TW202142837A - 編碼器用反射型光學尺及反射型光學式編碼器 - Google Patents

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Abstract

本揭示的主要目的在於提供一種可將在低反射區域的反射率充分地降低之編碼器用反射型光學尺。本揭示是藉由提供一種編碼器用反射型光學尺來解決上述課題，前述編碼器用反射型光學尺在基材上交互地配置有高反射區域與低反射區域，上述低反射區域包含低反射部，前述低反射部是由形成於上述基材上之金屬鉻膜、與在上述金屬鉻膜上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜所構成，上述高反射區域為：從上述編碼器用反射型光學尺之和上述基材相反之側入射之光的反射率會比上述低反射區域更高。

Description

編碼器用反射型光學尺及反射型光學式編碼器
本揭示是有關於一種編碼器用反射型光學尺及編碼器之發明。
以往，在測定機等領域中，已被使用的是可高精度地進行尺寸等的測定之光學式編碼器。在光學式編碼器中，雖然有透射型編碼器與反射型編碼器，但相較於透射型編碼器，反射型編碼器光路較短，而較容易小型化、薄型化，又，具有以下優點：不需要發光元件或光接收元件的定位且組裝容易。
反射型光學式編碼器包含：反射型光學尺、將光照射於尺之LED等光源、以及檢測自尺反射的反射光之光檢測器。反射型光學尺將反射區域(高反射區域)與非反射區域(低反射區域)交互地配置，且反射區域中的光的反射率會比非反射區域中的光反射率更高。藉此，從尺反射並入射至光檢測器之光的強度會因為尺的位置的變化而產生強弱。光檢測器會檢測因為尺的位置在測長方向上移動而產生之光的強弱。反射型光學式編碼器可依照所檢測出之光的強弱，處理此尺的位置之位移資訊，並取得位置資訊。
在反射型光學尺所形成之反射區域以及非反射區域中，為了防止由光檢測器所造成之誤檢測，且提高訊號的檢測精度，必須提高反射區域的反射率，且降低非反射區域的反射率。
例如，在專利文獻1中，揭示有一種反射型光學尺，是將反射型光學尺的非反射區域做成將金屬Ti、SiO2 、TiO2 以及SiO2 依如此之順序來積層之多層膜構造，來做成低反射化，而讓在高反射區域的反射光的強度與在低反射區域的反射光的強度之差變大。然而，所使用之SiO2 膜為高成本，且成膜用原料也需要Ti和Si這2種，在成本方面是不利的。
又，在專利文獻2中，揭示有一種反射型光學尺，是以由金屬氧化膜或金屬氮物所構成之非反射圖案來被覆表面反射率高之基板的單面的一部分區域。
在專利文獻3中記載有使用鉻、或鉻氧化物以及鉻氮化物等的鉻化合物來作為可形成光的反射率比反射膜更低的圖案形成膜之材料。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2019-158710號公報 專利文獻2：日本實開昭61-197510號公報 專利文獻3：日本特開2005-241248號公報
發明欲解決之課題
如上述，雖然已提出有反射型光學尺的各種構成之方案，但本發明之發明人們發現了以下情形：在以往的編碼器用反射型光學尺的低反射區域之構成中，無法充分地降低在紅色/近紅外區域中的反射率。因此，低反射區域之進一步的反射率的降低備受期望。
本發明是有鑒於上述情況而作成之發明，主要目的在於提供一種可將在低反射區域中的反射率充分地降低之編碼器用反射型光學尺。 用以解決課題之手段
本揭示提供一種編碼器用反射型光學尺，前述編碼器用反射型光學尺在基材上交互地配置有高反射區域與低反射區域，上述低反射區域包含低反射部，前述低反射部具有已配置於上述基材的一邊的表面之金屬鉻膜、與在上述金屬鉻膜之和上述基材為相反側的表面以任意順序配置之氧化鉻膜以及氮化鉻膜，上述高反射區域為：從上述編碼器用反射型光學尺之和上述基材相反之側入射之光的反射率會比上述低反射區域更高。
根據本揭示，可以藉由低反射區域具有由形成於基材上之金屬鉻膜、與在金屬鉻膜上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜所構成之低反射部，而做成可降低在低反射區域的反射率之編碼器用反射型光學尺。
在本揭示中，較佳的是，上述低反射區域的最表面為上述氧化鉻膜或上述氮化鉻膜。又，較佳的是，上述低反射區域具有：上述金屬鉻膜、配置在上述金屬鉻膜之和上述基材為相反側的表面之上述氮化鉻膜、及配置在上述氮化鉻膜之和上述金屬鉻膜為相反側的表面之上述氧化鉻膜。這是出於以下之理由：可以更加降低在低反射區域的反射率。
在本揭示中，較佳的是，上述高反射區域具有形成於上述基材上之上述金屬鉻膜。這是出於以下之理由：變得可簡化製造步驟，且獲致成本降低。
在本揭示中，上述高反射區域可以設為如下之區域：具有形成於上述基材上之金屬銀膜或以銀作為主成分之銀合金膜。這是出於以下之理由：若是這樣的金屬銀膜或銀合金膜，便可以更加提高在高反射區域的反射率。
在本揭示中，可以進一步設為以下情形：在上述高反射區域之波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率為60%以上，且以下述式所表示之S/N比之值為100以上。 S/N比=高反射區域的反射率/低反射區域的反射率 再者，上述式中的高反射區域的反射率、以及低反射區域的反射率是表示在同一波長下的反射率。
在本揭示中，提供一種反射型光學式編碼器，其特徵在於具備：上述之編碼器用反射型光學尺；光源，將光照射於上述編碼器用反射型光學尺之配置有上述低反射部之側的表面；及光檢測器，檢測上述光源自上述編碼器用反射型光學尺反射的反射光。
本揭示中的反射型光學式編碼器因為包含上述之編碼器用反射型光學尺，所以可以讓在高反射區域的反射率與在低反射區域的反射率之差變大，因此可以防止光檢測器的誤檢測。
在本揭示中提供一種編碼器用反射型光學尺，前述編碼器用反射型光學尺在透明基材上交互地配置有高反射區域與低反射區域，上述低反射區域包含光反射部，前述光反射部具有在上述透明基材的一邊的表面以任意順序配置之氧化鉻膜以及氮化鉻膜、與配置在上述氧化鉻膜或上述氮化鉻膜之和上述基材為相反側的表面之金屬鉻膜，上述高反射區域為：從上述編碼器用反射型光學尺之上述透明基材側入射之光的反射率會比上述低反射區域更高。
根據本揭示，可以藉由低反射區域具有由在透明基材上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜、與形成於氧化鉻膜或氮化鉻膜上之金屬鉻膜所構成之光反射部，而做成可降低在低反射區域的反射率之編碼器用反射型光學尺。
在本揭示中，較佳的是，上述低反射區域具有：配置在上述透明基材的一邊的表面之上述氧化鉻膜、配置在上述氧化鉻膜之和上述透明基板為相反側的表面之上述氮化鉻膜、及配置在上述氮化鉻膜之和上述氧化鉻膜為相反側的表面之上述金屬鉻膜。這是出於以下之理由：變得可更加降低在低反射區域的反射率。
在本揭示中，較佳的是，上述高反射區域具有配置在上述透明基材之配置有上述光反射部之側的表面之上述金屬鉻膜。這是出於以下之理由：變得可簡化製造步驟，且獲致成本降低。
在本揭示中，上述高反射區域可以設為如下之區域：具有金屬銀膜或以銀作為主成分之銀合金膜，且前述金屬銀膜或銀合金膜配置在上述透明基材之配置有上述光反射部之側的表面。這是出於以下之理由：只要是這樣的金屬銀膜或銀合金膜，便可以更加提高在高反射區域的反射率。
在本揭示中，可以進一步讓上述高反射區域之波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率為60%以上，且以下述式所表示之S/N比之值設為15以上。 S/N比=高反射區域的反射率/低反射區域的反射率 再者，上述式中的高反射區域的反射率、以及低反射區域的反射率是表示在同一波長下的反射率。
在本揭示中，提供一種反射型光學式編碼器，具備：上述編碼器用反射型光學尺；光源，將光照射於上述編碼器用反射型光學尺之和配置有上述光反射部之側為相反側的表面；及光檢測器，檢測上述光源自上述編碼器用反射型光學尺反射的反射光。
本揭示中的反射型光學式編碼器因為包含具有上述之光反射部的編碼器用反射型光學尺，所以可以讓在高反射區域的反射率與在低反射區域中反射率之差變大，因此可以防止光檢測器的誤檢測。
在本揭示中，進一步提供一種編碼器用反射型光學尺，前述編碼器用反射型光學在透明基材上交互地配置有高反射區域與低反射區域，上述低反射區域具有積層至少3層無機層而構成之低反射部，上述低反射區域中的反射率為5%以下，上述高反射區域積層至少1層無機層而構成，上述高反射區域中的反射率為60%以上，且以下述式所表示之S/N比之值為6以上。 S/N比=高反射區域的反射率/低反射區域的反射率 發明效果
本揭示之編碼器用反射型光學尺會發揮如下的作用效果：變得可充分地降低在低反射區域之反射率。
用以實施發明之形態
本揭示在實施態樣中包含編碼器用反射型光學尺及反射型光學式編碼器。以下，一邊參照圖式等一邊說明本揭示之實施態樣。但是，本揭示可利用許多不同的態樣來實施，並非限定於以下所例示之實施態樣的記載內容來解釋。又，雖然圖式有時會為了讓說明更清楚，而和實施的態樣相比，對於各部分的寬度、厚度、形狀等以示意方式來表示，但其只是一個例子，並非要限定本揭示的解釋。又，在本說明書與各圖中，針對已經提到的圖，在和前述之構成同樣的要素上，有時會附上相同的符號並適當省略詳細的說明。又，雖然有時會為了說明的方便，而使用上方或下方之類的語句來說明，但是上下方向亦可逆轉。
又，在本說明書中，當設為某個構件或某個區域等之構成存在於其他構件或其他區域等之其他構成的「上方(或下方)」之情況下，只要沒有特別的限定，這種情況均並非是僅存在於其他構成的正上方(或正下方)之情況，也包含存在其他構成的上方(或下方)之情況，亦即，也包含在其他構成的上方(或下方)且在其間包含有另外的構成要素之情況。
又，在本說明書中，有時會將「編碼器用反射型光學尺」簡稱為「光學尺」。又，入射到光學尺的光是指以入射角θ從光源入射到光學尺之波長λ之光。
本發明的發明人們於針對上述課題進行了精闢研討後，發現到以下情形：於編碼器用反射型光學尺之以往的低反射區域(非反射區域)之構成中，在紅色及近紅外區域的反射率並沒有充分地降低。並且，本發明的發明人們針對可以充分地降低反射率之非反射區域的構成進行了研討之結果，發現以下情形：只要是具有由金屬鉻膜、與在金屬鉻膜上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜所形成之低反射部的構成，即可以讓從低反射部之和金屬鉻膜側為相反之側入射之光的反射率充分地降低，遂而完成本發明。
作為本揭示之編碼器用反射型光學尺以及編碼器，可以列舉：光從後述之光學尺之和基材相反之側入射之第一實施形態、以及光從基材側入射之第二實施形態。
A.編碼器用反射型光學尺(第一實施形態) 本實施形態之編碼器用反射型光學尺是在基材上交互地配置有高反射區域與低反射區域之編碼器用反射型光學尺，其特徵在於：上述低反射區域包含低反射部，前述低反射部是由形成於上述基材上之金屬鉻膜、與在上述金屬鉻膜上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜所構成，且上述高反射區域為：從上述編碼器用反射型光學尺之和上述基材相反之側入射之光的反射率會比上述低反射區域更高。
在這樣的本實施形態之光學尺中，作為低反射區域，會包含低反射部，前述低反射部從基材側起具有金屬鉻膜、與在金屬鉻膜上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜之3層構造，因為藉由低反射部來反射從位於光學尺之和基材相反之側之光源所入射之光，所以可以在波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下，讓在低反射區域的反射率下降至10%以下，較佳是下降至5%以下，更佳是下降至1%以下。因此，可以讓在高反射區域的反射率與在低反射區域的反射率之差變大。 在本說明書內，上述反射率可使用掃描分光光度計UV‐3100PC(Scanning Spectrophotometer UV‐3100PC)(島津製作所製)作為計測裝置來測定。
另一方面，在包含金屬鉻膜與氧化鉻膜之2層構造、金屬鉻膜與氮化鉻膜之2層構造、其他金屬膜與氧化鉻膜及/或氮化鉻膜之組合的低反射部中，並無法將低反射區域的反射率充分地降低。
並且，只要僅準備金屬鉻，便可藉由利用反應性濺鍍等之作法而容易地形成氧化鉻膜以及氮化鉻膜。此外，和氧化矽膜比較，也可以容易地進行高精細的圖案。
在本說明書中，所謂的「於金屬鉻膜上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜」意指：可依金屬鉻膜、氧化鉻膜以及氮化鉻膜的順序來形成，亦可依金屬鉻膜、氮化鉻膜以及氧化鉻膜的順序來形成。
圖1(a)、(b)是顯示本實施形態之編碼器用反射型光學尺之一例的概略剖面圖。圖1(a)、(b)所示之本實施形態的光學尺10在基材1上交互地配置有高反射區域12與低反射區域11。高反射區域12具有形成於基材1之上的金屬鉻膜2，並藉由金屬鉻膜2來反射光L1。在圖1(a)中，低反射區域11具有第一規格的低反射部20A，並在低反射部20A反射光L1，前述第一規格的低反射部20A是由形成於基材1上之金屬鉻膜2、形成於上述金屬鉻膜2上之氮化鉻膜3、及形成於氮化鉻膜3上之氧化鉻膜4所構成。另一方面，在圖1(b)中，低反射區域11具有第二規格的低反射部20B，並在低反射部20B反射光L1，前述第二規格的低反射部20B是由形成於基材1上之金屬鉻膜2、形成於上述金屬鉻膜2上之氧化鉻膜4、及形成於氧化鉻膜4上之氮化鉻膜3所構成。
圖1所示之光學尺是層構成很少即足夠，在成本方面是有利的。又，可以讓在低反射區域之波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率下降至10%以下，且較佳是5%以下，並可藉由進一步調整膜厚來下降至1%以下。
(1)低反射區域 本揭示中的低反射區域具有低反射部。低反射部是由形成於基材上之金屬鉻膜、與在上述金屬鉻膜上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜所構成。具體而言，是將金屬鉻膜、氮化鉻膜、氧化鉻膜依如此之順序來配置之構成、或將金屬鉻膜、氧化鉻膜、氮化鉻膜依如此之順序來配置之構成，且在光學尺中配置成金屬鉻膜成為基材側。低反射區域的最表面宜為低反射部之氧化鉻膜或氮化鉻膜的表面，尤以為氧化鉻膜的表面為佳。這是出於以下之理由：可以更加有效地降低在低反射區域的反射率。
以下，稱「將金屬鉻膜、氮化鉻膜、氧化鉻膜依如此之順序來配置之低反射部」為第一規格的低反射部，並稱「將金屬鉻膜、氧化鉻膜、氮化鉻膜依如此之順序來配置之低反射部」為第二規格的低反射部。
(i)第一規格的低反射部 本規格的低反射部是從基材側起，將金屬鉻膜、氮化鉻膜、氧化鉻膜依如此之順序來配置。具有本規格的低反射部之低反射區域，可以讓由光源所照射之光的波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率下降至5%以下，且可格外地下降至0.5%以下，並且相對於波長變化之反射率變化會較平緩，而使反射率之控制變容易。以下就各層來詳細地說明。
(a)金屬鉻膜 在本規格中，金屬鉻膜設置於基板上。金屬鉻膜是由金屬鉻所構成之層。金屬鉻膜實質上是不讓從光源所照射之光透射之層，且透射率宜為1.0%以下。透射率可以使用島津製作所股份有限公司製之分光光度計(MPC-3100)等來測定。 膜厚可為例如40nm以上，且宜為70nm以上。
在此，各構件的「厚度」是指藉由一般的測定方法所得到之厚度。作為厚度的測定方法可以列舉例如：藉由以觸針劃過表面而檢測凹凸之作法來計算厚度之觸針式的方法、或依據分光反射光譜來計算厚度之光學式的方法等。具體而言，可使用科磊股份有限公司(KLA-Tencor Corporation)製之觸針式膜厚計P-15來測定厚度。再者，亦可採用作為對象之構件的複數處的厚度測定結果的平均值來作為厚度。
可使用例如濺鍍法、離子鍍法、真空蒸鍍法等之物理蒸鍍法(PVD)來作為金屬鉻膜之形成方法。
(b)氮化鉻膜 本規格中的氮化鉻膜配置於金屬鉻膜與氧化鉻膜之間。氮化鉻膜和氧化氮化鉻或氧化氮化碳化鉻等不同，其主成分為鉻以及氮，且實質上不含有鉻以及氮以外之不純物。
作為表示氮化鉻(CrNx)膜之Cr與N的原子比率之x宜為0.4以上且1.1以下。
又，氮化鉻膜是將膜整體設為100原子%，使鉻以及氮之比例在80~100%的範圍內，其中又以90~100%的範圍內之純度為佳。作為不純物，亦可包含有例如氫、氧、碳等。
氮化鉻膜之膜厚(TN )宜在5nm~100nm的範圍內，尤以在10nm~80nm的範圍內為佳。又，較佳的是，在和後述之氧化鉻膜的膜厚(TO )之關係中，在波長為850nm的情況下，TN 與TO 之合計為40nm以上，在波長為550nm的情況下，TN 與TO 之合計為20nm以上。只要是這樣的膜厚範圍，比起在上述範圍外之情況，便可以容易地使低反射區域的反射率變低為10%以下、且可格外地變低為5%以下。此外，為了容易將綠色~紅外(500~1000nm左右)區域之整個區域的反射率降低，氮化鉻膜的膜厚(TN )宜在10nm~80nm的範圍內。
氮化鉻之形成方法，可使用例如反應性濺鍍法、離子鍍法、真空蒸鍍法等之物理蒸鍍法(PVD)。在反應性濺鍍法的利用時，可以將氮導入氬(Ar)氣中，並以使用了Cr靶材之反應性濺鍍法來成膜出氮化鉻膜。此時，氮化鉻膜的組成之控制可以藉由控制Ar氣、氮氣的比例來進行。
(c)氧化鉻膜 氧化鉻膜形成於氮化鉻膜上，其主成分為鉻以及氧，且和氧化氮化鉻或氧化氮化碳化鉻等不同，實質上不含有鉻以及氧以外之不純物。
作為表示氧化鉻(CrOy)膜之Cr與O的原子比率之y宜為1.4以上且2.1以下。
具體而言，氧化鉻膜是將膜整體設為100原子%，使鉻以及氧之比例在80~100%的範圍內，其中又以90~100%的範圍內之純度為佳。不純物亦可包含有氫、氮、碳等。
氧化鉻膜的膜厚雖然沒有特別限定，但宜在5nm~100nm的範圍內，尤以在10nm~80nm的範圍內為佳。 又，氧化鉻的膜厚(TO )宜為：和氮化鉻膜的膜厚(TN )之合計膜厚會成為在上述「(i)第一規格的低反射部之(b)氮化鉻膜中所記載之範圍。此外，為了容易將綠色~紅外(500~1000nm左右)區域之整個區域中的反射率降低，氧化鉻膜的膜厚(TO )宜在10nm~65nm的範圍內。
氧化鉻之形成方法，可使用例如反應性濺鍍法、離子鍍法、真空蒸鍍法等之物理蒸鍍法(PVD)。在反應性濺鍍法的利用時，可以將氧導入氬(Ar)氣中，並以使用了Cr靶材之反應性濺鍍法來成膜出氧化鉻膜。此時，氧化鉻膜的組成之控制可以藉由控制Ar氣、氧氣的比例來進行。
(ii)第二規格的低反射部 本規格的低反射部是從基材側起，將金屬鉻膜、氧化鉻膜、氮化鉻膜依如此之順序來配置。具有本規格的低反射部的低反射區域，可以讓由光源所照射之光的波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率下降至5%以下，且可格外地下降至1%以下 以下就各層來詳細地說明。
(a)金屬鉻膜 本規格中的金屬鉻膜形成於基材上。金屬鉻膜之詳細內容因為和上述之「(ii)第一規格的低反射部之(a)金屬鉻膜」是同樣的，所以省略在此的說明。
(b)氧化鉻膜 本規格中的氧化鉻膜配置於金屬鉻膜與氮化鉻膜之間。膜厚雖然沒有特別限定，但宜在5nm~60nm的範圍內，尤以在10nm~50nm的範圍內為佳。 此外，宜滿足和後述之氮化鉻膜的膜厚之關係。這是出於以下之理由：可以更確實地讓低反射區域之波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率變低為10%以下，且可格外地變低為5%以下。
此外，為了容易將綠色~紅外(500~1000nm左右)區域之整個區域中的反射率降低，氧化鉻膜的膜厚(TO )宜在5nm~35nm的範圍內。
其他之氧化鉻膜的物性、組成以及形成方法的詳細內容因為和上述「(ii)第一規格的低反射部之(c)氧化鉻膜」是同樣的，所以省略在此的說明。
(c)氮化鉻膜 本規格的氮化鉻膜是形成於氧化鉻膜上。本規格的氮化鉻膜的膜厚雖然沒有特別限定，但例如宜在5nm~100nm的範圍內，尤以在10nm~80nm的範圍內為佳。此外，較佳的是，在和氧化鉻膜的膜厚(TO )之關係中，在波長為850nm的情況下，TN 與TO 之合計為30nm以上，在波長為550nm的情況下，TN 與TO 之合計為15nm以上。此外，為了容易將綠色~紅外(500~1000nm左右)區域之整個區域中的反射率降低，本規格的氮化鉻膜的膜厚(TN )宜在10nm~60nm之範圍內。
(2)基材 在本揭示中，作為使用於基材之材料，雖然可以使用例如玻璃、金屬、樹脂、矽等，但其中又以使用了玻璃之玻璃基板為較佳。這是出於以下之理由：玻璃為線膨脹係數小，而可以抑制伴隨於使用環境的溫度變化之尺寸變化。基材的形狀並非被限定的形狀，且可以為例如，使用於旋轉編碼器者，將其形狀設成在平面視角下呈大致圓形，使用於線性編碼器者，將其形狀設成在平面視角下呈大致長方形。
(3)高反射區域 本實施形態之高反射區域只要從編碼器用反射型光學尺之和基材側為相反之側入射之光的反射率比低反射區域更高即可，其構成並無特別限定。在高反射區域中的光的波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率為60%以上，其中又宜為80%以上，且特別宜為90%以上。例如，圖1中的高反射區域12具有布置於基材1之上的金屬鉻膜2，且藉由金屬鉻膜來反射光。
(4)製造方法 本實施形態之光學尺之製造方法雖然沒有特別限定，但可以藉由選擇性蝕刻或剝離(lift-off)來製造。具體而言，是在基材上藉由例如濺鍍法等來形成金屬鉻膜，且之後形成氮化鉻膜以及氧化鉻膜。接著，可以藉由光刻及蝕刻來將氮化鉻膜以及氧化鉻膜圖案化，而製造圖1所示之光學尺。
又，作為另外的方法，為在基材上形成金屬鉻膜後，於金屬鉻膜上形成阻劑圖案(resist pattern)，並使用濺鍍法等公知的真空製膜法來形成氮化鉻膜以及氧化鉻膜。之後，可以藉由以下方法來形成：藉由去除阻劑圖案來將形成於阻劑圖案正上方之氮化鉻膜、氧化鉻膜剝離，而得到氮化鉻膜以及氧化鉻膜之圖案。
(5)變形例1 圖2是顯示本實施形態之編碼器用反射型光學尺之另一例的概略剖面圖。圖2所示之本實施形態的光學尺10是在基材1上交互地配置有高反射區域12與低反射區域11。於基材1上已將高反射金屬膜5以及保護膜6依如此之順序來形成。
高反射區域12會藉由上述高反射金屬膜5來反射光。另一方面，低反射區域11在上述保護膜5上形成有低反射部20，前述低反射部20具有金屬鉻膜2、與在金屬鉻膜2上以任意順序形成之氧化鉻膜4以及氮化鉻膜3。
(i)高反射金屬膜 作為上述高反射金屬膜，宜為由具有高反射率之金屬所構成，可列舉例如銀、鋁、銠、鉻及以這些金屬作為主成分之合金等。又，作為特別在近紅外區域中反射率高的金屬膜，可列舉金、銅及以這些金屬作為主成分之合金等。
(ii)保護膜 在上述高反射金屬膜具有容易遭受腐蝕之性質的情況下，宜在高反射金屬膜上形成保護膜。作為保護膜，可以採用和作為一般的光學功能構件之保護膜來使用之材料同樣的材料，可列舉例如感光性聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂以及丙烯酸樹脂等之光硬化型樹脂或熱硬化型樹脂、以及無機材料等。又，作為其他的材料，可列舉聚合起始劑或各種添加劑等。關於保護膜之厚度，可以適當選擇。又，關於保護膜之形成方法，可以列舉例如旋轉塗佈法、模塗佈法等公知的塗佈方法。
(6)變形例2 圖3(a)、(b)是顯示本實施形態之編碼器用反射型光學尺之另一例的概略剖面圖。圖3(a)所示之本實施形態的光學尺10是在包含基材1、金屬鉻膜2、與在金屬鉻膜2上以任意順序形成之氮化鉻膜3以及氧化鉻膜4的積層體上，形成有已形成為圖案狀之金屬鉻膜9之態樣。
圖3(b)是在上述積層體上形成有已形成為圖案狀之高反射金屬膜5之態樣。圖3所示之光學尺在基材1上交互地配置有高反射區域12與低反射區域11，且高反射區域12具有形成為圖案狀之金屬鉻層9或高反射金屬膜5，並以金屬鉻層9或高反射金屬膜5來反射光。低反射區域11包含低反射部20，並藉由低反射部20來反射光，前述低反射部20具有形成於基材1上之金屬鉻膜2、與在金屬鉻膜2上以任意順序形成之氮化鉻膜3以及氧化鉻膜4。如圖3(b)所示，在高反射金屬膜5具有容易遭受腐蝕之性質的情況下，在高反射金屬膜5上亦可形成有保護膜6。此時，可以藉由將高反射金屬膜圖案化時所使用之的阻劑直接留下而當作保護膜6。另一方面，金屬鉻膜因為對腐蝕的耐受性優異，所以在已形成為圖案狀之金屬鉻膜9上亦可未形成有保護膜。
(7)S/N比 如上述，本實施形態之編碼器用反射型光學尺由於會變得可將低反射區域的反射率降低，所以可將以下述式所表示之S/N比變高。 S/N比=高反射區域的反射率/低反射區域的反射率 再者，上述式中的高反射區域的反射率、以及低反射區域的反射率是表示在同一波長下的反射率。
在本實施形態中，可將上述S/N比設為6以上，其中又宜設為15以上，較佳為100以上，特別佳為200以上。 關於上述S/N比之值的依據，會在後述之實施例中顯示。
(8)光學尺 本揭示中的光學尺可為旋轉編碼器用，亦可為線性編碼器用。
B.編碼器(第一實施形態) 在本揭示中，提供一種反射型光學式編碼器，其特徵在於具備：上述之編碼器用反射型光學尺；光源，將波長λ之光照射於上述編碼器用反射型光學尺；及光檢測器，檢測上述光源自上述編碼器用反射型光學尺反射的反射光。
圖7(a)是顯示本揭示之反射型光學式編碼器之一例的概略立體圖，圖7(b)是具備圖1(a)之包含低反射區域11的光學尺10之光學式編碼器的概略剖面圖。本揭示中的反射型光學式編碼器100包含上述之編碼器用反射型光學尺10，此外，包含光源31與光檢測器32。 此外，亦可在光檢測器32與編碼器用反射型光學尺10之間包含固定狹縫33。藉由設置固定狹縫33，光檢測器32所接收之光量的變化會變大，而可使檢測靈敏度提升。固定狹縫33亦可設置在光源31與編碼器用反射型光學尺10之間。
本揭示中的反射型光學式編碼器100因為在高反射區域中的反射率和在低反射區域中的反射率之差較大，所以可以防止光檢測器32的誤檢測。其結果，在反射型光學式編碼器100中，光學尺10的讀取較容易，而具有良好的編碼器特性。圖7雖然是旋轉編碼器，但也可為線性編碼器。以下，針對本揭示之編碼器用反射型光學尺來詳細地說明。
(1)編碼器用反射型光學尺 作為編碼器用反射型光學尺，因為和在上述之「A.編碼器用反射型光學尺(第一實施形態)」之事項中所說明的光學尺是同樣的，所以省略在此的說明。
(2)光源 作為光源，可為例如LED(發光二極體)或雷射等。從光源照射之光L1的波長λ處於例如綠色~紅外(500~1000nm左右)區域。 本揭示中的光學尺中的低反射區域可降低這些波長區域之光的反射率，且特別在將紅色~紅外(600~1000nm左右)區域之光的反射率降低會更加有效。
光L1對光學尺10的入射角為例如5°以上且45°以下。 如圖7(b)所示，入射角θ是基材的表面之垂直線P與來自光源之光L1的射出方向所形成的角度。
(3)光檢測器 光檢測器會檢測經光學尺反射之光L2。光檢測器包含例如光電二極體、或拍攝元件等光接收元件(例如光電轉換元件)。
C.編碼器用反射型光學尺(第二實施形態) 本實施形態之編碼器用反射型光學尺在透明基材上交互地配置有高反射區域與低反射區域，前述編碼器用反射型光學尺的特徵在於：上述低反射區域包含光反射部，前述光反射部具有在上述透明基材上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜、與形成在上述氧化鉻膜或上述氮化鉻上之金屬鉻膜，上述高反射區域為：從上述編碼器用反射型光學尺之上述透明基材側入射之光之反射率會比上述低反射區域更高。
本揭示中的第二實施形態是光從光學尺的透明基材側入射之情況下的實施形態。在這樣的實施形態的光學尺中，因為作為低反射區域，而包含光反射部，且前述光反射部具有從透明基材側以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜、與金屬鉻膜之3層構造，並藉由光反射部來反射光，所以可以讓從透明基材側入射之光在低反射區域之在波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率下降至10%以下，且較佳是下降至5%以下，而可以讓在高反射區域的反射率與在低反射區域的反射率之差變大。
另一方面，在包含金屬鉻膜與氧化鉻膜之2層構造、金屬鉻膜與氮化鉻膜之2層構造、其他的金屬膜與氧化鉻膜以及氮化鉻膜的至少一者之組合的光反射部中，並無法將低反射區域的反射率充分地降低。
並且，只要僅準備金屬鉻，便可藉由利用反應性濺鍍等之作法而容易地形成氧化鉻膜以及氮化鉻膜。此外，和氧化矽膜比較，也可以容易地進行高精細的圖案。
此外，因為反射面被玻璃所覆蓋，所以具有以下優點：難以遭受來自外部之損傷，又，反射面的洗淨較容易。
在本說明書中，所謂的「在透明基材上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜、與形成於氧化鉻膜或氮化鉻上的金屬鉻膜」意指：從透明基材側起，可依氧化鉻膜、氮化鉻膜及金屬鉻膜之順序來形成，亦可依氮化鉻膜、氧化鉻膜及金屬鉻膜之順序來形成。
圖4(a)、(b)是顯示本實施形態之編碼器用反射型光學尺之一例的概略剖面圖。圖4(a)、(b)所示之本實施形態的光學尺50在透明基材7上交互地配置有高反射區域22與低反射區域21。高反射區域22具有形成於透明基材上之金屬鉻膜2，並藉由金屬鉻膜2來反射光。在圖4(a)中，低反射區域21具有第一規格的光反射部20A，前述第一規格的光反射部20A是由形成於透明基材7上之氧化鉻4、配置於氧化鉻膜4上之氮化鉻膜3、與配置於氮化鉻膜3上之金屬鉻膜2所構成。另一方面，在圖4(b)中，低反射區域21具有第二規格的光反射部20B，前述第二規格的光反射部20B是由形成於透明基材7上之氮化鉻3、配置於氮化鉻膜3上之氧化鉻膜4、與配置於氧化鉻膜4上之金屬鉻膜2所構成。在圖4(c)中，在透明基材7之和光反射部相反之側配置有抗反射膜8。
(1)低反射區域 低反射區域只要具有光反射部即可。光反射部是由在透明基材上以任意順序形成之氧化鉻膜以及氮化鉻膜、與形成於上述氧化鉻膜或上述氮化鉻上之金屬鉻膜所構成。具體而言，是從透明基材側起，將氧化鉻膜、氮化鉻膜、金屬鉻膜依如此之順序來配置之構成(第一規格的光反射部)、或將氮化鉻膜、氧化鉻膜、金屬鉻膜依如此之順序來配置之構成(第二規格的光反射部)，而配置成在光學尺中金屬鉻膜會和透明基材成為相反側。 在本實施形態中，由於第一規格的光反射部可讓低反射區域形成為更加低反射，因而較佳。
(i)第一規格的光反射部 本規格中的光反射部是從透明基材側起，將氧化鉻膜、氮化鉻膜、金屬鉻膜依如此之順序來配置之構成。氧化鉻膜、氮化鉻膜、金屬鉻膜之組成或形成方法，因為設為和在上述之「A.編碼器用反射型光學尺(第一實施形態)之(1)低反射區域的(i)第一規格的低反射部」之事項中所說明的內容同樣，所以省略在此的說明。
(a)氧化鉻膜 本規格的氧化鉻膜是形成於透明基材上。本規格的氧化鉻膜的膜厚雖然沒有特別限定，但例如宜在5nm~100nm的範圍內，尤以在10nm~80nm的範圍內為佳。這是出於以下之理由：若在上述範圍內，比起在範圍外之情況，可以更降低在低反射區域中的反射率，此外，變得更容易將綠色~紅外(500~1000nm左右)區域之整個區域中的反射率降低。
(b)氮化鉻膜 本規格的氮化鉻膜是配置於氧化鉻膜與金屬鉻膜之間。氮化鉻膜的膜厚TN 雖然沒有特別限定，但宜在10nm~100nm的範圍內，尤以在15nm~80nm的範圍內為佳。 又，較佳的是，在和氧化鉻膜的膜厚TO 之關係中，在波長為850nm的情況下，TN 與TO 之合計為30nm以上，在波長為550nm的情況下，TN 與TO 之合計為20nm以上。此外，為了容易將綠色~紅外(500~1000nm左右)區域之整個區域中的反射率降低，宜在20nm~80nm的範圍內。
(c)金屬鉻膜 本規格的金屬鉻膜是形成於氮化鉻膜之和氧化鉻相反之側。在金屬鉻膜之和氮化鉻膜相反之側亦可配置保護膜，亦可不配置。金屬鉻膜的膜厚並沒有特別限定，因為可以設為和在上述之「A.編碼器用反射型光學尺(第一實施形態)之(1)低反射區域的(i)第一規格的低反射部」之事項中所說明的內容同樣，所以省略在此的說明。
(ii)第二規格的光反射部 本規格的光反射部是從透明基材側起，將氮化鉻膜、氧化鉻膜、金屬鉻膜依如此之順序來配置之構成。氮化鉻膜、氧化鉻膜、金屬鉻膜之組成或形成方法，因為設為和在上述之「A.編碼器用反射型光學尺(第一實施形態)之(1)低反射區域的(i)第一規格的低反射部」之事項中所說明的內容同樣，所以省略在此的說明。
(a)氮化鉻膜 本規格的氮化鉻膜是配置於氧化鉻膜與透明基材之間。氮化鉻膜的膜厚雖然沒有特別限定，但宜在5nm~80nm的範圍內、尤以在10nm~60nm的範圍內為佳。 又，較佳的是，在和氧化鉻膜的膜厚TO 之關係中，在波長為850nm的情況下，TN 與TO 之合計為30nm以上，在波長為550nm的情況下，TN 與TO 之合計為15nm以上。此外，為了容易將綠色~紅外(500~1000nm左右)區域之整個區域中的反射率降低，氮化鉻膜的膜厚宜在5nm~40nm的範圍內。
(b)氧化鉻膜 本規格的氧化鉻膜是形成於透明基材上。氧化膜的膜厚並沒有特別限定，宜在5nm~80nm的範圍內，尤以在10nm~60nm的範圍內為佳。此外，為了容易將綠色~紅外(500~1000nm左右)區域之整個區域中的反射率降低，氧化鉻膜的膜厚宜在10nm~45nm的範圍內。
(c)金屬鉻膜 本規格的金屬鉻膜是形成於氧化鉻膜之和基材相反之側。於金屬鉻膜之和氧化鉻膜相反之側亦可配置保護膜，亦可不配置。 金屬鉻膜的膜厚並沒有特別限定，因為可以設為和在上述之「A.編碼器用反射型光學尺(第一實施形態)之(1)低反射區域的(i)第一規格的低反射部」之事項中所說明的內容同樣，所以省略在此的說明。
(2)高反射區域 本實施形態中的高反射區域只要從編碼器用反射型光學尺的透明基材側入射之光的反射率比低反射區域更高即可，其構成並無特別限定。 在高反射區域中的在光的波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率為60%以上，其中又宜為80%以上，且特別宜為90%以上。例如，圖4(a)、(b)中的高反射區域具有布置於透明基材之上之金屬鉻膜，且藉由透明基材及金屬鉻膜來反射光。
(3)透明基材 作為透明基材，對於波長區域550nm~950nm之全光線透射率宜為80%以上，其中又宜為85%以上，尤其宜為90%以上。透明基材之厚度，只要為可顯示所期望之光學透通性的厚度即可，例如宜在0.1mm~2.0mm的範圍內。
具體而言，可使用玻璃、透明樹脂基板等。其中又以玻璃為宜。這是出於以下之理由：玻璃具高強度，且線膨脹係數小，而可以抑制伴隨於使用環境的溫度變化之尺寸變化。作為透明樹脂基板，可列舉由選自以下之透明樹脂材料所構成之基板：聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、環氧樹脂、聚矽氧樹脂、酚醛樹脂等。
(4)抗反射膜 在本實施形態中，如圖4(c)所示，亦可在透明基材7上設置抗反射膜8。藉由設置抗反射膜，可以更加降低在低反射區域中的反射率，且可以將自光學尺反射的反射光所造成之影像的對比提高。
作為抗反射膜，只要可發揮預定的抗反射功能即可，可為有機層亦可為無機層。例如，可列舉SiO2 或MgF2 、Al2 O3 、TiO3 等之低折射性的薄膜。又，可以做成將由高折射率物質所構成之薄膜(以下作為高折射率膜)、與由折射率比上述高折射率物質更低之低折射率物質所構成之薄膜(以下作為低折射率膜)交互地積層而成之多層膜。不過，會將低折射率膜形成在上述多層膜之最靠近視覺辨識側。再者，上述多層膜中的薄膜數及各薄膜的折射率並沒有特別限定。
(5)製造方法 本實施形態之光學尺之製造方法雖然沒有特別限定，但可以藉由選擇性蝕刻或剝離(lift-off)來製造。具體而言，可以在透明基材上，藉由例如濺鍍法等形成氮化鉻膜以及氧化鉻膜，並藉由光刻及蝕刻來圖案化，之後，從圖案狀的氮化鉻膜以及氧化鉻膜之上形成金屬鉻膜，藉此來製造圖4所示之光學尺。 又，上述圖案化也可以藉由剝離來進行。
(6)變形例1 圖5(a)、(b)是顯示本實施形態之編碼器用反射型光學尺之一例的概略剖面圖。圖5所示之本實施形態的光學尺50中的低反射區域21具有光反射部20，前述光反射部20是由在上述透明基材7上以任意順序形成之氧化鉻膜4以及氮化鉻膜3、與形成在上述氧化鉻膜或上述氮化鉻上之金屬鉻膜2所構成。高反射區域22具有形成於透明基材上之高反射金屬膜5，並以透明基材7與高反射金屬膜5來反射光。如圖5(b)所示，在高反射金屬膜5具有容易遭受腐蝕之性質的情況下，宜在高反射金屬膜5上形成保護膜6。又，亦可於透明基材7之和光反射部20相反之側設置抗反射膜8。
(7)變形例2 圖6(a)、(b)、(c)是顯示本實施形態的編碼器用反射型光學尺之其他例的概略剖面圖。圖6(a)所示之本實施形態的光學尺50為：低反射區域21具有光反射部，前述光反射部是由在上述透明基材7上以任意順序形成之氧化鉻膜4以及氮化鉻膜3、與形成於上述氧化鉻膜或上述氮化鉻上之金屬鉻膜2所構成。高反射區域22具有在透明基材上形成為圖案狀之金屬鉻膜9。又，圖6(b)是高反射區域22具有在透明基材上形成為圖案狀之高反射金屬膜5之情況。又，亦可在圖6(a)、(b)的透明基板7之和光反射部20相反之側設置抗反射膜8(圖6(c))。藉由設置抗反射膜，可以更加將自光學尺反射的反射光所造成之影像的對比提高。此外，亦可在金屬鉻膜2之和氮化鉻膜3以及氧化鉻膜4相反之側設置保護膜。
(8)S/N比 如上述，本實施形態之編碼器用反射型光學尺由於會變得可將低反射區域的反射率降低，所以可將以下述式所表示之S/N比變高。 S/N比=高反射區域的反射率/低反射區域的反射率 再者，上述式中的高反射區域的反射率、以及低反射區域的反射率是表示在同一波長下的反射率。
在本實施形態中，可將上述S/N比設為6以上，其中又宜設為15以上、較佳為100以上、特別佳為200以上。 關於上述S/N比之值的依據，會在後述之實施例中顯示。
D.光學式編碼器(第二實施形態) 在本揭示中，提供一種反射型光學式編碼器，其特徵在於具備：上述之編碼器用反射型光學尺；光源，將波長λ之光照射於上述編碼器用反射型光學尺；及光檢測器，檢測上述光源自上述編碼器用反射型光學尺反射的反射光。
(1)編碼器用反射型光學尺 作為編碼器用反射型光學尺，因為和在上述之「C.編碼器用反射型光學尺(第二實施形態)」之事項中所說明的光學尺是同樣的，所以省略在此的說明。
(2)光源以及光檢測器 作為光源以及光檢測器，因為和在上述之「B.編碼器用反射型光學尺(第一實施形態)」之事項中所說明的光源以及光檢測器是同樣的，所以省略在此的說明。
E.編碼器用反射型光學尺(第三實施形態) 本實施形態之編碼器用反射型光學尺在透明基材上交互地配置有高反射區域與低反射區域，前述編碼器用反射型光學尺之特徵在於：上述低反射區域具有積層至少3層無機層而構成之低反射部，上述低反射區域中的反射率為5%以下，上述高反射區域積層至少1層無機層而構成，上述高反射區域中的反射率為60%以上，且以下述式所表示之值為6以上。 S/N比=高反射區域的反射率/低反射區域的反射率 再者，上述式中的高反射區域的反射率、以及低反射區域的反射率是表示在同一波長下的反射率。
構成本實施形態揭示中的低反射區域之低反射部是積層有至少3層無機層之低反射部。作為這樣的無機層，可為金屬層，亦可為金屬氧化物、金屬氮化物等之金屬化合物。 作為構成這樣的無機層之材料，可以列舉例如金屬鉻、氧化鉻、氮化鉻、氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氟化鎂等。
上述低反射區域中的波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率為5%以下，且特別宜為1%以下。 又，針對上述高反射區域之構成並沒有特別限定，只要波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率成為60%以上即可。例如，可以列舉在上述「A.編碼器用反射型光學尺(第一實施形態)」以及「C.編碼器用反射型光學尺(第二實施形態)」中所說明之構成等。
上述高反射區域中的波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率為60%以上，且特別宜為80%以上，其中又以90%&以上為佳。 本實施形態中的S/N比只要為6以上即可，其中又宜為15以上，較佳為100以上，特別佳為200以上。
本發明並非限定於上述實施形態之發明。上述實施形態僅是例示，只要是具有和本發明的申請專利範圍所記載之技術思想實質上相同的構成、並發揮同樣的作用效果之實施形態，任何實施形態皆可包含在本發明的技術範圍中。 [實施例]
以下顯示實施例以及比較例來進一步詳細地說明本發明。 (實施例1) 在第一實施形態中低反射部為第一規格的情況下(圖1(a))，改變低反射部20的氧化鉻膜4以及氮化鉻膜3的膜厚(金屬鉻膜2的膜厚設定：100nm)，並藉由模擬來計算出從和玻璃(基材1)相反之側將波長850nm之光L1入射至低反射區域11之情況下的反射率。將結果顯示於圖8(a)。圖8中，△為反射率20%以下，○為反射率10%以下，◎為反射率5%以下。 於圖8(b)顯示：在氧化鉻膜的膜厚為50nm、氮化鉻膜的膜厚為30nm、金屬鉻膜的膜厚為100nm的情況下之反射率的波長相依性。
在實施例1中，配置有金屬鉻膜2之高反射區域中的反射率(波長850nm)為64.1%。並且，經將各層之膜厚調製成上述值之低反射區域中的反射率(波長850nm)為0.3%。 此情況下的S/N比為214。
另一方面，取代上述金屬鉻膜2而配置有銀來作為高反射金屬膜之高反射區域中的反射率(波長850nm)為91.1%。 此情況下的S/N比為304。
(實施例2) 在第二實施形態中低反射部為第一規格的情況下(圖4(a))，改變低反射部20的氧化鉻膜以及氮化鉻膜的膜厚(金屬鉻膜的膜厚設定：100nm)，並藉由模擬來計算出從透明基材(玻璃)將波長850nm之光入射至低反射區域之情況下的反射率。將結果顯示於圖9(a)。又，於圖9(b)顯示：在氧化鉻膜的膜厚為25nm、氮化鉻膜的膜厚為45nm、金屬鉻膜的膜厚為100nm的情況下之反射率的波長相依性。又，在此的金屬鉻膜的膜厚是表示低反射區域21中的膜厚，並且表示配置於低反射區域21中的氮化鉻3之和氧化鉻4為相反側的表面之金屬鉻2的膜厚。
在實施例2中，配置有金屬鉻膜2之高反射區域中的反射率(波長850nm)為70.0%。並且，經將各層之膜厚調製成上述值之低反射區域中的反射率(波長850nm)為4.1%。 此情況下的S/N比為17。
另一方面，取代上述金屬鉻膜2而配置有銀來作為高反射金屬膜之高反射區域中的反射率(波長850nm)為97.0%。 此情況下的S/N比為24。
(實施例3) 在第一實施形態中低反射部為第二規格的情況下(圖1(b))，改變低反射部的氧化鉻膜以及氮化鉻膜的膜厚(金屬鉻膜的膜厚設定：100nm)，並藉由模擬來計算出從和玻璃相反之側將波長850nm之光入射至低反射區域之情況下的反射率。將結果顯示於圖10(a)。於圖10(b)顯示：在氧化鉻膜的膜厚為20nm、氮化鉻膜的膜厚為40nm、金屬鉻膜的膜厚為100nm的情況下之反射率的波長相依性。
在實施例3中，配置有金屬鉻膜2之高反射區域中的反射率(波長850nm)為64.1%。並且，經將各層之膜厚調製成上述值之低反射區域中的反射率(波長850nm)為0.6%。 此情況下的S/N比為107。
另一方面，取代上述金屬鉻膜2而配置有銀來作為高反射金屬膜之高反射區域中的反射率(波長850nm)為91.1%。 此情況下的S/N比為152。
(實施例4) 在第二實施形態中低反射部為第二規格的情況下(圖4(b))，改變低反射部的氧化鉻膜以及氮化鉻膜的膜厚(金屬鉻膜的膜厚設定：100nm)，並藉由模擬來計算出從玻璃側將波長850nm之光入射至低反射區域之情況下的反射率。將結果顯示於圖11(a)。又，於圖11(b)顯示：在氧化鉻膜的膜厚為40nm、氮化鉻膜的膜厚為20nm、金屬鉻膜的膜厚為100nm的情況下之反射率的波長相依性。再者，在此的金屬鉻膜的膜厚是表示低反射區域21中的膜厚，並且表示配置於低反射區域21中的氧化鉻4之和氮化鉻3為相反側的表面之金屬鉻2的膜厚。
在實施例4中，配置有金屬鉻膜2之高反射區域中的反射率(波長850nm)為70.0%。並且，經將各層之膜厚調製成上述值之低反射區域中的反射率(波長850nm)為4.1%。 此情況下的S/N比為17。
另一方面，取代上述金屬鉻膜2而配置有銀來作為高反射金屬膜之高反射區域中的反射率(波長850nm)為97.0%。 此情況下的S/N比為24。
(比較例1) 如圖12(b)所示，在玻璃51上形成薄膜多層膜來作為低反射區域，其中前述薄膜多層膜依序具有金屬鉻膜52以及氮化鉻膜53，在此情況下，因應於氮化鉻的膜厚(橫軸)以模擬方式計算出此情況下之從和玻璃相反之側入射之光的低反射區域的反射率(縱軸)。波長設為550nm、650nm、750nm、850nm。將金屬鉻膜的膜厚在100nm的情況下之結果顯示於圖12(a)。
(比較例2) 如圖13(b)所示，在玻璃51上形成薄膜多層膜來作為低反射區域，其中前述薄膜多層膜依序具有金屬鉻膜52以及氧化鉻膜54，在此情況下，因應於氧化鉻的膜厚(橫軸)對從與玻璃相反之側入射之光的低反射區域的反射率(縱軸)進行了模擬。將金屬鉻膜的膜厚在100nm的情況下之結果顯示於圖13(a)。
(比較例3) 如圖14(b)所示，在玻璃51上形成薄膜多層膜來作為低反射區域，其中前述薄膜多層膜依序具有氮化鉻膜53以及金屬鉻膜52，在此情況下，因應於氮化鉻的膜厚(橫軸)對從玻璃側入射之光的低反射區域的反射率(縱軸)進行了模擬。將金屬鉻膜的膜厚在100nm的情況下之結果顯示於圖14(a)。
(比較例4) 如圖15(b)所示，在玻璃51上形成薄膜多層膜來作為低反射區域，其中前述薄膜多層膜依序具有氧化鉻膜54以及金屬鉻膜52，在此情況下，因應於氧化鉻的膜厚(橫軸)對從玻璃側入射之光的低反射區域的反射率(縱軸)進行了模擬。將金屬鉻膜的膜厚在100nm的情況下之結果顯示於圖15(a)。
根據實施例1~實施例4之結果，已知：可使低反射區域中的反射率降低為10%以下，且可格外地降低為5%以下。另一方面，根據比較例1~4的結果，相較於實施例，並無法充分地降低反射率。又，在實施例1、3中暗示有以下情形：反射率變化之波長相依性很小。
1:基材 2,52:金屬鉻膜 3,53:氮化鉻膜 4,54:氧化鉻膜 5:高反射金屬膜 6:保護膜 7:透明基材 8:抗反射膜 9:金屬鉻膜(圖案狀之金屬鉻膜) 10,50:光學尺 11:低反射區域(第一實施形態) 12:高反射區域(第一實施形態) 20:低反射部(光反射部) 20A:第一規格的低反射部(第一規格的光反射部) 20B:第二規格的低反射部(第二規格的光反射部) 21:低反射區域(第二實施形態) 22:高反射區域(第二實施形態) 31:光源 32:光檢測器 33:固定狹縫 51:玻璃 100:反射型光學式編碼器 L1:光(光源之光) L2:反射之光 P:垂直線 θ:入射角
圖1是顯示本揭示之編碼器用反射型光學尺(第一實施形態)之一例的概略剖面圖。 圖2是顯示本揭示之編碼器用反射型光學尺(第一實施形態)之一例的概略剖面圖。 圖3是顯示本揭示之編碼器用反射型光學尺(第一實施形態)之一例的概略剖面圖。 圖4是顯示本揭示之編碼器用反射型光學尺(第二實施形態)之一例的概略剖面圖。 圖5是顯示本揭示之編碼器用反射型光學尺(第二實施形態)之一例的概略剖面圖。 圖6是顯示本揭示之編碼器用反射型光學尺(第二實施形態)之一例的概略剖面圖。 圖7是顯示本揭示之反射型光學式編碼器之一例的概略立體圖以及概略剖面圖。 圖8是顯示實施例1之模擬結果的表以及圖形。 圖9是顯示實施例2之模擬結果的表以及圖形。 圖10是顯示實施例3之模擬結果的表以及圖形。 圖11是顯示實施例4之模擬結果的表以及圖形。 圖12是顯示比較例1之模擬結果的圖形以及低反射區域的概略剖面圖。 圖13是顯示比較例2之模擬結果的圖形以及低反射區域的概略剖面圖。 圖14是顯示比較例3之模擬結果的圖形以及低反射區域的概略剖面圖。 圖15是顯示比較例4之模擬結果的圖形以及低反射區域的概略剖面圖。
1:基材
2:金屬鉻膜
3:氮化鉻膜
4:氧化鉻膜
10:光學尺
11:低反射區域(第一實施形態)
12:高反射區域(第一實施形態)
20:低反射部(光反射部)
20A:第一規格的低反射部(第一規格的光反射部)
20B:第二規格的低反射部(第二規格的光反射部)
L1:光源之光(光)
L2:反射之光
P:垂直線
θ:入射角

Claims (15)

  1. 一種編碼器用反射型光學尺，是在基材上交互地配置有高反射區域與低反射區域之編碼器用反射型光學尺， 前述低反射區域包含低反射部，前述低反射部具有已配置於前述基材的一邊的表面之金屬鉻膜、與在前述金屬鉻膜之和前述基材為相反側的表面以任意順序配置之氧化鉻膜以及氮化鉻膜， 前述高反射區域為：從前述編碼器用反射型光學尺之和前述基材相反之側入射之光的反射率會比前述低反射區域更高。
  2. 如請求項1之編碼器用反射型光學尺，其中前述低反射區域的最表面為前述氧化鉻膜或前述氮化鉻膜。
  3. 如請求項1之編碼器用反射型光學尺，其中前述低反射區域具有：前述金屬鉻膜、配置於前述金屬鉻膜之和前述基材為相反側的表面之前述氮化鉻膜、及配置在前述氮化鉻膜之和前述金屬鉻膜為相反側的表面之前述氧化鉻膜。
  4. 如請求項1之編碼器用反射型光學尺，其中前述高反射區域具有形成於前述基材上之前述金屬鉻膜。
  5. 如請求項1之編碼器用反射型光學尺，其中前述高反射區域具有形成於前述基材上之金屬銀膜或以銀作為主成分之銀合金膜。
  6. 如請求項1之編碼器用反射型光學尺，其中前述高反射區域之波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率為60%以上，且以下述式所表示之S/N比之值為100以上， S/N比=高反射區域的反射率/低反射區域的反射率。
  7. 一種反射型光學式編碼器，其特徵在於具備： 如請求項1至6中任一項之編碼器用反射型光學尺； 光源，將光照射於前述編碼器用反射型光學尺之配置有前述低反射部之側的表面；及 光檢測器，檢測前述光源自前述編碼器用反射型光學尺反射的反射光。
  8. 一種編碼器用反射型光學尺，是在透明基材上交互地配置有高反射區域與低反射區域之編碼器用反射型光學尺， 前述低反射區域包含光反射部，前述光反射部具有在前述透明基材的一邊的表面以任意順序配置之氧化鉻膜以及氮化鉻膜、與配置在前述氧化鉻膜或前述氮化鉻膜之和前述基材為相反側的表面之金屬鉻膜， 前述高反射區域為：從前述編碼器用反射型光學尺之前述透明基材側入射之光的反射率會比前述低反射區域更高。
  9. 如請求項8之反射型光學式編碼器用反射型光學尺，其中前述低反射區域具有：配置在前述透明基材的一邊的表面之前述氧化鉻膜、配置在前述氧化鉻膜之和前述透明基板為相反側的表面之前述氮化鉻膜、及配置在前述氮化鉻膜之和前述氧化鉻膜相反側的表面之前述金屬鉻膜。
  10. 如請求項8之編碼器用反射型光學尺，其中前述高反射區域具有配置在前述透明基材之配置有前述光反射部之側的表面之前述金屬鉻膜。
  11. 如請求項8之編碼器用反射型光學尺，其中前述高反射區域具有配置在前述透明基材之配置有前述光反射部之側的表面之金屬銀膜或以銀作為主成分之銀合金膜。
  12. 如請求項8之編碼器用反射型光學尺，其中前述高反射區域之波長區域550nm~950nm的範圍內之任何波長下的反射率為60%以上，且以下述式所表示之S/N比之值為15以上， S/N比=高反射區域的反射率/低反射區域的反射率。
  13. 一種反射型光學式編碼器，其特徵在於具備： 如請求項8至12中任一項之編碼器用反射型光學尺； 光源，將光照射於前述編碼器用反射型光學尺之和配置有前述光反射部之側為相反側的表面；及 光檢測器，檢測前述光源自前述編碼器用反射型光學尺反射的反射光。
  14. 一種編碼器用反射型光學尺，是在透明基材上交互地配置有高反射區域與低反射區域之編碼器用反射型光學尺， 前述低反射區域具有積層至少3層無機層而構成之低反射部，前述低反射區域中的反射率為5%以下， 前述高反射區域積層至少1層無機層而構成，前述高反射區域中的反射率為60%以上， 且以下述式所表示之S/N比之值為6以上， S/N比=高反射區域的反射率/低反射區域的反射率。
  15. 如請求項14之編碼器用反射型光學尺，其中前述S/N比之值為15以上。
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