WO2008059748A1 - Codeur - Google Patents

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WO2008059748A1
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WO
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signal
encoder
light
signals
illumination light
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French (fr)
Inventor
Susumu Makinouchi
Toru Imai
Akihiro Watanabe
Original Assignee
Nikon Corporation
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    • 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
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    • 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
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    • G01D5/347—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 using displacement encoding scales
    • G01D5/34746—Linear encoders
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms

Definitions

  • the present invention relates to an encoder, and more particularly to an encoder that optically detects position information of a moving body.
  • a scan-type encoder illumination light passing through a moving scale is received by a light receiving element, and two or more different phase signals are generated from an output signal output from the light receiving element.
  • a process for detecting the position information of the moving scale (hereinafter simply referred to as “! /,”) Is performed based on the above (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 US Pat. No. 6,639,686
  • the present invention is a photoelectric encoder that detects positional information of a moving body using interference of illumination light emitted from a light source, and is fixed to the moving body and arranged in a moving direction of the moving body.
  • a scale having a patterned pattern; and an optical system that irradiates the scale with illumination light and generates outgoing light including two or more different phase information; and receives the outgoing light and applies the phase information to the phase information, respectively.
  • An encoder comprising: a signal generation device that generates a corresponding signal; and an output device that outputs position information of the moving body based on the signal generated by the signal generation device.
  • the signal generation circuit generates a signal (phase signal) according to the phase information based on the emitted light including two or more different phase information.
  • output device Generates and outputs position information of the moving body based on the phase signal. Therefore, it is possible to obtain substantially the same effect as when the degree of modulation of the illumination light is increased by performing predetermined processing on each phase signal.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an encoder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an encoder 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the encoder 10 is a so-called diffraction interference type encoder, and is a linear encoder that detects the moving direction, moving amount, or displacement of a moving body moving in a predetermined direction (X-axis direction). is there.
  • the encoder 10 includes a light source 12, an actuator 16, a collimator lens 18, an index scale 20, a pair of reflecting mirrors 22A and 22B, a moving scale 24, a light receiving element 26, and a control circuit. It has 30.
  • the actuator 16 is made of, for example, a piezoelectric element, and is disposed on the X side of the light source 12.
  • the actuator 16 periodically vibrates the light source 12 in the X-axis direction based on the drive signal supplied from the control circuit 30.
  • the collimator lens 18 is disposed below the light source 12 and shapes the illumination light emitted from the light source 12 into parallel light.
  • the index scale 20 is disposed below the collimator lens 18.
  • the index scale 20 is a transmissive phase grating in which a diffraction grating having a periodic direction in the X-axis direction is formed.
  • a plurality of diffracted lights are generated.
  • out of the diffracted light it is emitted at the index scale 20.
  • the generated ⁇ 1st order diffracted light is shown.
  • the diffracted light generated on the + X side is defined as the + 1st order diffracted light
  • the diffracted light generated on the X side is defined as the first order diffracted light.
  • Each of the reflection mirrors 22A and 22B is arranged below the index scale 20 at a position spaced apart from the optical axis of the collimator lens 18 by a predetermined distance in the X direction and the + X direction, in a state of facing each other. Yes.
  • the reflecting mirrors 22A and 22B deflect the first-order diffracted light and the + first-order diffracted light generated at the index scale 20 toward the moving scale 24, respectively.
  • the ⁇ first-order diffracted light generated by the index scale 20 is incident on the moving scale 24 in a state where at least a part thereof overlaps with each other.
  • the moving scale 24 is disposed below the reflecting mirrors 22A and 22B so as to be movable in the X-axis direction.
  • the moving scale 24 is a transmission type phase grating in which a diffraction grating having a periodic direction in the X-axis direction is formed. Further, the lattice pitch p of the diffraction grating formed on the moving scale 24 is slightly shifted from the grating pitch of the phase grating formed on the index scale 20. Then, the + 1st-order diffracted light and the first-order diffracted light generated by the index scale 20 are incident on the light receiving element 26 while being interfered with each other by being subjected to ⁇ 1st-order diffraction by the moving scale 24.
  • the light receiving element 26 is arranged below the moving scale 24! /.
  • the light receiving element 26 has four light receiving portions 26a, 26b, 26c, and 26d provided in accordance with interference fringes formed by interference of illumination light passing through the moving scale 24. Then, photoelectric conversion signals I, 1, 1, 1 corresponding to the intensity of illumination light incident on each of the light receiving portions 26a to 26d are output. These photoelectric conversion signals I to 1 are obtained by the following equation (1) because the actuator 16 is vibrated as described above.
  • the control circuit 30 includes a light source driving circuit 31, an actuator driving circuit 32, and a modulation degree control.
  • a circuit 33, a signal generation circuit 34, a correction circuit 35, and an arithmetic circuit 36 are provided.
  • the light source driving circuit 31 drives the light source 12 so that the intensity of illumination light is constant.
  • the signal generation circuit 34 receives the photoelectric conversion signals I to 1 supplied from the light receiving element 26, the a d
  • the signal I is generated by subtracting the photoelectric conversion signal I from the photoelectric conversion signal I having a phase difference of 180 degrees from each other.
  • the phase difference of 180 degrees from each other is c A
  • I and 1 are output to the correction circuit 35 and the arithmetic circuit 36, respectively.
  • the arithmetic circuit 36 multiplies the signals I and 1 with each other to generate the signal I.
  • the arithmetic circuit 36 moves the signal I to the moving scale.
  • the modulation degree control circuit 33 constantly monitors the signal I supplied from the arithmetic circuit 36 and transmits the signal I.
  • the modulation amplitude ⁇ is half the grating pitch p of the moving scale 24 (p / 2)
  • the correction circuit 35 performs Lissajous monitoring of the signal I and the signal I, and the signal I and the signal I. The phase shift and distortion of the signal are corrected, and the two corrected signals I 'and 1' are
  • the signal generation circuit 34 performs operations on the photoelectric conversion signals I, 1, 1, 1 from the light receiving element 26, and as a result, Two abed
  • Signals I and 1 are generated. In the arithmetic circuit 36, this signal I and one force signal I are generated.
  • the correction is made to remove the phase shift and distortion of signals I and 1. Therefore, the correction is performed
  • the moving direction of the moving scale 24 is accurately detected.
  • the signal generation circuit 34 performs the operation on the photoelectric conversion signals I, 1, 1, and 1. Arithmetic can be performed. Therefore, the encoder 10 relays the output signals I,, 1 ′, 1.
  • control circuit 30 constantly monitors the signal I.
  • a circuit for detecting the stop of the actuator 16 may be provided, and a signal for notifying the stop of the actuator 16 or the status may be transmitted to the outside.
  • the difference between the photoelectric conversion signals I and 1 and the photoelectric conversion signals I and 1 whose phases are different from each other by 180 degrees is defined as signals I and 1, respectively.
  • the light receiving element 26 has four light receiving portions 26a to 26d, and the force is determined to output four signals whose phases are different from each other by 90 degrees. For example, two signals having different phases may be output, and a signal obtained by multiplying the two signals may be output. In this case as well, in detecting the position of the moving scale 24, it is possible to obtain the same effect as when the modulation degree is substantially doubled.
  • the arrangement of the light receiving portions 26a to 26d formed in the light receiving element 26 is merely an example, and the present invention is not limited to this. In short, it is only necessary to output four signals having different phases from the light receiving element 26 in combination with the illumination system.
  • the light source 12 is periodically vibrated to modulate the illumination light.
  • the present invention is not limited to this, and the index scale 20 may be periodically vibrated.
  • the present invention can also be applied to an encoder that periodically vibrates the collimator lens 18 along the X axis without causing the light source 12 to vibrate. Also, by arranging an acousto-optic element (AOM) or electro-optic element (EOM) between the light source 12 and the collimator lens 18, the encoder can be used to periodically vibrate the traveling direction or passing position of the illumination light.
  • AOM acousto-optic element
  • EOM electro-optic element
  • the force described in the case where the index scale 20 and the moving scale 24 have phase gratings is not limited to this, and the amplitude type diffraction grating (bright / dark type diffraction case) is not limited thereto. You may employ
  • a scale having an amplitude type diffraction grating and a scale having a phase grating may be used in combination.
  • the soil first-order diffracted light is used as measurement light.
  • the present invention is not limited to this, and interference light of higher-order diffracted light may be used as measurement light.
  • Interference light of diffracted lights of different orders such as nth (or nth), + nth and + (m + n) th may be used as measurement light.
  • the encoder 10 is a linear encoder that detects position information in one axial direction of the moving body, but the present invention is also applied to a rotary encoder that detects the amount of rotation of the rotating body. be able to.
  • the encoder of the present invention is suitable for optically detecting the position information of the moving body.

Description

明 細 書
エンコーダ
技術分野
[0001] 本発明は、エンコーダに係り、さらに詳しくは、移動体の位置情報を光学的に検出 するエンコーダに関する。 背景技術
[0002] スキャン方式のエンコーダでは、移動スケールを経由した照明光を受光素子で受 光して、該受光素子から出力される出力信号から 2つ以上の異なる位相信号を生成 し、これらの位相信号に基づいて移動スケールの位置情報を検出する処理 (以下、 単に検出処理と!/、う）が行われて!/、る (例えば、特許文献 1参照）。
[0003] この検出処理において、位置情報の検出精度を向上するためには、移動スケール に設けられたパターンを高精細にしてエンコーダの分解能を向上することが考えられ る。し力もながら、パターンを高精細にすると照明光を変調するスキャナーの能力が 追随できなくなるという問題がある。また、エンコーダの計測精度を向上しょうとする場 合には、出力信号に含まれる歪みを効果的に除去することも必要となる。
[0004] 特許文献 1 :米国特許第 6, 639,686号明細書
発明の開示
課題を解決するための手段
[0005] 本発明は、光源から射出される照明光の干渉を利用して移動体の位置情報を検出 する光電式エンコーダであって、前記移動体に固定され、前記移動体の移動方向に 配列されたパターンを有するスケールと；照明光を前記スケールに照射して、相互に 異なる 2つ以上の位相情報を含む出射光を生成する光学系と；前記出射光を受光し て前記位相情報にそれぞれ対応した信号を生成する信号生成装置と；前記信号生 成装置で生成された信号に基づいて、前記移動体の位置情報を出力する出力装置 と；を備えるエンコーダである。
[0006] これによれば、前記信号生成回路は、相互に異なる 2つ以上の位相情報を含む出 射光に基づいて、位相情報に応じた信号 (位相信号)を生成する。そして、出力装置 は、位相信号に基づいて、移動体の位置情報を生成し出力する。したがって、各位 相信号に所定の処理を施すことで実質的に、照明光の変調度を大きくしたのと同様 の効果を得ることが可能となる。
図面の簡単な説明
[0007] [図 1]本発明の一実施形態に係るエンコーダの構成を概略的に示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0008] 以下、本発明の一実施形態を図 1に基づいて説明する。
[0009] 図 1には、本発明の一実施形態に係るエンコーダ 10の概略的な構成が示されてい る。図 1に示されるように、エンコーダ 10は、いわゆる回折干渉方式のエンコーダであ り、所定方向（X軸方向）に移動する移動体の移動方向、あるいは移動量、あるいは 変位を検出するリニアエンコーダである。
[0010] このエンコーダ 10は、図 1に示されるように、光源 12、ァクチユエータ 16、コリメータ レンズ 18、インデックススケール 20、 1対の反射ミラー 22A，22B、移動スケール 24、 受光素子 26、及び制御回路 30を備えている。
[0011] 光源 12は、コヒーレントな光、例えば波長え（ = 850nm)のレーザ光を図 1における
Z方向に向けて射出する。
[0012] ァクチユエータ 16は、例えばピエゾ素子からなり、光源 12の X側に配置されてい る。このァクチユエータ 16は、制御回路 30から供給される駆動信号に基づいて、光 源 12を周期的に X軸方向に振動される。本実施形態では、ァクチユエータ 16は、後 述する変調度制御回路 33とァクチユエータ制御回路 32とが協働することによって、 変調振幅 ε (片振幅 ε /2)、変調度 d ( = π · ε /ρ)、変調角周波数 ωで振動され
[0013] コリメータレンズ 18は、光源 12の下方に配置され、光源 12から射出された照明光 を平行光に成形する。
[0014] インデックススケール 20は、コリメータレンズ 18の下方に配置されている。このイン デッタススケール 20は、 X軸方向を周期方向とする回折格子が形成された透過型の 位相格子である。そして、コリメータレンズ 18を透過した照明光が入射すると、複数の 回折光を発生させる。図 1では、それらの回折光のうち、インデックススケール 20で発 生した ±1次回折光が示されている。なお、ここでは図 1における、 +X側に発生して いる回折光を +1次回折光とし、 X側に発生している回折光を 1次回折光とする
〇
[0015] 反射ミラー 22A，22Bそれぞれは、インデックススケール 20の下方で、コリメータレン ズ 18の光軸から X方向及び + X方向へそれぞれ所定距離隔てた位置に、相互に 対向した状態で配置されている。反射ミラー 22A，22Bは、インデックススケール 20で 発生した— 1次回折光及び + 1次回折光それぞれを、移動スケール 24へ向けて偏 向する。これにより、インデックススケール 20で生成された ±1次回折光は、移動スケ ール 24へ少なくとも一部が相互に重なり合った状態で入射する。
[0016] 移動スケール 24は、反射ミラー 22A，22Bの下方に X軸方向に移動可能に配置さ れている。この移動スケール 24は、 X軸方向を周期方向とする回折格子が形成され た透過型の位相格子である。また、この移動スケール 24に形成された回折格子の格 子ピッチ pは、インデックススケール 20に形成された位相格子の格子ピッチから僅か にずれている。そして、インデックススケール 20で生成された +1次回折光と一 1次回 折光とは、移動スケール 24で ± 1次回折を受けることで相互に干渉した状態で受光 素子 26へ入射する。
[0017] 受光素子 26は、移動スケール 24の下方に配置されて!/、る。この受光素子 26は、 移動スケール 24を経由した照明光が干渉することにより形成される干渉縞に合わせ て設けられた 4つの受光部 26a，26b，26c，26dを有している。そして、各受光部 26a 〜26dに入射する照明光の強度に応じた光電変換信号 I，1，1，1を出力する。これら の光電変換信号 I〜1は、上述したようにァクチユエータ 16が振動されるため、次式（
1)〜（4)で示される。なお、 はインデックススケール 20に対する移動スケール 24の 変位である。
[0018] I =l + cos[4wx/p 2d'sin(cot)] …ひ）
I =l + sin[4wx/p— 2d*sin(cot)] …（2)
I =1— cos[4 πχ ρ 2d-sin(cot)] ··· (3)
I =1 sin[4wx/p— 2d'sin(cot)] …（4)
[0019] 前記制御回路 30は、光源駆動回路 31、ァクチユエータ駆動回路 32、変調度制御 回路 33、信号生成回路 34、補正回路 35、及び演算回路 36を有している。
[0020] 光源駆動回路 31は、照明光の強度が一定となるように光源 12を駆動する。
[0021] 信号生成回路 34は、受光素子 26から供給される光電変換信号 I〜1を受信すると a d
、次式（5)及び（6)に示されるように、相互に 180度の位相差がある光電変換信号 I から光電変換信号 Iを減算して信号 Iを生成する。また、相互に 180度の位相差が c A
ある光電変換信号 Iから光電変換信号 Iを減算して信号 Iを生成する。これらの信号 b d B
I ，1は、補正回路 35及び演算回路 36へそれぞれ出力される。
[0022] I — 2d'sin( ot)] ·'·(5)
I 2d'sin( ot)] ···½)
Figure imgf000006_0001
[0023] 演算回路 36は、信号 I ，1を相互に乗じて信号 I を生成する。上記式（5)及び（6)
A B AB
において、 4πχ/ρ— 2d'sin( ot)を φと定義すると、信号 I ，1は、それぞれ 2cos(
A B
φ)、 23ίη(φ)となる。そして、信号 I と、信号 Iとを乗じると、次式（7)に示される信
A B
号 I が得られる。演算回路 36は、信号 I を算出すると、この信号 I を移動スケー
AB AB AB
ル 24の位置情報として外部に出力するとともに、変調度制御回路 33へ出力する。
[0024] I =1 XI =4sin(i> .cos(i> =2sin(2(i>)
AB A B
= 2sin[8 x/p— 4d'sin(cot)] …（7)
[0025] 変調度制御回路 33は、一例として、角周波数 ωのクロック信号 CL( = kl'sincot) に基づいて、正弦波からなる変調信号 (k2' sin cot)を生成する。そして、変調度制御 回路 33は、この変調信号に基づいて、ァクチユエータ駆動回路 32を介して、ァクチ ユエータ 16を変調振幅 ε (片振幅 ε /2)、変調度 d(= π · ε /ρ)、変調角周波数 ωで振動させる。これにより、光源 12から射出される照明光が変調され、受光素子 2 6からは、上記式（1)〜（4)に示されるように、 90度ずつ位相がずれた光電変換信号 I，1，1，1が出力される。
a b e d
[0026] また、変調度制御回路 33は、演算回路 36から供給される信号 I を常時監視し、信
AB
号 I の値に基づいて変調振幅 εが移動スケール 24の格子ピッチ pの半分 (p/2)
AB
以上の大きさになるように制御する。これにより信号 I 、及び信号 Iの半周期以上のリ
A B
サージュモニタが可能となる。
[0027] 補正回路 35は、信号 I 、及び信号 Iをリサージュモニタして、信号 I 、及び信号 I の位相ずれ及び歪みを補正し、補正後の 2つの信号 I '，1 'を移動スケール 24の位
A B
置情報として出力する。
[0028] 以上説明したように、本実施形態に係るエンコーダ 10では、信号生成回路 34によ り、受光素子 26からの光電変換信号 I，1，1，1に演算が施され、その結果として 2つ a b e d
の信号 I ，1が生成される。そして、演算回路 36では、この信号 I ，1力 信号 I が生
A B A B AB
成され、エンコーダ 10から出力される。この信号 I は、上記式（7)に示されるように、
AB
時間 tに依存する項が 4d' sin t)である。一方、信号 I ，1の時間 tに依存する項は
A B
上記式（5)及び（6)に示されるように、 2d' sin ( o t)である。このため、信号 I は、信
AB
号 I ，1 に対して、変調度 dを実質的に 2倍にしたのと同様に変化する。したがって、信
A B
号 I に基づいて移動スケール 24の位置を検出した場合には、変調度 dを 2倍にした
AB
のと同程度に精度よく移動スケール 24の位置を検出することが可能となる。
[0029] また、本実施形態に係るエンコーダ 10では、変調度制御回路 33は、演算回路 36 から供給される信号 I に基づいて、ァクチユエータ 16の変調振幅 εが移動スケール
ΑΒ
24の格子ピッチの半分以上の大きさになるような制御を行う。そして、補正回路 35は 、信号生成回路 34から出力される信号 I ，1の少なくとも半周期以上をリサージュモ
A B
ユタし、信号 I ，1の位相ずれ及び歪みを除去する補正を行う。したがって、補正が行
A B
われた後の信頼性の高い信号 I '，1 'をエンコーダ 10の出力信号とすることができる
A B
。また、その結果信号 I '，1 'に基づいて、移動スケール 24の移動方向を精度良く検
A B
出することが可能となる。
[0030] また、本実施形態に係るエンコーダ 10では、ァクチユエータ 16の振動が何らかの 要因で停止してしまった場合にも、信号生成回路 34は、光電変換信号 I，1，1，1に演 a b e d 算を施すことができる。したがって、エンコーダ 10は出力信号 I ，，1 '，1 の出力を継
A B AB
続することが可能である。この場合には、例えば、制御回路 30に、信号 I を常時監
AB
視してァクチユエータ 16の停止を検出する回路を設け、外部にァクチユエータ 16の 停止、又はステータスなどを通知する信号を送信するようにしてもよい。
[0031] また、本実施形態に係るエンコーダ 10では、位相が相互に 180度異なる光電変換 信号 I，1及び光電変換信号 I，1の差分をそれぞれ信号 I ，1としている。これにより、 a c b d A B
信号 I ，1，1 に、光電変換信号 I，1，1，1のノイズが混入するのを回避することが可能
A B AB a b e d となっている。
[0032] なお、本実施形態では、受光素子 26が 4つの受光部 26a〜26dを有し、位相がそ れぞれ 90度ずつ異なる 4つの信号を出力することとした力 これに限らず、例えば、 位相が異なる 2つの信号を出力し、この 2つの信号を乗算した信号を出力するように してもよい。この場合にも、移動スケール 24の位置検出において、変調度を実質的 に 2倍にしたのと同様の効果を得ることが可能となる。
[0033] また、受光素子 26に形成された受光部 26a〜26dの配置は一例であり、本発明は これに限定されるものではない。要するに、照明系との組み合わせにより受光素子 2 6から、位相の異なる 4つの信号が出力されればよい。
[0034] また、本実施形態では、コリメータレンズ 18、インデックススケール 20、及び反射ミラ 一 22A，22Bからなる光学系を含むエンコーダ 10について説明した力 S、本発明はこ れに限定されるものではなぐ例えば、インデックススケール 20の代わりに、ビームス プリッタを用いて照明光を回折してもよぐ反射ミラー 22A，22Bの代わりに、回折格 子を用いることとしてもよい。要するに、光学系が、入射する照明光からそれぞれ位 相の異なる複数の信号を生成することができればよい。
[0035] また、本実施形態では、光源 12を周期的に振動して、照明光の変調を行ったが、こ れに限らず、インデックススケール 20を周期的に振動させることとしてもよい。
[0036] また、光源 12を振動させずに、コリメータレンズ 18を X軸に沿って周期的に振動さ せるエンコーダにも本発明を適用することが可能である。また、光源 12とコリメ一タレ ンズ 18との間に音響光学素子 (AOM)、又は電気光学素子（EOM)を配置すること によって、照明光の進行方向又は通過位置を周期的に振動させるエンコーダに本発 明を適用してもよい。
[0037] また、本実施形態では、移動スケール 24が移動する場合について説明した力 本 発明はこれに限られるものではなぐ移動スケール 24以外の部分が移動することとし てもよい。要は、移動スケール 24と他の光学部材とが相対的に移動する構成であれ ばよい。
[0038] また、本実施形態では、インデックススケール 20と移動スケール 24が位相格子を有 する場合について説明した力 これに限らず、振幅型の回折格子（明暗型の回折格 子）を有するスケールを採用してもよい。また、振幅型の回折格子を有するスケールと 位相格子を有するスケールとを混在させて採用してもょレ、。
[0039] また、本実施形態では、土 1次回折光を計測光として用いたが、これに限らず、さら に高次の回折光の干渉光を計測光として用いてもよいし、 0次と n次（又は n次）、 + n次と + (m + n)次というように異なる次数の回折光同士の干渉光を計測光として 用いてもよい。
[0040] また、本実施形態に係るエンコーダ 10は、移動体の一軸方向の位置情報を検出す るリニアエンコーダであつたが、回転体の回転量を検出するロータリーエンコーダにも 本発明を適用することができる。
産業上の利用可能性
[0041] 以上説明したように、本発明のエンコーダは、移動体の位置情報を光学的に検出 するのに適している。

Claims

請求の範囲
[1] 変調された照明光の干渉を利用して、移動体の位置情報を検出するエンコーダで あってゝ
前記移動体に固定され、前記移動体の移動方向に配列されたパターンを有するス ゲーノレと；
前記照明光を前記スケールに照射して、相互に異なる 2つ以上の位相情報を含む 出射光を生成する光学系と；
前記出射光を受光して前記位相情報にそれぞれ対応した信号を生成する信号生 成装置と；
前記信号生成装置で生成された信号に基づ!/、て、前記移動体の位置情報を出力 する出力装置と；を備えるエンコーダ。
[2] 請求項 1に記載のエンコーダであって、
前記信号生成装置により生成されたそれぞれの信号の、和算、減算、乗算、及び 除算のうちの少なくとも 1つの演算結果に基づいて、前記照明光の変調度合いを調 整する処理装置を更に備えるエンコーダ。
[3] 請求項 1又は 2に記載のエンコーダにおいて、
前記出力装置は、前記照明光の変調が停止した際にも、前記信号生成装置によつ て生成される信号に基づいて、前記移動体の位置情報を出力するエンコーダ。
[4] 請求項;!〜 3の!/、ずれか一項に記載のエンコーダにおレ、て、
前記照明光の変調が停止した際に、外部にアラーム信号を出力するアラーム検出 装置を更に備えるエンコーダ。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8379187B2 (en) 2007-10-24 2013-02-19 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8446579B2 (en) 2008-05-28 2013-05-21 Nikon Corporation Inspection device and inspecting method for spatial light modulator, illumination optical system, method for adjusting the illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8451427B2 (en) 2007-09-14 2013-05-28 Nikon Corporation Illumination optical system, exposure apparatus, optical element and manufacturing method thereof, and device manufacturing method
US8462317B2 (en) 2007-10-16 2013-06-11 Nikon Corporation Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8520291B2 (en) 2007-10-16 2013-08-27 Nikon Corporation Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
US20130271945A1 (en) 2004-02-06 2013-10-17 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US8675177B2 (en) 2003-04-09 2014-03-18 Nikon Corporation Exposure method and apparatus, and method for fabricating device with light amount distribution having light larger in first and second pairs of areas
US8854601B2 (en) 2005-05-12 2014-10-07 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
US9097981B2 (en) 2007-10-12 2015-08-04 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9116346B2 (en) 2007-11-06 2015-08-25 Nikon Corporation Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9140993B2 (en) 2003-10-28 2015-09-22 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9164209B2 (en) 2003-11-20 2015-10-20 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical member with optical rotatory power having different thicknesses to rotate linear polarization direction

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5268529B2 (ja) * 2008-09-29 2013-08-21 キヤノン株式会社 変位計測装置及び半導体製造装置
JP5343980B2 (ja) * 2009-02-06 2013-11-13 株式会社ニコン エンコーダ
NL2005259A (en) * 2009-09-29 2011-03-30 Asml Netherlands Bv Imprint lithography.
KR101387951B1 (ko) * 2013-05-10 2014-04-22 한국기계연구원 싱글 필드 방식의 엔코더를 이용한 웹 이송 속도 측정 방법
CN104410445B (zh) * 2014-10-16 2017-05-17 北京理工大学 一种光发射机调制度测量设备的校准装置和方法
JP6521676B2 (ja) * 2015-03-09 2019-05-29 キヤノン株式会社 動き情報取得装置および動き情報取得方法
USD844562S1 (en) 2016-10-05 2019-04-02 General Electric Company Fuel cell
US10302466B2 (en) * 2017-06-29 2019-05-28 Mitutoyo Corporation Contamination and defect resistant optical encoder configuration including first and second illumination source diffraction gratings arranged in first and second parallel planes for providing displacement signals
US10295648B2 (en) * 2017-06-29 2019-05-21 Mitutoyo Corporation Contamination and defect resistant optical encoder configuration including a normal of readhead plane at a non-zero pitch angle relative to measuring axis for providing displacement signals
DE102018251727A1 (de) * 2017-12-29 2019-07-04 Mitutoyo Corporation Verschmutzungs- und defektbeständige optische Drehpositionsgeberkonfiguration zum Bereitstellen von Verschiebungssignalen
KR20220074118A (ko) 2020-11-27 2022-06-03 김유진 아두이노기반의 다이어트 체중 관리 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6639686B1 (en) 2000-04-13 2003-10-28 Nanowave, Inc. Method of and apparatus for real-time continual nanometer scale position measurement by beam probing as by laser beams and the like of atomic and other undulating surfaces such as gratings or the like relatively moving with respect to the probing beams
JP2005326231A (ja) 2004-05-13 2005-11-24 Sendai Nikon:Kk 光電式エンコーダ
WO2006064801A1 (ja) 2004-12-13 2006-06-22 Nikon Corporation 光電式エンコーダ
JP2006170899A (ja) 2004-12-17 2006-06-29 Sendai Nikon:Kk 光電式エンコーダ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5098190A (en) * 1989-08-07 1992-03-24 Optra, Inc. Meterology using interferometric measurement technology for measuring scale displacement with three output signals
JPH074993A (ja) * 1993-03-23 1995-01-10 Ricoh Co Ltd エンコーダ装置
JP2002243503A (ja) * 2001-02-13 2002-08-28 Nikon Corp 光学式エンコーダ
US7315381B2 (en) * 2004-10-26 2008-01-01 Mitutoyo Corporation Monolithic quadrature detector
US7332709B2 (en) * 2004-12-13 2008-02-19 Nikon Corporation Photoelectric encoder
US7502122B2 (en) * 2006-07-31 2009-03-10 Mitutoyo Corporation Fiber-optic miniature encoder for fine pitch scales

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6639686B1 (en) 2000-04-13 2003-10-28 Nanowave, Inc. Method of and apparatus for real-time continual nanometer scale position measurement by beam probing as by laser beams and the like of atomic and other undulating surfaces such as gratings or the like relatively moving with respect to the probing beams
JP2005326231A (ja) 2004-05-13 2005-11-24 Sendai Nikon:Kk 光電式エンコーダ
WO2006064801A1 (ja) 2004-12-13 2006-06-22 Nikon Corporation 光電式エンコーダ
JP2006170899A (ja) 2004-12-17 2006-06-29 Sendai Nikon:Kk 光電式エンコーダ

Cited By (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9885959B2 (en) 2003-04-09 2018-02-06 Nikon Corporation Illumination optical apparatus having deflecting member, lens, polarization member to set polarization in circumference direction, and optical integrator
US9164393B2 (en) 2003-04-09 2015-10-20 Nikon Corporation Exposure method and apparatus, and method for fabricating device with light amount distribution having light larger in four areas
US9146474B2 (en) 2003-04-09 2015-09-29 Nikon Corporation Exposure method and apparatus, and method for fabricating device with light amount distribution having light larger and different linear polarization states in an on-axis area and a plurality of off-axis areas
US9678437B2 (en) 2003-04-09 2017-06-13 Nikon Corporation Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction
US8675177B2 (en) 2003-04-09 2014-03-18 Nikon Corporation Exposure method and apparatus, and method for fabricating device with light amount distribution having light larger in first and second pairs of areas
US9140993B2 (en) 2003-10-28 2015-09-22 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9140992B2 (en) 2003-10-28 2015-09-22 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9244359B2 (en) 2003-10-28 2016-01-26 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9760014B2 (en) 2003-10-28 2017-09-12 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9146476B2 (en) 2003-10-28 2015-09-29 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9423697B2 (en) 2003-10-28 2016-08-23 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US9423698B2 (en) 2003-10-28 2016-08-23 Nikon Corporation Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US10281632B2 (en) 2003-11-20 2019-05-07 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical member with optical rotatory power to rotate linear polarization direction
US9164209B2 (en) 2003-11-20 2015-10-20 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical member with optical rotatory power having different thicknesses to rotate linear polarization direction
US9885872B2 (en) 2003-11-20 2018-02-06 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light
US9140990B2 (en) 2004-02-06 2015-09-22 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US9423694B2 (en) 2004-02-06 2016-08-23 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US9429848B2 (en) 2004-02-06 2016-08-30 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US10241417B2 (en) 2004-02-06 2019-03-26 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US10234770B2 (en) 2004-02-06 2019-03-19 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US10007194B2 (en) 2004-02-06 2018-06-26 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US20130271945A1 (en) 2004-02-06 2013-10-17 Nikon Corporation Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
US9429851B2 (en) 2005-05-12 2016-08-30 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
US9360763B2 (en) 2005-05-12 2016-06-07 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
US9310696B2 (en) 2005-05-12 2016-04-12 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
US9891539B2 (en) 2005-05-12 2018-02-13 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
US8854601B2 (en) 2005-05-12 2014-10-07 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
US9057963B2 (en) 2007-09-14 2015-06-16 Nikon Corporation Illumination optical system, exposure apparatus, optical element and manufacturing method thereof, and device manufacturing method
US9366970B2 (en) 2007-09-14 2016-06-14 Nikon Corporation Illumination optical system, exposure apparatus, optical element and manufacturing method thereof, and device manufacturing method
US8451427B2 (en) 2007-09-14 2013-05-28 Nikon Corporation Illumination optical system, exposure apparatus, optical element and manufacturing method thereof, and device manufacturing method
US9097981B2 (en) 2007-10-12 2015-08-04 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US10101666B2 (en) 2007-10-12 2018-10-16 Nikon Corporation Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8520291B2 (en) 2007-10-16 2013-08-27 Nikon Corporation Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8508717B2 (en) 2007-10-16 2013-08-13 Nikon Corporation Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8462317B2 (en) 2007-10-16 2013-06-11 Nikon Corporation Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8379187B2 (en) 2007-10-24 2013-02-19 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9057877B2 (en) 2007-10-24 2015-06-16 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9857599B2 (en) 2007-10-24 2018-01-02 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9341954B2 (en) 2007-10-24 2016-05-17 Nikon Corporation Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9678332B2 (en) 2007-11-06 2017-06-13 Nikon Corporation Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US9116346B2 (en) 2007-11-06 2015-08-25 Nikon Corporation Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8456624B2 (en) 2008-05-28 2013-06-04 Nikon Corporation Inspection device and inspecting method for spatial light modulator, illumination optical system, method for adjusting the illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
US8446579B2 (en) 2008-05-28 2013-05-21 Nikon Corporation Inspection device and inspecting method for spatial light modulator, illumination optical system, method for adjusting the illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method

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Publication number Publication date
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JP2008122277A (ja) 2008-05-29
US20090267781A1 (en) 2009-10-29
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EP2098830A1 (en) 2009-09-09
JP4924879B2 (ja) 2012-04-25

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