクロンがやっとであり、高
精度化、高分解能化の目的には不十分である。
子４２、受光素子４８をチップ状態で容器に封入して小
型化が達成できる。しかし、こうした検出原理のエンコ
ーダでは分解能、精度は数ミクロンがやっとであり、高
精度化、高分解能化の目的には不十分である。
【０００６】図２３は、特開昭６２−１２１３１４号公
報に示された従来の他の光学式エンコーダを示すもの
で、回折格子を３枚使ったエンコーダの基本光学系（英
国特許公開公報第１４７４０４９号）を小型化するため
の１つの有効な改善構成例である。
報に示された従来の他の光学式エンコーダを示すもの
で、回折格子を３枚使ったエンコーダの基本光学系（英
国特許公開公報第１４７４０４９号）を小型化するため
の１つの有効な改善構成例である。
【０００７】発光素子Ｌから発散された光束は、レンズ
５０によって平行光束にされ、インデックススケールＡ
上の格子ＧＫ（Ａ）に照射されて回折され、３方向の射
出方向の光束を生じる。この各光束はスケールＢの格子
ＧＫ（Ｂ）にて回折され、相対移動による位相変調を受
けてインデックススケールＡ上の格子ＧＫ（Ａ）に戻さ
れる。そして、このインデックススケールＡ上の格子Ｇ
Ｋ（Ａ）による回折により３組の干渉光束が異なる方位
に射出し、それらをレンズ５０によって異なる位置に集
光させ、その位置に設けた受光素子Ｃへ入射させる構成
が示されている。
５０によって平行光束にされ、インデックススケールＡ
上の格子ＧＫ（Ａ）に照射されて回折され、３方向の射
出方向の光束を生じる。この各光束はスケールＢの格子
ＧＫ（Ｂ）にて回折され、相対移動による位相変調を受
けてインデックススケールＡ上の格子ＧＫ（Ａ）に戻さ
れる。そして、このインデックススケールＡ上の格子Ｇ
Ｋ（Ａ）による回折により３組の干渉光束が異なる方位
に射出し、それらをレンズ５０によって異なる位置に集
光させ、その位置に設けた受光素子Ｃへ入射させる構成
が示されている。
【０００８】しかし、この光学式エンコーダは、回折光
の分離、合成を同一の格子ＧＫ（Ａ）、レンズ５０で行
っているので、スケールのピッチを数μｍ程度まで細か
くすると、光路が分離し易く、それを１つのレンズ５０
でカバーしようとすると、レンズの口径が大きくなって
しまい、小型化が難しい。また、位相差信号をインデッ
クス格子ＧＫ（Ａ）の断面形状（段差、凹凸の比率）で
与えているので、格子ピッチが細かくなると、その加工
技術が極端に難しくなる。つまり、ミリオーダーの小型
さと、０．１μｍオーダーの高精度、高分解能の両立に
は不利である。
の分離、合成を同一の格子ＧＫ（Ａ）、レンズ５０で行
っているので、スケールのピッチを数μｍ程度まで細か
くすると、光路が分離し易く、それを１つのレンズ５０
でカバーしようとすると、レンズの口径が大きくなって
しまい、小型化が難しい。また、位相差信号をインデッ
クス格子ＧＫ（Ａ）の断面形状（段差、凹凸の比率）で
与えているので、格子ピッチが細かくなると、その加工
技術が極端に難しくなる。つまり、ミリオーダーの小型
さと、０．１μｍオーダーの高精度、高分解能の両立に
は不利である。
【０００９】図２４は現在研究開発中である小型、高精
度のリニアエンコーダの摸式的断面図を示すものであ
る。同図において、半導体レーザ１が封止されたパッケ
ージをホルダー５にはめ込み、半導体レーザ１からの射
出光が透過できる貫通穴４を形成し、かつ受光素子２
Ｂ，２Ｃの設けられたガラスエポキシ基板３を上記ホル
ダー５上の所定位置に積層する。さらに、上記ガラスエ
ポキシ基板３上に光学ユニットホルダー６を積層し、一
方の面に平凸レンズ８、他方の面に回折格子９Ａ，９
Ｂ，９Ｃをレプリカ技術を用いて形成した光学ユニット
７を、上記光ユニットホルダー６の所定の位置に積層す
る。そして、この光学ユニット７の回折格子形成面に対
向してスケール１０が設けられている。
度のリニアエンコーダの摸式的断面図を示すものであ
る。同図において、半導体レーザ１が封止されたパッケ
ージをホルダー５にはめ込み、半導体レーザ１からの射
出光が透過できる貫通穴４を形成し、かつ受光素子２
Ｂ，２Ｃの設けられたガラスエポキシ基板３を上記ホル
ダー５上の所定位置に積層する。さらに、上記ガラスエ
ポキシ基板３上に光学ユニットホルダー６を積層し、一
方の面に平凸レンズ８、他方の面に回折格子９Ａ，９
Ｂ，９Ｃをレプリカ技術を用いて形成した光学ユニット
７を、上記光ユニットホルダー６の所定の位置に積層す
る。そして、この光学ユニット７の回折格子形成面に対
向してスケール１０が設けられている。
【００１０】以上のようにして得られた光学式変位セン
サーヘッドにおいて、半導体レーザ１から射出された発
散レーザ光は貫通穴４を通り、光学ユニット７の平凸レ
ンズ８に入射して平行光束化される。そして、光学ユニ
ット７の他方の面に形成された回折格子９Ａ，９Ｂ，９
Ｃにより、０次、±１次、…に分離され、それぞれスケ
ール１０に入射し、スケール１０に設けられた回折格子
１０Ａにより、再び回折され、また反射膜により反射
し、再び光学ユニット７上の回折格子９Ａ，９Ｂ，９Ｃ
に戻る。
サーヘッドにおいて、半導体レーザ１から射出された発
散レーザ光は貫通穴４を通り、光学ユニット７の平凸レ
ンズ８に入射して平行光束化される。そして、光学ユニ
ット７の他方の面に形成された回折格子９Ａ，９Ｂ，９
Ｃにより、０次、±１次、…に分離され、それぞれスケ
ール１０に入射し、スケール１０に設けられた回折格子
１０Ａにより、再び回折され、また反射膜により反射
し、再び光学ユニット７上の回折格子９Ａ，９Ｂ，９Ｃ
に戻る。
【００１１】このとき、それぞれの回折角、光学式変位
センサーヘッドとスケールのギャップ、スケール厚みを
最適化することにより、０次光と±１次光が光学ユニッ
ト７上の同一領域に戻り、光学ユニット７上の回折格子
９Ａ，９Ｂ，９Ｃにより合成される。その際、信号光
は、スケール１０の移動量により生じた位相差で干渉し
て光量が変化する。そして、合成された信号光は受光素
子２の受光部に入射する。
センサーヘッドとスケールのギャップ、スケール厚みを
最適化することにより、０次光と±１次光が光学ユニッ
ト７上の同一領域に戻り、光学ユニット７上の回折格子
９Ａ，９Ｂ，９Ｃにより合成される。その際、信号光
は、スケール１０の移動量により生じた位相差で干渉し
て光量が変化する。そして、合成された信号光は受光素
子２の受光部に入射する。
【００１２】以上のような構成にすることにより、無駄
な空間的スペースを抑え、それぞれの光路に最適な光学
部品を配置することにより、小型で高性能な光学式変位
センサーヘッドを得ることができる。
な空間的スペースを抑え、それぞれの光路に最適な光学
部品を配置することにより、小型で高性能な光学式変位
センサーヘッドを得ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、移動物体の変位量は検出できても基準位置に
ついての情報を得ることはできなかった。また、基準位
置についての情報を得ようとすれば、射出光をビームス
プリッター等を用いて分離し、スケール上の回折格子が
形成されている領域以外に形成された基準信号用のパタ
ーンに当て、その反射光から基準位置に関する信号を得
なければならず、部品点数の増加によるセンサーヘッド
の大型化、コストアップ、射出光分割による信号光強度
の低下によるアップ増幅、応答周波数の低下等の問題点
があった。
来例では、移動物体の変位量は検出できても基準位置に
ついての情報を得ることはできなかった。また、基準位
置についての情報を得ようとすれば、射出光をビームス
プリッター等を用いて分離し、スケール上の回折格子が
形成されている領域以外に形成された基準信号用のパタ
ーンに当て、その反射光から基準位置に関する信号を得
なければならず、部品点数の増加によるセンサーヘッド
の大型化、コストアップ、射出光分割による信号光強度
の低下によるアップ増幅、応答周波数の低下等の問題点
があった。
【００１４】本発明は上記のような問題点を解消した光
学式変位センサーを得ることを目的とする。
学式変位センサーを得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
学式変位センサーは、移動物体に連結したスケール表面
の回折格子に光束を入射させ、この回折光のうち特定次
数の回折光を利用した前記移動物体の移動状態を測定す
る光学式変位センサーにおいて、前記回折格子に入射し
た光束の１部が前記スケールの裏面側に設けたプリズム
（請求項２）、Ｖ溝（請求項３）による反射領域で複数
回反射して、前記スケール表面の回折格子が形成された
領域以外に形成された透光性もしくは、遮光性を与えら
れた基準位置の領域から出射される光量の変化を受光素
子により受光し、この受光素子からの出力信号を前記移
動物体に関する基準位置信号とすることにより、部品点
数の増加による変位センサーヘッドの大型化や大幅なコ
ストアップを引き起こすこと無く、高精度の基準位置信
号を得ることができる。
学式変位センサーは、移動物体に連結したスケール表面
の回折格子に光束を入射させ、この回折光のうち特定次
数の回折光を利用した前記移動物体の移動状態を測定す
る光学式変位センサーにおいて、前記回折格子に入射し
た光束の１部が前記スケールの裏面側に設けたプリズム
（請求項２）、Ｖ溝（請求項３）による反射領域で複数
回反射して、前記スケール表面の回折格子が形成された
領域以外に形成された透光性もしくは、遮光性を与えら
れた基準位置の領域から出射される光量の変化を受光素
子により受光し、この受光素子からの出力信号を前記移
動物体に関する基準位置信号とすることにより、部品点
数の増加による変位センサーヘッドの大型化や大幅なコ
ストアップを引き起こすこと無く、高精度の基準位置信
号を得ることができる。
【００１６】請求項４の発明に係る光学式変位センサー
は、移動物体に連結したスケール表面の回折格子に光束
を入射させ、この回折格子からの回折光のうち特定次数
の回折光を利用した前記移動物体の移動状態を測定する
光学式変位センサーにおいて、前記スケール裏面側に設
けられた基準位置に前記移動物体が達した時、前記スケ
ールに入射した光束の一部が透過性もしくは、遮光性を
与えられた前記基準位置の領域により射出若しくは、遮
光される光量変化を、前記スケール裏面側の基準位置に
設けられた受光素子により受光し、この受光素子からの
出力信号を前記移動物体に関する基準位置信号とするこ
とにより、移動物体に関する基準位置信号を得ることが
できる。
は、移動物体に連結したスケール表面の回折格子に光束
を入射させ、この回折格子からの回折光のうち特定次数
の回折光を利用した前記移動物体の移動状態を測定する
光学式変位センサーにおいて、前記スケール裏面側に設
けられた基準位置に前記移動物体が達した時、前記スケ
ールに入射した光束の一部が透過性もしくは、遮光性を
与えられた前記基準位置の領域により射出若しくは、遮
光される光量変化を、前記スケール裏面側の基準位置に
設けられた受光素子により受光し、この受光素子からの
出力信号を前記移動物体に関する基準位置信号とするこ
とにより、移動物体に関する基準位置信号を得ることが
できる。
【００１７】請求項５の発明に係る光学式変位センサー
は、移動物体に連結したスケール表面の回折格子に光束
を入射させ、この回折格子からの回折光のうち特定次数
の回折光を利用した前記移動物体の移動状態を測定する
光学式変位センサーにおいて、前記スケールの基準位置
に前記移動物体が達した時、前記スケールに入射した光
束が一部がスケール裏面側に設けられた反射領域により
複数回反射して該スケール表面側に向かい、このスケー
ル裏面側に設けられた透過性もしくは、透光性を与えら
れた複数ユニット（請求項６）により、前記基準位置の
領域により射出若しくは、透光される光量変化を、前記
スケール表面側の基準位置に設けられた受光素子により
受光し、この出力信号を前記移動物体に関する基準位置
信号とすることにより、移動物体に関する基準位置信号
を得ることができる。
は、移動物体に連結したスケール表面の回折格子に光束
を入射させ、この回折格子からの回折光のうち特定次数
の回折光を利用した前記移動物体の移動状態を測定する
光学式変位センサーにおいて、前記スケールの基準位置
に前記移動物体が達した時、前記スケールに入射した光
束が一部がスケール裏面側に設けられた反射領域により
複数回反射して該スケール表面側に向かい、このスケー
ル裏面側に設けられた透過性もしくは、透光性を与えら
れた複数ユニット（請求項６）により、前記基準位置の
領域により射出若しくは、透光される光量変化を、前記
スケール表面側の基準位置に設けられた受光素子により
受光し、この出力信号を前記移動物体に関する基準位置
信号とすることにより、移動物体に関する基準位置信号
を得ることができる。
【００１８】
実施例１．図１は本発明の実施例１を模式的に示す光学
式変位センサーの正面図、図２はその底面図、図３はそ
の側面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大平面図
である。図１乃至図４において、１は半導体レーザ、発
光ダイオード等の発光素子、２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは受光素
子であり、この受光素子としてはフォトダイオード、ア
バランシュ・フォトダイオード、ピンフォトダイオー
ド、ＣＣＤ、また、これら受光部をもち出力される光電
流を増幅もしくは処理する回路をもった受光ＩＣがあ
る。３はガラスエポキシ基板、４はガラスエポキシ基板
３に形成した貫通穴、５は半導体レーザ用ホルダー、６
は光学ユニットホルダー（スペーサー）、７はガラス基
板（光学ユニット）、８は平凸レンズである。
式変位センサーの正面図、図２はその底面図、図３はそ
の側面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大平面図
である。図１乃至図４において、１は半導体レーザ、発
光ダイオード等の発光素子、２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは受光素
子であり、この受光素子としてはフォトダイオード、ア
バランシュ・フォトダイオード、ピンフォトダイオー
ド、ＣＣＤ、また、これら受光部をもち出力される光電
流を増幅もしくは処理する回路をもった受光ＩＣがあ
る。３はガラスエポキシ基板、４はガラスエポキシ基板
３に形成した貫通穴、５は半導体レーザ用ホルダー、６
は光学ユニットホルダー（スペーサー）、７はガラス基
板（光学ユニット）、８は平凸レンズである。
【００１９】９Ａ，９Ｂ，９Ｃは回折格子であり、この
回折格子（グレーティング）の製作方法としては、型を
形成し、その型に紫外線硬化樹脂を流し込み、転写部材
をその上に置き、紫外線を照射し、樹脂を硬化させ、転
写部材に転写させるレプリカ法。ガラス基板にレジスト
を塗布し、マスクもしくは、レチクルによりパターンを
露光し、レジストを現像した後に、エッチングにより製
作するエッチング法。また、直接ＥＢ（電子線）により
直接レジストを描写し、現像し、エッチングしてもよ
い。さらに、上記のレジストを露光した段階で、ハード
べークし、グレーティングとしてもよい。
回折格子（グレーティング）の製作方法としては、型を
形成し、その型に紫外線硬化樹脂を流し込み、転写部材
をその上に置き、紫外線を照射し、樹脂を硬化させ、転
写部材に転写させるレプリカ法。ガラス基板にレジスト
を塗布し、マスクもしくは、レチクルによりパターンを
露光し、レジストを現像した後に、エッチングにより製
作するエッチング法。また、直接ＥＢ（電子線）により
直接レジストを描写し、現像し、エッチングしてもよ
い。さらに、上記のレジストを露光した段階で、ハード
べークし、グレーティングとしてもよい。
【００２０】また、ガラス基板上にＣｒを蒸着し、レジ
ストを塗布し、露光、現像によりＣｒ膜をエッチング
し、レジストを剥離し、Ｃｒ膜のスリットにより回折格
子を形成する方法もある。１０はスケールであり、この
スケール裏面に反射領域としてのＶ溝１０Ｂを形成し、
そのＶ溝１０Ｂの表面に反射膜（Ａｇ，Ａｕ，Ａｌ等）
を形成する。
ストを塗布し、露光、現像によりＣｒ膜をエッチング
し、レジストを剥離し、Ｃｒ膜のスリットにより回折格
子を形成する方法もある。１０はスケールであり、この
スケール裏面に反射領域としてのＶ溝１０Ｂを形成し、
そのＶ溝１０Ｂの表面に反射膜（Ａｇ，Ａｕ，Ａｌ等）
を形成する。
【００２１】本実施例では、スケール１０表面にＣｒ膜
による回折格子１０Ａと基準位置のみＣｒ膜がぬかれた
基準位置マスク１１が形成されている。これらの形成方
法は、ガラス基板にＣｒ膜を蒸着し、その表面にレジス
トを塗布し、ＥＢ（電子線）の直接描画によりレジスト
を露光し、現像した後に露出しているＣｒ膜をエッチン
グし、レジストを剥離する事により形成される。そし
て、回折格子１０Ａと基準位置マスク１１が形成されて
いる面の裏面側にＶ溝１０Ｂを２本形成し、その上にア
ルミを蒸着し反射膜１０Ｃを形成する。
による回折格子１０Ａと基準位置のみＣｒ膜がぬかれた
基準位置マスク１１が形成されている。これらの形成方
法は、ガラス基板にＣｒ膜を蒸着し、その表面にレジス
トを塗布し、ＥＢ（電子線）の直接描画によりレジスト
を露光し、現像した後に露出しているＣｒ膜をエッチン
グし、レジストを剥離する事により形成される。そし
て、回折格子１０Ａと基準位置マスク１１が形成されて
いる面の裏面側にＶ溝１０Ｂを２本形成し、その上にア
ルミを蒸着し反射膜１０Ｃを形成する。
【００２２】つぎに、以上のように構成された光学式変
位センサーの動作を説明する。本実施例では、半導体レ
ーザ１から射出された光束は、受光素子２がマウントさ
れたガラスエポキシ基板３の裏面から入射し、ガラスエ
ポキシ基板３に設けられた穴貫通穴４を透過し、ガラス
基板７表面に形成された回折格子９Ａにて透過回折され
て、０次回折光Ｒ0 、＋１次回折光Ｒ+1、−１次回折光
Ｒ-1に３分割されてパッケージより射出する。
位センサーの動作を説明する。本実施例では、半導体レ
ーザ１から射出された光束は、受光素子２がマウントさ
れたガラスエポキシ基板３の裏面から入射し、ガラスエ
ポキシ基板３に設けられた穴貫通穴４を透過し、ガラス
基板７表面に形成された回折格子９Ａにて透過回折され
て、０次回折光Ｒ0 、＋１次回折光Ｒ+1、−１次回折光
Ｒ-1に３分割されてパッケージより射出する。
【００２３】回折格子９Ａを直進した光束Ｒ0 は、スケ
ール１０上に形成された回折格子１０Ａ上の点Ｐ１にて
反射回折されて、＋１次回折光Ｒ0+1 、−１次回折光Ｒ
0-1に分割され、それぞれ位相変調される。
ール１０上に形成された回折格子１０Ａ上の点Ｐ１にて
反射回折されて、＋１次回折光Ｒ0+1 、−１次回折光Ｒ
0-1に分割され、それぞれ位相変調される。
【００２４】＋１次回折光の位相は＋２πＸ／Ｐ、−１
次回折光Ｒ0-1 の位相は−２πＸ／Ｐだけずれる。但し
Ｘはスケール１０の回折格子１０Ａの移動量、Ｐは回折
格子１０Ａのピッチである。
次回折光Ｒ0-1 の位相は−２πＸ／Ｐだけずれる。但し
Ｘはスケール１０の回折格子１０Ａの移動量、Ｐは回折
格子１０Ａのピッチである。
【００２５】上記回折格子１０Ａ上の点Ｐ１で反射回折
された＋１次回折光の位相は、＋１次回折光Ｒ0+1 は、
ガラス基板７表面に形成された回折格子９Ｂにて透過回
折されて、０次回折光Ｒ0+10、−１次回折光Ｒ0+1-1 及
びその多の光束に分割される。このうち、−１次回折光
Ｒ0+1-1 は、回折格子面と垂直に取り出され波面の位相
は、＋２πＸ／Ｐである。
された＋１次回折光の位相は、＋１次回折光Ｒ0+1 は、
ガラス基板７表面に形成された回折格子９Ｂにて透過回
折されて、０次回折光Ｒ0+10、−１次回折光Ｒ0+1-1 及
びその多の光束に分割される。このうち、−１次回折光
Ｒ0+1-1 は、回折格子面と垂直に取り出され波面の位相
は、＋２πＸ／Ｐである。
【００２６】−１次回折光Ｒ0-1 は、ガラス基板７表面
に形成された回折格子９Ｃにて透過回折されて、０次回
折光Ｒ0-10、＋１次回折光Ｒ0-1+1 及びその他の光束に
分割される。このうち、−１次回折光Ｒ0-1+1 は、回折
格子面と垂直に取り出され、波面の位相は、−２πＸ／
Ｐである。
に形成された回折格子９Ｃにて透過回折されて、０次回
折光Ｒ0-10、＋１次回折光Ｒ0-1+1 及びその他の光束に
分割される。このうち、−１次回折光Ｒ0-1+1 は、回折
格子面と垂直に取り出され、波面の位相は、−２πＸ／
Ｐである。
【００２７】ここで、回折格子９Ｂを９Ｃに対して、格
子の配列位相関係をＰ／４だけずらしておけば、＋１次
回折光Ｒ0-1+1 は波面の位相が更に−２π（Ｐ／４）／
Ｐ＝−π／２だけずれて、−２πＸ／Ｐ−π／２にな
る。
子の配列位相関係をＰ／４だけずらしておけば、＋１次
回折光Ｒ0-1+1 は波面の位相が更に−２π（Ｐ／４）／
Ｐ＝−π／２だけずれて、−２πＸ／Ｐ−π／２にな
る。
【００２８】ガラス基板７の表面に形成された回折格子
９Ａにて＋１次回折した光束Ｒ+1はスケール１０上の回
折格子１０Ａ上の点Ｐ２にて反射回折されて、−１次回
折光Ｒ+1-1、０次回折光Ｒ+10 及びその他の光束に分割
され、それぞれ位相変調される。このうち、−１次回折
光Ｒ+1-1の位相は−２πＸ／Ｐだけずれて、回折格子９
Ｂに入射し、そこでそのまま直進した０次回折光Ｒ
+1-10 の波面の位相は、−２πＸ／Ｐである。
９Ａにて＋１次回折した光束Ｒ+1はスケール１０上の回
折格子１０Ａ上の点Ｐ２にて反射回折されて、−１次回
折光Ｒ+1-1、０次回折光Ｒ+10 及びその他の光束に分割
され、それぞれ位相変調される。このうち、−１次回折
光Ｒ+1-1の位相は−２πＸ／Ｐだけずれて、回折格子９
Ｂに入射し、そこでそのまま直進した０次回折光Ｒ
+1-10 の波面の位相は、−２πＸ／Ｐである。
【００２９】ガラス基板７の表面に形成された回折格子
９Ａにて−１次回折した光束Ｒ-1はスケール１０上の回
折格子１０Ａ上の点Ｐ３にて反射回折されて、＋１次回
折光Ｒ-1+1、０次回折光Ｒ-10 及びその他の光束に分割
され、それぞれ位相変調される。このうち、＋１次回折
光Ｒ-1+1の位相は＋２πＸ／Ｐだけずれて、回折格子９
Ｂに入射し、そこでそのまま直進した０次回折光Ｒ
-1+10 の波面の位相は、＋２πＸ／Ｐである。
９Ａにて−１次回折した光束Ｒ-1はスケール１０上の回
折格子１０Ａ上の点Ｐ３にて反射回折されて、＋１次回
折光Ｒ-1+1、０次回折光Ｒ-10 及びその他の光束に分割
され、それぞれ位相変調される。このうち、＋１次回折
光Ｒ-1+1の位相は＋２πＸ／Ｐだけずれて、回折格子９
Ｂに入射し、そこでそのまま直進した０次回折光Ｒ
-1+10 の波面の位相は、＋２πＸ／Ｐである。
【００３０】回折格子９Ｂにて、光路を重ね合わされた
光束Ｒ+1-10 とＲ0+1-1 は干渉光となって受光素子２Ｂ
に入射する。このときの干渉位相は、 ｛＋２πＸ／Ｐ｝−｛−２πＸ／Ｐ｝＝４πＸ／Ｐ となり、スケール１０上の回折格子１０Ａが１／２ピッ
チ移動する毎に１周期の明暗信号が発生する。
光束Ｒ+1-10 とＲ0+1-1 は干渉光となって受光素子２Ｂ
に入射する。このときの干渉位相は、 ｛＋２πＸ／Ｐ｝−｛−２πＸ／Ｐ｝＝４πＸ／Ｐ となり、スケール１０上の回折格子１０Ａが１／２ピッ
チ移動する毎に１周期の明暗信号が発生する。
【００３１】回折格子９Ｃにて、光路を重ね合わされた
光束Ｒ-1+10 とＲ0-1+1 は干渉光となって受光素子２Ｃ
に入射する。このときの干渉位相は、 ｛−２πＸ／Ｐ−π／２｝−｛＋２πＸ／Ｐ｝＝４πＸ
／Ｐ−π／２ となり、スケール１０上の回折格子１０Ａが１／２ピッ
チ移動する毎に１周期の明暗信号が発生し、受光素子２
Ｂとは明暗のタイミングが１／４周期だけずれる。
光束Ｒ-1+10 とＲ0-1+1 は干渉光となって受光素子２Ｃ
に入射する。このときの干渉位相は、 ｛−２πＸ／Ｐ−π／２｝−｛＋２πＸ／Ｐ｝＝４πＸ
／Ｐ−π／２ となり、スケール１０上の回折格子１０Ａが１／２ピッ
チ移動する毎に１周期の明暗信号が発生し、受光素子２
Ｂとは明暗のタイミングが１／４周期だけずれる。
【００３２】また、回折格子９Ａ’及び９Ｂ’は、それ
ぞれ回折格子９Ａ，９Ｂに対し格子の配列位相関係をＰ
／２だけずらしてあるので、波面の位相は、それぞれπ
だけずれる。そのため、上記のそれぞれの明暗信号に対
しそれぞれ明暗のタイミングが１／２周期だけずれる。
ぞれ回折格子９Ａ，９Ｂに対し格子の配列位相関係をＰ
／２だけずらしてあるので、波面の位相は、それぞれπ
だけずれる。そのため、上記のそれぞれの明暗信号に対
しそれぞれ明暗のタイミングが１／２周期だけずれる。
【００３３】また、本実施例１では、上記のような変位
量だけでなく、スケール１０の回折格子１０Ａに入射し
たＲ0 は、回折されるだけでなくスケール１０の内部に
も垂直に入射する。そして、スケール裏面に設けられた
Ｖ溝１０Ｂの側面にあたり９０度反射し、もう１つ形成
されたＶ溝１０Ｂの側面に向かい、さらに９０度反射
し、スケール１０の表面側に向かう。このとき、スケー
ル１０内部で複数回反射されたことにより入射した位置
と異なる位置に向かっている。
量だけでなく、スケール１０の回折格子１０Ａに入射し
たＲ0 は、回折されるだけでなくスケール１０の内部に
も垂直に入射する。そして、スケール裏面に設けられた
Ｖ溝１０Ｂの側面にあたり９０度反射し、もう１つ形成
されたＶ溝１０Ｂの側面に向かい、さらに９０度反射
し、スケール１０の表面側に向かう。このとき、スケー
ル１０内部で複数回反射されたことにより入射した位置
と異なる位置に向かっている。
【００３４】そこで、この位置に基準位置マスク１１を
設け、基準位置に達した時のみスケール内部での反射光
がスケール１０より射出される様にする。そして、この
スケール１０より射出された反射光を受光素子２Ｄにて
検出し、この受光素子２Ｄの出力信号を基準位置信号と
する。
設け、基準位置に達した時のみスケール内部での反射光
がスケール１０より射出される様にする。そして、この
スケール１０より射出された反射光を受光素子２Ｄにて
検出し、この受光素子２Ｄの出力信号を基準位置信号と
する。
【００３５】また、スケール１０の内部に入射する光束
としては、Ｒ+1，Ｒ-1もあるが、これは、斜め入射であ
るため、基準位置マスク１１の場所と大きさを設定する
ことにより、Ｒ0 の反射光と分離することは可能であ
る。また、受光素子２Ｄに入射する光量差から電気的に
これら迷光の影響を除くことは可能である。
としては、Ｒ+1，Ｒ-1もあるが、これは、斜め入射であ
るため、基準位置マスク１１の場所と大きさを設定する
ことにより、Ｒ0 の反射光と分離することは可能であ
る。また、受光素子２Ｄに入射する光量差から電気的に
これら迷光の影響を除くことは可能である。
【００３６】本実施例１では、基準位置に達したときの
み、反射光がスケールより射出するようにしたが、逆に
基準位置に達したときのみ反射光がスケールより射出し
ないように、スケール１０の表面にＣｒ膜を設け、光量
の減少（立ち下がり）で基準位置信号を検出することも
可能である。
み、反射光がスケールより射出するようにしたが、逆に
基準位置に達したときのみ反射光がスケールより射出し
ないように、スケール１０の表面にＣｒ膜を設け、光量
の減少（立ち下がり）で基準位置信号を検出することも
可能である。
【００３７】実施例２．図５は実施例２を模式的に示す
光学式変位センサーの正面図、図６はその低面図、図７
はその側面図であり、前記図１乃至図４と同一部分には
同一符号を付して重複説明を省略する。
光学式変位センサーの正面図、図６はその低面図、図７
はその側面図であり、前記図１乃至図４と同一部分には
同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３８】本実施例２においては、スケール１０内部
に入射した光束を反射させる部材として、スケール１０
の裏面にプリズム１０Ｄを貼りつけたものである。ま
た、そのプリズム１０Ｄの斜面には反射膜１０Ｃを形成
してあり、その他の構成は前記実施例１と同様である。
に入射した光束を反射させる部材として、スケール１０
の裏面にプリズム１０Ｄを貼りつけたものである。ま
た、そのプリズム１０Ｄの斜面には反射膜１０Ｃを形成
してあり、その他の構成は前記実施例１と同様である。
【００３９】本実施例２においては、実施例１のような
スケール全長に渡るＶ溝１０Ｂを形成せず、基準位置マ
スク１１の近傍のスケール１０の裏面にプリズム１０Ｄ
を形成すればよいので、長尺のスケール等のスケールの
強度及び精度が要求される場合やスケールの厚みを薄く
したい場合に、非常に有効となる。
スケール全長に渡るＶ溝１０Ｂを形成せず、基準位置マ
スク１１の近傍のスケール１０の裏面にプリズム１０Ｄ
を形成すればよいので、長尺のスケール等のスケールの
強度及び精度が要求される場合やスケールの厚みを薄く
したい場合に、非常に有効となる。
【００４０】実施例３．図８は実施例３を模式的に示す
正面図であり、前記図１に示す実施例１と同一部分には
同一符号を付して重複説明を省略する。本実施例３にお
いては、スケール１０の裏面側に基準位置マスク１１と
配線パターン１０Ｅを蒸着とエッチングにより形成する
（図９）。膜材質としては、Ｃｒ、Ｍｏをスケール１０
の材質であるガラス、石英との密着層とし、その上の導
電層として金、Ｎｉを形成するもので、この導電層の形
成方法としては、蒸着によっても良いし、密着層のパタ
ーニング後にメッキにより形成してもよい。
正面図であり、前記図１に示す実施例１と同一部分には
同一符号を付して重複説明を省略する。本実施例３にお
いては、スケール１０の裏面側に基準位置マスク１１と
配線パターン１０Ｅを蒸着とエッチングにより形成する
（図９）。膜材質としては、Ｃｒ、Ｍｏをスケール１０
の材質であるガラス、石英との密着層とし、その上の導
電層として金、Ｎｉを形成するもので、この導電層の形
成方法としては、蒸着によっても良いし、密着層のパタ
ーニング後にメッキにより形成してもよい。
【００４１】また、受光素子２Ｄの電極パッド部には、
ウェハー状態で全面に共通電極膜となるＣｒ，Ｎｉを蒸
着し、その上にレジストを塗布し、電極パッド部のみレ
ジストを除去し、電極膜が開口部に露出するようにし、
メッキにより金バンプ２０を形成する。金バンプ形成後
レジストと共通電極膜を除去し、各チップに分割する。
（図１０） この様にして、形成されたスケール１０と受光素子２Ｄ
とを受光素子２Ｄの受光部と基準位置マスク１１、金バ
ンプ２０と配線パターン１０Ｅとを位置合わせ後、加熱
ヘッドにより受光素子２Ｄを加熱および加圧し、金バン
プ２０と配線パターン１０Ｅとを合金化させ接続する。
（図１１） そして、スケール１０にマウントされた受光素子２Ｄの
信頼性を保つため、スケール１０と受光素子２Ｄの隙間
に透明性樹脂３０を流し込み硬化させ、封止と密着強度
を得る（図１２）。
ウェハー状態で全面に共通電極膜となるＣｒ，Ｎｉを蒸
着し、その上にレジストを塗布し、電極パッド部のみレ
ジストを除去し、電極膜が開口部に露出するようにし、
メッキにより金バンプ２０を形成する。金バンプ形成後
レジストと共通電極膜を除去し、各チップに分割する。
（図１０） この様にして、形成されたスケール１０と受光素子２Ｄ
とを受光素子２Ｄの受光部と基準位置マスク１１、金バ
ンプ２０と配線パターン１０Ｅとを位置合わせ後、加熱
ヘッドにより受光素子２Ｄを加熱および加圧し、金バン
プ２０と配線パターン１０Ｅとを合金化させ接続する。
（図１１） そして、スケール１０にマウントされた受光素子２Ｄの
信頼性を保つため、スケール１０と受光素子２Ｄの隙間
に透明性樹脂３０を流し込み硬化させ、封止と密着強度
を得る（図１２）。
【００４２】次に以上のように構成された光学式変位セ
ンサーの動作を説明する。本実施例３では、受光素子１
から射出された光束は、受光素子２Ｂ，２Ｃがマウント
されたガラスエポキシ基板３の貫通穴４を透過し、ガラ
ス基板７表面に形成された回折格子９Ａ、９Ｂ、９Ｃを
透過回折して、０次回折光Ｒ0 、＋１次回折光Ｒ+1、−
１次回折光Ｒ-1に３分割されて射出される。
ンサーの動作を説明する。本実施例３では、受光素子１
から射出された光束は、受光素子２Ｂ，２Ｃがマウント
されたガラスエポキシ基板３の貫通穴４を透過し、ガラ
ス基板７表面に形成された回折格子９Ａ、９Ｂ、９Ｃを
透過回折して、０次回折光Ｒ0 、＋１次回折光Ｒ+1、−
１次回折光Ｒ-1に３分割されて射出される。
【００４３】回折格子９Ａを直進した光束Ｒ0 は、スケ
ール１０上に形成された回折格子１０Ａ上の点Ｐ１にて
反射回折されて＋１次回折光Ｒ0+1 、−１次回折光Ｒ
0-1 に分割されて、それぞれ位相変調される。
ール１０上に形成された回折格子１０Ａ上の点Ｐ１にて
反射回折されて＋１次回折光Ｒ0+1 、−１次回折光Ｒ
0-1 に分割されて、それぞれ位相変調される。
【００４４】＋１次回折光Ｒ0+1 の位相は＋２πＸ／
Ｐ、−１次回折光Ｒ0-1 の位相は−２πＸ／Ｐだけずれ
る。但し、Ｘはスケール１０の回折格子１０Ａの移動
量、Ｐは回折格子１０Ａのピッチである。
Ｐ、−１次回折光Ｒ0-1 の位相は−２πＸ／Ｐだけずれ
る。但し、Ｘはスケール１０の回折格子１０Ａの移動
量、Ｐは回折格子１０Ａのピッチである。
【００４５】＋１次回折光Ｒ0+1 は、ガラス基板７表面
に形成された回折格子９Ｂにて透過回折されて、０次回
折光Ｒ0+10、−１次回折光Ｒ0+1-1 及びその他の光束に
分割される。このうち、−１次回折光Ｒ0+1-1 は、回折
格子面と垂直に取り出され波面の位相は、＋２πＸ／Ｐ
である。
に形成された回折格子９Ｂにて透過回折されて、０次回
折光Ｒ0+10、−１次回折光Ｒ0+1-1 及びその他の光束に
分割される。このうち、−１次回折光Ｒ0+1-1 は、回折
格子面と垂直に取り出され波面の位相は、＋２πＸ／Ｐ
である。
【００４６】−１次回折光Ｒ0-1 は、ガラス基板７表面
に形成された回折格子９Ｃにて透過回折されて、０次回
折光Ｒ0-10、＋１次回折光Ｒ0-1+1 及びその他の光束に
分割される。このうち、＋１次回折光Ｒ0-1+1 は、回折
格子面と垂直に取り出され波面の位相は、−２πＸ／Ｐ
である。
に形成された回折格子９Ｃにて透過回折されて、０次回
折光Ｒ0-10、＋１次回折光Ｒ0-1+1 及びその他の光束に
分割される。このうち、＋１次回折光Ｒ0-1+1 は、回折
格子面と垂直に取り出され波面の位相は、−２πＸ／Ｐ
である。
【００４７】ここで回折格子９Ｂを９Ｃに対して、格子
の配列位相関係をＰ／４だけずらしておけば、＋１次回
折光Ｒ0-1+1 は波面の位相が更に−２π（Ｐ／４）／Ｐ
＝−２πだけずれて、−２πＸ／Ｐ−２πになる。
の配列位相関係をＰ／４だけずらしておけば、＋１次回
折光Ｒ0-1+1 は波面の位相が更に−２π（Ｐ／４）／Ｐ
＝−２πだけずれて、−２πＸ／Ｐ−２πになる。
【００４８】ガラス基板７の表面に形成された回折格子
９Ａにて＋１次回折した光束Ｒ+1はスケール１０上の回
折格子１０Ａ上の点Ｐ２にて反射回折されて、−１次回
折光Ｒ+1-1、０次回折光Ｒ+10 及びその他の光束に分離
され、それぞれ位相変調される。このうち−１次回折光
Ｒ+1-1の位相は−２πＸ／Ｐだけずれて、回折格子９Ｂ
に入射し、そこでそのまま直進した０次回折光Ｒ+1-10
の波面の位相は、−２πＸ／Ｐである。
９Ａにて＋１次回折した光束Ｒ+1はスケール１０上の回
折格子１０Ａ上の点Ｐ２にて反射回折されて、−１次回
折光Ｒ+1-1、０次回折光Ｒ+10 及びその他の光束に分離
され、それぞれ位相変調される。このうち−１次回折光
Ｒ+1-1の位相は−２πＸ／Ｐだけずれて、回折格子９Ｂ
に入射し、そこでそのまま直進した０次回折光Ｒ+1-10
の波面の位相は、−２πＸ／Ｐである。
【００４９】ガラス基板７の表面に形成された回折格子
９Ａにて−１次回折した光束Ｒ-1はスケール１０上の回
折格子１０Ａ上の点Ｐ３にて反射回折されて、＋１次回
折光Ｒ-1+1、０次回折光Ｒ-10 及びその他の光束に分離
され、それぞれ位相変調される。このうち＋１次回折光
Ｒ-1+1の位相は＋２πＸ／Ｐだけずれて、回折格子９Ｂ
に入射し、そこでそのまま直進した０次回折光Ｒ-1+10
の波面の位相は、＋２πＸ／Ｐである。
９Ａにて−１次回折した光束Ｒ-1はスケール１０上の回
折格子１０Ａ上の点Ｐ３にて反射回折されて、＋１次回
折光Ｒ-1+1、０次回折光Ｒ-10 及びその他の光束に分離
され、それぞれ位相変調される。このうち＋１次回折光
Ｒ-1+1の位相は＋２πＸ／Ｐだけずれて、回折格子９Ｂ
に入射し、そこでそのまま直進した０次回折光Ｒ-1+10
の波面の位相は、＋２πＸ／Ｐである。
【００５０】回折格子９Ｂにて、光路を重ね合わせた光
束Ｒ+1-10 とＲ0+1-1 は干渉光となって受光素子２Ｂに
入射する。このときの干渉位相は、 ｛２πＸ／Ｐ｝−｛−２πＸ／Ｐ｝＝４πＸ／Ｐ となり、スケール１０上の回折格子１０Ａが１／２ピッ
チ移動する毎に１周期の明暗信号が発生する。
束Ｒ+1-10 とＲ0+1-1 は干渉光となって受光素子２Ｂに
入射する。このときの干渉位相は、 ｛２πＸ／Ｐ｝−｛−２πＸ／Ｐ｝＝４πＸ／Ｐ となり、スケール１０上の回折格子１０Ａが１／２ピッ
チ移動する毎に１周期の明暗信号が発生する。
【００５１】回折格子９Ｃにて、光路を重ね合わせた光
束Ｒ-1+10 とＲ0-1+1 は、干渉光となって受光素子２Ｃ
に入射する。このときの干渉位相は、 ｛−２πＸ／Ｐ−２π｝−｛＋２πＸ／Ｐ｝＝４πＸ／
Ｐ−π／２ となり、スケール１０上の回折格子１０Ａが１／２ピッ
チ移動する毎に１周期の明暗信号が発生し、受光素子２
Ｂとは明暗のタイミングが１／２周期だけずれる。
束Ｒ-1+10 とＲ0-1+1 は、干渉光となって受光素子２Ｃ
に入射する。このときの干渉位相は、 ｛−２πＸ／Ｐ−２π｝−｛＋２πＸ／Ｐ｝＝４πＸ／
Ｐ−π／２ となり、スケール１０上の回折格子１０Ａが１／２ピッ
チ移動する毎に１周期の明暗信号が発生し、受光素子２
Ｂとは明暗のタイミングが１／２周期だけずれる。
【００５２】また、回折格子９Ｂ’および、９Ｃ’は、
それぞれ回折格子９Ｂ，９Ｃに対して格子の配列位相関
係をＰ／２だけずらしてあるので、波面の位相はそれぞ
れπだけずれる。そのため、上記のそれぞれの明暗信号
に対しそれぞれ明暗のタイミングが１／２周期だけずれ
る。
それぞれ回折格子９Ｂ，９Ｃに対して格子の配列位相関
係をＰ／２だけずらしてあるので、波面の位相はそれぞ
れπだけずれる。そのため、上記のそれぞれの明暗信号
に対しそれぞれ明暗のタイミングが１／２周期だけずれ
る。
【００５３】また、実施例３では、上記のような変位量
だけでなく、スケール１０の回折格子１０Ａに入射した
０次回折光Ｒ0 は、反射回折されるだけでなくスケール
１０の内部にも入射する。そして、基準位置にスケール
１０が達したとき、基準位置マスク１１のスリットか
ら、受光素子２Ｄの受光面に入射する。このとき、図１
３（ａ）に示してあるように、基準位置のスリット１１
ａの両側にも透過性のスリット１１ｂ，１１ｃを設け、
受光素子２Ｄの受光面を分割することにより、その受光
素子２Ｄの出力信号は図１３（ｂ）のようになり、基準
位置に達する時のスケール１０の移動方向が認識でき
る。
だけでなく、スケール１０の回折格子１０Ａに入射した
０次回折光Ｒ0 は、反射回折されるだけでなくスケール
１０の内部にも入射する。そして、基準位置にスケール
１０が達したとき、基準位置マスク１１のスリットか
ら、受光素子２Ｄの受光面に入射する。このとき、図１
３（ａ）に示してあるように、基準位置のスリット１１
ａの両側にも透過性のスリット１１ｂ，１１ｃを設け、
受光素子２Ｄの受光面を分割することにより、その受光
素子２Ｄの出力信号は図１３（ｂ）のようになり、基準
位置に達する時のスケール１０の移動方向が認識でき
る。
【００５４】さらに、検出体の移動時の不安定な動き
（ヨーイング、ピッチング、ローリング等）に連動した
スケール１０の動きに対し、従来の反射光を基準信号に
用いる方式では、反射角が変わり光路が大きくずれてし
まったが、本実施例３では、スケール１０に基準位置マ
スク１１と受光素子２Ｄを設けているため、これら動き
に対しても基準位置信号の精度は劣化しない。
（ヨーイング、ピッチング、ローリング等）に連動した
スケール１０の動きに対し、従来の反射光を基準信号に
用いる方式では、反射角が変わり光路が大きくずれてし
まったが、本実施例３では、スケール１０に基準位置マ
スク１１と受光素子２Ｄを設けているため、これら動き
に対しても基準位置信号の精度は劣化しない。
【００５５】また、基準位置におけるスリット１１ａを
最適になるようにする事により、図１４（ａ）に示す複
スリット１１ａ−１，１１ａ−２による干渉光を受光素
子２Ｄで検出することにより、その受光素子２Ｄの出力
信号は図１４（ｂ）のようになり、より精密な基準位置
を検出することが可能となる。
最適になるようにする事により、図１４（ａ）に示す複
スリット１１ａ−１，１１ａ−２による干渉光を受光素
子２Ｄで検出することにより、その受光素子２Ｄの出力
信号は図１４（ｂ）のようになり、より精密な基準位置
を検出することが可能となる。
【００５６】また、＋１次、−１次回折光Ｒ+1，Ｒ-1も
スケール内に入射し、スケール１０の移動により基準位
置マスク１１のスリットを透過するが、０次回折光Ｒ0
と±１次回折光Ｒ+1，Ｒ-1の回折時の光強度差により、
電気的にこれらは分離可能である。
スケール内に入射し、スケール１０の移動により基準位
置マスク１１のスリットを透過するが、０次回折光Ｒ0
と±１次回折光Ｒ+1，Ｒ-1の回折時の光強度差により、
電気的にこれらは分離可能である。
【００５７】実施例４．図１５は実施例４を模式的に示
す要部の拡大断面図であり、前記各実施例と同一部分に
は同一符号を付して重複説明を省略する。本実施例４に
おいては、受光素子２Ｄとスケール１０に設けられた配
線パターン１０Ｅとを接続する方式として、半田バンプ
２１によるフリップチップ接続を用いた。
す要部の拡大断面図であり、前記各実施例と同一部分に
は同一符号を付して重複説明を省略する。本実施例４に
おいては、受光素子２Ｄとスケール１０に設けられた配
線パターン１０Ｅとを接続する方式として、半田バンプ
２１によるフリップチップ接続を用いた。
【００５８】受光素子２Ｄの電極パッドに半田バンプ２
１を形成する方法としては、受光素子２Ｄがウェハー状
態の時、電極パッド部のみ穴の開いたメタルマスクをウ
ェハーに当て、全面にＣｒ若しくはＴｉの密着層と拡散
層Ｃｕとその表層に酸化防止用の薄い金層を蒸着し、Ｂ
ＬＭ(Ball Limiting Metallurgy)を形成する。
１を形成する方法としては、受光素子２Ｄがウェハー状
態の時、電極パッド部のみ穴の開いたメタルマスクをウ
ェハーに当て、全面にＣｒ若しくはＴｉの密着層と拡散
層Ｃｕとその表層に酸化防止用の薄い金層を蒸着し、Ｂ
ＬＭ(Ball Limiting Metallurgy)を形成する。
【００５９】そして、その上に半田を蒸着し（鉛を蒸着
し、次に錫を蒸着する）、ウェハー上に台形状の半田バ
ンプを形成する。つぎにメタルマスクを取り除き、この
ウェハーを水素雰囲気の中でリフロー工程をとおすこと
により、半田を溶融し、そのときの半田の表面張力を利
用して球形状にする。そして、それぞれのチップに分割
し、受光素子２Ｄを得る。
し、次に錫を蒸着する）、ウェハー上に台形状の半田バ
ンプを形成する。つぎにメタルマスクを取り除き、この
ウェハーを水素雰囲気の中でリフロー工程をとおすこと
により、半田を溶融し、そのときの半田の表面張力を利
用して球形状にする。そして、それぞれのチップに分割
し、受光素子２Ｄを得る。
【００６０】このようにして、形成された半田バンプ２
１付きの受光素子２Ｄを配線パターン１０Ｅの接続部あ
るいは、基準位置マスク１１と受光素子２Ｄの受光部と
を位置合わせし、受光素子２Ｄをスケール１０上にマウ
ントする。そして、リフロー工程をとおすことにより半
田バンプ２１と配設パターン１０Ｅとを合金化し接続す
る。
１付きの受光素子２Ｄを配線パターン１０Ｅの接続部あ
るいは、基準位置マスク１１と受光素子２Ｄの受光部と
を位置合わせし、受光素子２Ｄをスケール１０上にマウ
ントする。そして、リフロー工程をとおすことにより半
田バンプ２１と配設パターン１０Ｅとを合金化し接続す
る。
【００６１】本実施例４では、スケール１０と受光素子
２Ｄとの接続に半田バンプ２１を用いたことにより、ス
ケール１０に受光素子２Ｄを実装後に不良が発生した場
合、受光素子２Ｄを加熱することによりスケール１０か
ら取り外すことが可能となり、歩留りの向上が図られ
る。さらに、１つのスケール１０の複数の基準位置を設
ける場合、受光素子２Ｄの接続は、１回のリフロー工程
によりすべての受光素子２Ｄの接続が行われ、接続工程
にかかる時間の短絡が図られる。なお、その他の機能
は、前記実施例３と同様であるので重複説明を省略す
る。
２Ｄとの接続に半田バンプ２１を用いたことにより、ス
ケール１０に受光素子２Ｄを実装後に不良が発生した場
合、受光素子２Ｄを加熱することによりスケール１０か
ら取り外すことが可能となり、歩留りの向上が図られ
る。さらに、１つのスケール１０の複数の基準位置を設
ける場合、受光素子２Ｄの接続は、１回のリフロー工程
によりすべての受光素子２Ｄの接続が行われ、接続工程
にかかる時間の短絡が図られる。なお、その他の機能
は、前記実施例３と同様であるので重複説明を省略す
る。
【００６２】実施例５．図１６は、実施例５を模式的に
示す要部の拡大断面図であり、前記各実施例と同一部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。本実施例に
おいては、受光素子２Ｄとスケール１０に設けられた配
線パターン１０Ｅとの接続は、ポリイミドフィルム２２
に埋設された金バンプ２３により行われる。このポリイ
ミドフィルム２２に金バンプ２３が埋設された電気的接
続部材の製造方法を図１６を用いて説明する。
示す要部の拡大断面図であり、前記各実施例と同一部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。本実施例に
おいては、受光素子２Ｄとスケール１０に設けられた配
線パターン１０Ｅとの接続は、ポリイミドフィルム２２
に埋設された金バンプ２３により行われる。このポリイ
ミドフィルム２２に金バンプ２３が埋設された電気的接
続部材の製造方法を図１６を用いて説明する。
【００６３】上記電気的接続部材の製造に際しては、ま
ず、図１７（ａ）に示すように、金属シート５０１を用
意する。次に、図１７（ｂ）に示すように、スピンコー
ターにより感光性樹脂（ポリイミド樹脂（ＰＩ））５０
５を金属シート５０１上に塗布し、１００℃前後の温度
でプリベークを行う。その後、図１７（ｃ）に示すよう
に、フォトマスクを介して光（紫外線）を照射し、所要
時間、露光した後に現像を行う。このとき、光に曝され
た部分にピリイミド樹脂が残り、光に曝されていない部
分のポリイミド樹脂が現像により除去された後、穴１４
２が形成される。その後、上記金属シート５０１を２０
０〜４００℃に加熱し、ポリイミド樹脂のイミド化を行
う。
ず、図１７（ａ）に示すように、金属シート５０１を用
意する。次に、図１７（ｂ）に示すように、スピンコー
ターにより感光性樹脂（ポリイミド樹脂（ＰＩ））５０
５を金属シート５０１上に塗布し、１００℃前後の温度
でプリベークを行う。その後、図１７（ｃ）に示すよう
に、フォトマスクを介して光（紫外線）を照射し、所要
時間、露光した後に現像を行う。このとき、光に曝され
た部分にピリイミド樹脂が残り、光に曝されていない部
分のポリイミド樹脂が現像により除去された後、穴１４
２が形成される。その後、上記金属シート５０１を２０
０〜４００℃に加熱し、ポリイミド樹脂のイミド化を行
う。
【００６４】次に図１７（ｄ）に示すように、金属のエ
ッチング液中に上記金属シート５０１を、このイミド化
したポリイミドとともに入れ、穴１４２の底部及びその
近傍の金属シート５０１の部分をエッチングし、凹部５
０２を形成する。その後、図１７（ｅ）に示すように、
金属シート５０１を共通電極として、金属メッキを行
い、上記穴１４２に金１５０を埋設する。この場合、上
記金メッキは、上記ポリイミド層の表面にバンプができ
るまで続けられる。その後、図１７（ｆ）に示すよう
に、金属シート５０１を金属のエッチングにより除去
し、電気的接続部材１２５を完成する。
ッチング液中に上記金属シート５０１を、このイミド化
したポリイミドとともに入れ、穴１４２の底部及びその
近傍の金属シート５０１の部分をエッチングし、凹部５
０２を形成する。その後、図１７（ｅ）に示すように、
金属シート５０１を共通電極として、金属メッキを行
い、上記穴１４２に金１５０を埋設する。この場合、上
記金メッキは、上記ポリイミド層の表面にバンプができ
るまで続けられる。その後、図１７（ｆ）に示すよう
に、金属シート５０１を金属のエッチングにより除去
し、電気的接続部材１２５を完成する。
【００６５】このように作製された電気的接続部材１２
５では、金１５０が電気的導電部材となり、ポリイミド
樹脂５０５が保持体を構成する。電気的接続部材１２５
における寸法は、ポリイミド樹脂の厚みを１０μｍとす
れば、金１５０の柱状部の直径を２０μｍ、バンプ間の
ピッチを４０μｍ、金バンプの突出量は表裏面とも５μ
ｍ程度にまで作成することが可能である。
５では、金１５０が電気的導電部材となり、ポリイミド
樹脂５０５が保持体を構成する。電気的接続部材１２５
における寸法は、ポリイミド樹脂の厚みを１０μｍとす
れば、金１５０の柱状部の直径を２０μｍ、バンプ間の
ピッチを４０μｍ、金バンプの突出量は表裏面とも５μ
ｍ程度にまで作成することが可能である。
【００６６】また、これらの寸法は、感光性ポリイミド
樹脂の膜厚によるフォトリソ工程での解像度の許容でき
る範囲内で自由に変更することが可能である。そのた
め、電気的接続部材１２５の金バンプの配置としては、
接続する電極位置にとらわれない規則的な密な配列と、
接続する電極と１対１の関係となる配列の２通りの配置
が可能である。
樹脂の膜厚によるフォトリソ工程での解像度の許容でき
る範囲内で自由に変更することが可能である。そのた
め、電気的接続部材１２５の金バンプの配置としては、
接続する電極位置にとらわれない規則的な密な配列と、
接続する電極と１対１の関係となる配列の２通りの配置
が可能である。
【００６７】次に、本実施例５における受光素子２Ｄと
スケール１０の配線パターン１０Ｅとの接続方法につい
て述べる。本実施例５では、受光素子２Ｄの電極パッド
部に上記第１、２実施例の様なバンプを形成することは
ない。
スケール１０の配線パターン１０Ｅとの接続方法につい
て述べる。本実施例５では、受光素子２Ｄの電極パッド
部に上記第１、２実施例の様なバンプを形成することは
ない。
【００６８】そのかわり、受光素子２Ｄとスケール１０
の配線パターン１０Ｅの間に電気的接続部材１２５を挟
み、それぞれを位置決め後、加熱ヘッドにより加熱、加
圧し電気的接続部材１２５の金バンプ２３と受光素子２
Ｄの電極パッド部、金バンプ２３と配線パターン１０Ｅ
とをそれぞれ合金化して接続する。また、電気的接続部
材１２５の受光素子２Ｄの受光部に相当する部分は、ポ
リイミド樹脂を打抜いておけば、電気的接続部材による
光量の低下を防ぐことができる。
の配線パターン１０Ｅの間に電気的接続部材１２５を挟
み、それぞれを位置決め後、加熱ヘッドにより加熱、加
圧し電気的接続部材１２５の金バンプ２３と受光素子２
Ｄの電極パッド部、金バンプ２３と配線パターン１０Ｅ
とをそれぞれ合金化して接続する。また、電気的接続部
材１２５の受光素子２Ｄの受光部に相当する部分は、ポ
リイミド樹脂を打抜いておけば、電気的接続部材による
光量の低下を防ぐことができる。
【００６９】また、電気的接続部材１２５と受光素子２
Ｄ及び配線パターン１０Ｅとの接続は、上記のような一
括接続でも良いし、どちらか一方を先に接続した後にも
う一方を接続してもかまわない。
Ｄ及び配線パターン１０Ｅとの接続は、上記のような一
括接続でも良いし、どちらか一方を先に接続した後にも
う一方を接続してもかまわない。
【００７０】さらに、電気的接続部材１２５と受光素子
２Ｄ、配線パターン１０Ｅの接続は、上記のような合金
化接続でもよいし、電気的接続部材１２５と受光素子２
Ｄ、配線パターン１０Ｅの間に接着材を流し込み加圧
し、接着材を硬化させることにより圧力を得て電気的に
接続する方法もある。この方法では、合金化させること
による加熱温度よりも低い温度で接続することが可能で
あり、高温でのスケール１０へのダメージ（そり、割
れ）を回避することが可能である。
２Ｄ、配線パターン１０Ｅの接続は、上記のような合金
化接続でもよいし、電気的接続部材１２５と受光素子２
Ｄ、配線パターン１０Ｅの間に接着材を流し込み加圧
し、接着材を硬化させることにより圧力を得て電気的に
接続する方法もある。この方法では、合金化させること
による加熱温度よりも低い温度で接続することが可能で
あり、高温でのスケール１０へのダメージ（そり、割
れ）を回避することが可能である。
【００７１】本実施例５のように、電気的接続部材１２
５を用いた接続を行うことにより、受光素子２Ｄに上記
実施例３、４のようなバンプを形成することがなく、受
光素子２Ｄの歩留りの低下やコストアップを防ぎ、ま
た、接続部材を自由に設計できるため、どのような受光
素子２Ｄでも実装可能である。なお、その他の機能は、
前記実施例３と同様である。
５を用いた接続を行うことにより、受光素子２Ｄに上記
実施例３、４のようなバンプを形成することがなく、受
光素子２Ｄの歩留りの低下やコストアップを防ぎ、ま
た、接続部材を自由に設計できるため、どのような受光
素子２Ｄでも実装可能である。なお、その他の機能は、
前記実施例３と同様である。
【００７２】実施例６．図１８は実施例６を模式的に示
す底面図、図１９はその断面図であり、前記図８に示す
実施例３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。
す底面図、図１９はその断面図であり、前記図８に示す
実施例３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。
【００７３】本実施例６においては、スケール１０の裏
面にＶ溝１０Ｃを形成し、このＶ溝表面にＡｇ，Ａｌ，
Ａｕの様な高反射率の膜を蒸着により形成したもので、
スケール１０の回折格子１０Ａに入射した０次光は、Ｖ
溝表面の反射膜１０Ｃにより反射を繰り返し、スケール
１０の表面側に向かう。
面にＶ溝１０Ｃを形成し、このＶ溝表面にＡｇ，Ａｌ，
Ａｕの様な高反射率の膜を蒸着により形成したもので、
スケール１０の回折格子１０Ａに入射した０次光は、Ｖ
溝表面の反射膜１０Ｃにより反射を繰り返し、スケール
１０の表面側に向かう。
【００７４】このとき、スケール１０の裏面で複数回反
射されたことにより、スケール１０の表面から射出され
る位置は、回折格子１０Ａが形成されている領域とは異
なる領域となる。そこで、この領域に基準位置マスク１
１を形成し、受光素子２Ｄを基準位置マスク１１上に設
けることにより基準位置信号が検出可能となる。
射されたことにより、スケール１０の表面から射出され
る位置は、回折格子１０Ａが形成されている領域とは異
なる領域となる。そこで、この領域に基準位置マスク１
１を形成し、受光素子２Ｄを基準位置マスク１１上に設
けることにより基準位置信号が検出可能となる。
【００７５】次に、本実施例６において、受光素子２Ｄ
は図２０に示すように、ポリイミドフィルム２５上に銅
箔パターン２４が形成されたＴ．Ａ．Ｂ．（Ｔａｐｅ
Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープにマウン
トされている。受光素子２Ｄの電極パットには、実施例
３で述べたような金バンプ２０が形成され、この金バン
プ２０とＴＡＢの銅箔パターン（インナーリード）２４
とを熱圧着により接続する。通常のＴ．Ａ．Ｂ．の場合
には、この後に半導体素子上に樹脂をポッティングし封
止する。
は図２０に示すように、ポリイミドフィルム２５上に銅
箔パターン２４が形成されたＴ．Ａ．Ｂ．（Ｔａｐｅ
Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープにマウン
トされている。受光素子２Ｄの電極パットには、実施例
３で述べたような金バンプ２０が形成され、この金バン
プ２０とＴＡＢの銅箔パターン（インナーリード）２４
とを熱圧着により接続する。通常のＴ．Ａ．Ｂ．の場合
には、この後に半導体素子上に樹脂をポッティングし封
止する。
【００７６】しかしながら本実施例６では、スケール１
０上の基準位置マスク１１上に透明性樹脂をポッティン
グし、上記Ｔ．Ａ．Ｂ．テープに実装された受光素子２
Ｄを位置合わせの後に加圧し、加熱若しくは紫外線を照
射することにより、透明性樹脂を硬化させ、受光素子２
Ｄの封止と固定を行う。この場合、使用する樹脂として
は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂等で
ある。
０上の基準位置マスク１１上に透明性樹脂をポッティン
グし、上記Ｔ．Ａ．Ｂ．テープに実装された受光素子２
Ｄを位置合わせの後に加圧し、加熱若しくは紫外線を照
射することにより、透明性樹脂を硬化させ、受光素子２
Ｄの封止と固定を行う。この場合、使用する樹脂として
は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂等で
ある。
【００７７】本実施例６によれば、スケール裏面側に受
光素子を設けていないため、スケール１０を測定対称物
に密着して配置することが可能である。また、Ｔ．Ａ．
Ｂ．テープを所望の形状とする事により、スケールに設
けられた受光素子からの信号を取り出すケーブルの役割
をもたすこともできる。
光素子を設けていないため、スケール１０を測定対称物
に密着して配置することが可能である。また、Ｔ．Ａ．
Ｂ．テープを所望の形状とする事により、スケールに設
けられた受光素子からの信号を取り出すケーブルの役割
をもたすこともできる。
【００７８】
【発明の効果】以上、説明したように請求項１の発明に
よれば、スケールの回折格子に入射した０次回折光の１
部をスケール裏面に設けたプリズム（請求項２）、Ｖ溝
（請求項３）にて複数回反射させ、入射した場所と異な
る場所からスケール外に射出する様にし、その再射出す
る基準位置の領域のみ再射出可能もしくは、遮光するマ
スクを設け、その再射出光の変化を受光素子で検出して
基準位置信号とするので、射出光の利用効率をより高
め、変位センサーヘッドの大型化や、部品点数の増加、
コストアップを防ぎ、非常に小型、高性能の基準位置信
号付きの光学式変位センサーを提供することが可能であ
る。
よれば、スケールの回折格子に入射した０次回折光の１
部をスケール裏面に設けたプリズム（請求項２）、Ｖ溝
（請求項３）にて複数回反射させ、入射した場所と異な
る場所からスケール外に射出する様にし、その再射出す
る基準位置の領域のみ再射出可能もしくは、遮光するマ
スクを設け、その再射出光の変化を受光素子で検出して
基準位置信号とするので、射出光の利用効率をより高
め、変位センサーヘッドの大型化や、部品点数の増加、
コストアップを防ぎ、非常に小型、高性能の基準位置信
号付きの光学式変位センサーを提供することが可能であ
る。
【００７９】また、請求項４の発明によれば、スケール
に入射した０次光を用い、スケールに設けた基準位置の
領域のみ透過性若しくは遮光性を示すようにしたマスク
とその上に位置する受光素子をスケールに実装したの
で、基準位置信号付きの光学式変位センサーのより小型
化が図られる。
に入射した０次光を用い、スケールに設けた基準位置の
領域のみ透過性若しくは遮光性を示すようにしたマスク
とその上に位置する受光素子をスケールに実装したの
で、基準位置信号付きの光学式変位センサーのより小型
化が図られる。
【００８０】また、基準位置のマスクと受光素子をスケ
ールに１体に設けたので、移動物体に連動したスケール
の不安定な動き（ヨーイング、ピッチング、ローリング
等）が存在しても、従来のようなスケールからの反射光
を用いた基準位置信号の検出方法に比べ、基準位置信号
の精度は劣化しない。つまり、スケール内に入射した光
をそのまま検出し、また、その受光素子もスケールと一
緒に動くため、基準位置信号の検出精度は劣化しない。
ールに１体に設けたので、移動物体に連動したスケール
の不安定な動き（ヨーイング、ピッチング、ローリング
等）が存在しても、従来のようなスケールからの反射光
を用いた基準位置信号の検出方法に比べ、基準位置信号
の精度は劣化しない。つまり、スケール内に入射した光
をそのまま検出し、また、その受光素子もスケールと一
緒に動くため、基準位置信号の検出精度は劣化しない。
【００８１】さらに、スケールの任意の場所に受光素子
を設けることが可能であり、また、１つのスケールに複
数個の受光素子を設けることが可能であるため、わずか
な移動で基準位置を検出可能となる。
を設けることが可能であり、また、１つのスケールに複
数個の受光素子を設けることが可能であるため、わずか
な移動で基準位置を検出可能となる。
【００８２】請求項５の発明によれば、受光素子をスケ
ール表面側に設けているので、スケールを測定対称物に
密着して配置することが可能であり、基準位置信号付き
の光学式変位センサーをさらに小型化できる。
ール表面側に設けているので、スケールを測定対称物に
密着して配置することが可能であり、基準位置信号付き
の光学式変位センサーをさらに小型化できる。
【００８３】請求項６の発明によれば、基準位置の領域
に複数のスリットを形成したので、より精密に基準位置
を検出することが可能であるという効果がある。
に複数のスリットを形成したので、より精密に基準位置
を検出することが可能であるという効果がある。
【図１】 本発明の実施例１を模式的の示す光学式変位
センサーの正面図。
センサーの正面図。
【図２】 図１の底面図。
【図３】 図１の側面図。
【図４】 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大平面図。
【図５】 本発明の実施例２を模式的に示す光学式変位
センサーを正面図。
センサーを正面図。
【図６】 図５の底面図。
【図７】 図５の側面図。
【図８】 本発明の実施例３を模式的に示す光学式変位
センサーの正面図。
センサーの正面図。
【図９】 スケールの裏面図。
【図１０】 受光素子の裏面図。
【図１１】 図１０の受光素子を取付けたスケールの裏
面図。
面図。
【図１２】 図１１の受光素子取付け部の拡大断面図。
【図１３】 基準位置のスリットと受光素子の出力信号
との関係図。
との関係図。
【図１４】 基準位置のスリットと受光素子の出力信号
との関係図。
との関係図。
【図１５】 本発明の実施例４を模式的に示す要部の拡
大断面図。
大断面図。
【図１６】 本発明の実施例５を模式的に示す要部の拡
大断面図。
大断面図。
【図１７】 電気的接続部材の製造工程図。
【図１８】 本発明の実施例６を模式的に示す底面図。
【図１９】 図１８の断面図。
【図２０】 図１８の要部の拡大断面図。
【図２１】 従来の光学式エンコーダの断面図。
【図２２】 図２１の一部の断面図。
【図２３】 他の従来の光学式エンコーダの説明図。
【図２４】 従来のリニアエンコーダの断面図。
【符号の説明】 ２ 受光素子 １０ スケール １０Ａ 回折格子 １０Ｂ Ｖ溝（反射領域） １０Ｃ 反射膜 １０Ｄ プリズム（反射領域） １１ 基準位置マスク（基準位置の領域）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金田 泰 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 移動物体に連結したスケール表面の回折
格子に光束を入射させ、この回折光のうち特定次数の回
折光を利用した前記移動物体の移動状態を測定する光学
式変位センサーにおいて、前記回折格子に入射した光束
の１部が前記スケールの裏面側に設けた反射領域で複数
回反射して、前記スケール表面の回折格子が形成された
領域以外に形成された透光性もしくは、遮光性を与えら
れた基準位置の領域から出射される光量の変化を受光素
子により受光し、この受光素子からの出力信号を前記移
動物体に関する基準信号とすることを特徴とする光学式
変位センサー。 - 【請求項２】 前記反射領域はスケール裏面にプリズム
を設けることにより形成したことを特徴とする請求項１
の光学式変位センサー。 - 【請求項３】 前記反射領域はスケール裏面にＶ溝を設
けることにより形成したことを特徴とする請求項１の光
学式変位センサー。 - 【請求項４】 移動物体に連結したスケール表面の回折
格子に光束を入射させ、この回折格子からの回折光のう
ち特定次数の回折光を利用した前記移動物体の移動状態
を測定する光学式変位センサーにおいて、前記スケール
裏面側に設けられた基準位置に前記移動物体が達した
時、前記スケールに入射した光束の一部が透過性もしく
は、遮光性を与えられた前記基準位置の領域により射出
若しくは、遮光される光量変化を、前記スケール裏面側
の基準位置に設けられた受光素子により受光し、この受
光素子からの出力信号を前記移動物体に関する基準位置
信号とすることを特徴とする光学式変位センサー。 - 【請求項５】 移動物体に連結したスケール表面の回折
格子に光束を入射させ、この回折格子からの回折光のう
ち特定次数の回折光を利用した前記移動物体の移動状態
を測定する光学式変位センサーにおいて、前記スケール
の基準位置に前記移動物体が達した時、前記スケールに
入射した光束の一部がスケール裏面側に設けられた反射
領域により複数回反射して該スケール表面側に向かい、
このスケール表面側に設けられた透過性もしくは、透光
性を与えられた前記基準位置の領域により射出若しく
は、透光される光量変化を、前記スケール表面側の基準
位置に設けられた受光素子により受光し、この受光素子
の出力信号を前記移動物体に関する基準位置信号とする
ことを特徴とする光学式変位センサー。 - 【請求項６】 基準位置の透過性若しくは、遮光性を与
えられた領域が、複数のスリットとなっていることを特
徴とする請求項４または請求項５の光学式変位センサ
ー。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5195130A JPH0727543A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 光学式変位センサー |
| US08/534,058 US5534693A (en) | 1993-07-12 | 1995-09-26 | Optical displacement detection apparatus employing diffraction gratings and a reference position sensor located on the scale |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5195130A JPH0727543A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 光学式変位センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0727543A true JPH0727543A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=16335984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5195130A Pending JPH0727543A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 光学式変位センサー |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5534693A (ja) |
| JP (1) | JPH0727543A (ja) |
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| US6794636B1 (en) | 1999-12-15 | 2004-09-21 | Tesa Sa | Opto-electronic system |
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| DE19752511A1 (de) * | 1996-12-07 | 1998-06-10 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Abtasteinheit für eine optische Positionsmeßeinrichtung |
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1995
- 1995-09-26 US US08/534,058 patent/US5534693A/en not_active Expired - Lifetime
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