JP4858753B2 - Two-dimensional scale manufacturing method and encoder - Google Patents
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Description
本発明は、2次元スケールの製造方法及びエンコーダに係り、更に詳しくは、光学式エンコーダに好適な2次元スケールを製造する製造方法及び該製造方法により製造された2次元スケールを備えるエンコーダに関する。 The present invention relates to a manufacturing method and an encoder for a two-dimensional scale, and more particularly, to a manufacturing method for manufacturing a two-dimensional scale suitable for an optical encoder and an encoder including a two-dimensional scale manufactured by the manufacturing method.
従来より、位相回折格子のような周期的な構造を有する光学的スケールに、検出ヘッドから光ビームを照射し、その反射光を処理することにより、検出ヘッドと光学的スケールとの相対的な位置関係及び両者の相対的な運動方向を測定する方法は、周知技術であり、一般的に使用されている。 Conventionally, an optical scale having a periodic structure such as a phase diffraction grating is irradiated with a light beam from the detection head, and the reflected light is processed, whereby the relative position between the detection head and the optical scale is processed. Methods for measuring the relationship and the relative direction of motion of both are well known and commonly used.
最近において、最も一般的に用いられている方法は、互いに90°位相が異なる周期的反射信号が得られるような2つの光ビームを光学的スケールに照射し、2つの反射信号の振幅と位相との関係から、検出ヘッドと光学的スケールとの相対位置関係及び両者の相対的な運動方向を測定するものである。 Recently, the most commonly used method is to irradiate the optical scale with two light beams that can produce periodic reflected signals that are 90 ° out of phase with each other, and the amplitude and phase of the two reflected signals. From this relationship, the relative positional relationship between the detection head and the optical scale and the relative movement direction of both are measured.
2つの反射信号の振幅と位相との関係に基づいて、検出へッドと光学的スケールとの相対位置関係を求めるようにしている。また、この方法における、ノイズの影響による反射信号のS/N比の低下に起因する検出分解能の低下を解消するために、特許文献1に記載の方法を用いることができる。 Based on the relationship between the amplitude and phase of the two reflected signals, the relative positional relationship between the detection head and the optical scale is obtained. Further, in this method, the method described in Patent Document 1 can be used in order to eliminate a decrease in detection resolution caused by a decrease in the S / N ratio of the reflected signal due to the influence of noise.
光学的スケールとしては、2次元方向に関する計測を行うため一軸方向に配列された複数の直線状の格子と前記一軸方向に直交する方向に配列された複数の直線状の格子とを有する2次元スケールを採用することができる。この2次元スケールを製造するためには、一軸方向に配列された複数の直線状の格子を有する第1の板状部材と、一軸方向に直交する方向に配列された複数の直線状の格子を有する第2の板状部材とを重ね合わせて(貼り合わせて)製造するのが一般的である。この場合、格子同士は正確に90度の角度をなした状態で交差するように設定することが必要である。 As an optical scale, a two-dimensional scale having a plurality of linear lattices arranged in a uniaxial direction and a plurality of linear lattices arranged in a direction orthogonal to the uniaxial direction in order to perform measurement in a two-dimensional direction Can be adopted. In order to manufacture this two-dimensional scale, a first plate member having a plurality of linear lattices arranged in a uniaxial direction and a plurality of linear lattices arranged in a direction orthogonal to the uniaxial direction are used. In general, the second plate-shaped member having the second plate-shaped member is overlapped (bonded). In this case, it is necessary to set the lattices so as to intersect with each other at an angle of 90 degrees.
従来、格子同士の角度調整(板状部材同士の位置関係の調整)は、格子を顕微鏡等で拡大観察して角度を計測したり、画像認識等を用いて自動位置合わせを行ったり、または手動で合わせ込むなどすることとしていた。しかしながら、自動調整にあっては、顕微鏡や画像認識装置など高価な設備を使用しなければならず、手動調整にあっては、相当の調整時間を要することとなっていた。 Conventionally, the angle adjustment between the lattices (adjustment of the positional relationship between the plate-like members) is performed by observing the lattice with a microscope or the like, measuring the angle, performing automatic alignment using image recognition, or manually. It was supposed to be combined with. However, in automatic adjustment, expensive equipment such as a microscope and an image recognition device has to be used, and in manual adjustment, considerable adjustment time is required.
本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第1の観点からすると、2次元スケールを製造する製造方法であって、第1パターンと、該第1パターンと所定の位置関係となる位置に配置された第1の位置合わせ用格子とを有する透明な第1の板状部材を用意する工程と;第2パターンと、該第2パターンと所定の位置関係となる位置に配置された第2の位置合わせ用格子とを有する第2の板状部材を用意する工程と;前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを重ね合わせて、前記第1の位置合わせ用格子と前記第2の位置合わせ用格子とによるモアレ縞に基づいて、前記第1の板状部材と前記第2の板状部材との位置関係を調整する工程と;前記第1パターンと前記第1の位置合わせ用格子とを有する前記第1の板状部材が前記2次元スケールの一方面側に配置され、前記第2パターンと前記第2の位置合わせ用格子とを有する前記第2の板状部材が前記2次元スケールの他方面側に配置されて前記2次元スケールを構成するように、前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを貼り合わせる工程と;を含む製造方法である。 The present invention has been made under the circumstances described above. From the first viewpoint, the present invention is a manufacturing method for manufacturing a two-dimensional scale, and includes a first pattern, the first pattern, and a predetermined positional relationship. Providing a transparent first plate-like member having a first alignment grid arranged at a position; a second pattern, and a position that is in a predetermined positional relationship with the second pattern; Providing a second plate-like member having a second alignment grid; and overlapping the first plate-like member and the second plate-like member to form the first alignment. use grid before SL based on the moire fringes due lattice for the second alignment, the step of adjusting the positional relationship between said first plate member second plate-like member; and wherein the first pattern The first plate-like member having the first alignment grid is the The second plate member disposed on one side of the two-dimensional scale and having the second pattern and the second alignment grid is disposed on the other side of the two-dimensional scale, and the two-dimensional scale. A step of bonding the first plate-like member and the second plate-like member to each other.
これによれば、第1の位置合わせ用格子と第2の位置合わせ用格子とによるモアレ縞に基づいて(例えば目視などにより観察して)、第1の板状部材と第2の板状部材との位置関係を調整することで、第1パターンと第2パターンとを所望の関係に設定することができるので、従来のような高価な設備を用いることなく、短時間で高精度な2次元スケールを製造することができる。 According to this, the first plate-like member and the second plate-like member are based on the moire fringes formed by the first alignment lattice and the second alignment lattice (for example, by visual observation). By adjusting the positional relationship between the first pattern and the second pattern, it is possible to set the first pattern and the second pattern in a desired relationship. Scales can be manufactured.
本発明は、第2の観点からすると、パターンが形成されたスケールに光を照射し、前記スケールを介した光を受光することにより、前記スケールの位置を計測するエンコーダであって、前記スケールとして、本発明の製造方法により製造された2次元スケールを備えるエンコーダである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an encoder for measuring the position of the scale by irradiating the scale on which the pattern is formed and receiving the light through the scale, The encoder includes a two-dimensional scale manufactured by the manufacturing method of the present invention.
これによれば、高価な設備を用いることなく、短時間で製造された高精度な2次元スケールを備えているので、高精度な位置計測を実現することができるとともに、安価なエンコーダを実現することが可能である。 According to this, since a highly accurate two-dimensional scale manufactured in a short time without using expensive equipment is provided, highly accurate position measurement can be realized and an inexpensive encoder can be realized. It is possible.
以下、本発明の一実施形態に係る2軸方向を同時に測定可能なエンコーダを、図1〜図4(B)に基づいて説明する。 Hereinafter, an encoder capable of simultaneously measuring two axial directions according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1には、本実施形態のエンコーダ100の構成が概略的に示されている。この図1からわかるように、エンコーダ100は、2次元スケール30と、該2次元スケールに検出光を投射する第1の検出装置10及び第2の検出装置20とを備えている。
FIG. 1 schematically shows the configuration of the
前記第1の検出装置10は、第1光源11と第1コリメータレンズ12と、第1ビームスプリッタ13と、第1投射レンズ14と、第1集光レンズ15と、第1受光素子16と、第1CCD18とを含んでいる。また、第2の検出装置20は、第2光源21と第2コリメータレンズ22と、第2ビームスプリッタ23と、第2投射レンズ24と、第2集光レンズ25と、第2受光素子26と、第2CCD28とを含んでいる。
The
前記第1光源11は、例えば、波長850nmのレーザ光を出射するレーザ光源であり、第1光源11にはピエゾ素子17が固定されている。このピエゾ素子17により、第1光源11が例えば、Y軸方向に周期的に振動されるようになっている。
The
前記第2光源21も同様のレーザ光源から成り、該第2光源にもピエゾ素子27が固定されている。このピエゾ素子27により、第2光源21が例えば、X軸方向に周期的に振動されるようになっている。
The
前記2次元スケール30は、下面側に第1スケールが設けられた第1の板状部材32Aと、上面側に第2スケールが設けられた第2の板状部材32Bと、両板状部材32A,32Bの+X側端部近傍、−X側端部近傍で、両板状部材32A,32B間に挟まれた状態で設けられる一対のスペーサ部材38と、を備えている。
The two-
第1の板状部材32Aは、例えば30mm角のガラス部材から構成され、その裏面(−Z側の面)には、図2(A)に示されるように複数本の25mm程度の長さを有する刻線を含む反射型の位相回折格子から成る第1パターン36が形成されている。複数本の刻線は、それぞれY軸方向に延び、Y軸に直交するX軸方向に沿って、例えば1〜4μmピッチ程度の間隔で配列されており、第1パターン36全体として25mm角程度の大きさに設定されている。
The first plate-
そして、第1パターン36の+Y側及び−Y側のそれぞれには、一対の位置合わせパターン34a,34bが形成されている。位置合わせパターン34a,34bのそれぞれは、X軸方向に延びる複数本の刻線を含み、各刻線がY軸方向に沿って例えば10μm程度のピッチで配列された状態となっている。これらの第1パターン36及び位置合わせパターン34a,34bのそれぞれは、半導体露光装置(ステッパ等)を用いて、ガラス部材上に転写形成される。
A pair of
第2の板状部材32Bは、例えば30mm角のガラス部材から構成され、その表面(+Z側の面)には、図2(B)に示されるように複数本の25mm程度の長さを有する刻線を含む反射型の位相回折格子から成る第2パターン36’が形成されている。複数本の刻線は、それぞれX軸方向に延び、X軸に直交するY軸方向に沿って、例えば1〜4μmピッチ程度の間隔で配列されており、第2パターン36’全体として25mm角程度の大きさに設定されている。
The second plate-
そして、第2パターン36’の+Y側及び−Y側のそれぞれには、一対の位置合わせパターン34a’,34b’が形成されている。位置合わせパターン34a’,34b’と第2パターン36’との位置関係は、第1パターン36と位置合わせパターン34a,34bとの位置関係と同一となるように設定されている。すなわち、第1パターン36の中心(パターンを矩形の図形とみなしたときの重心)と、位置合わせパターン34a,34bの中心(パターンを矩形の図形とみなしたときの重心)との位置関係が、第2パターン36’の中心(パターンを矩形の図形とみなしたときの重心)と、位置合わせパターン34a’,34b’の中心(パターンを矩形の図形とみなしたときの重心)との位置関係と一致するように設定されている。
A pair of
位置合わせパターン34a’,34b’のそれぞれは、X軸方向に延びる複数本の刻線を含み、各刻線がY軸方向に沿って配列された状態となっている。なお、各位置合わせパターン34a’,34b’は、前述した第1の板状部材32Aに設けられた位置合わせパターン34a,34bと同一の長さの刻線により構成され、各刻線のピッチも位置合わせパターン34a,34bと同一に設定されている。
Each of the
これらの第1の板状部材32Aと第2の板状部材32Bを、図3に示されるように、一対のスペーサ部材38を介した状態で接着するときには、以下のようにして行う。
When these first plate-
すなわち、第1の板状部材32Aと第2の板状部材32Bとをスペーサ部材38を介して接近させた後、作業者が位置合わせパターン34aと位置合わせパターン34a’を+Z側から目視するとともに、位置合わせパターン34bと位置合わせパターン34b’を+Z側から目視することにより、第1の板状部材32Aと第2の板状部材32Bとの位置関係を調整する。
That is, after the first plate-
ここで、図4(A)に示されるように、2枚の板状部材32A,32Bの角度関係が理想的である場合、すなわち、第1パターン36を構成する刻線と第2パターン36’を構成する刻線とが直交している場合には、位置合わせパターン34aと位置合わせパターン34a’とによってモアレ縞は発生せず、また、位置合わせパターン34bと位置合わせパターン34b’とによってもモアレ縞は発生しない。
Here, as shown in FIG. 4A, when the angular relationship between the two plate-
その一方で、角度関係が理想的でない場合、すなわち、第1パターン36を構成する刻線と第2パターン36’を構成する刻線が直交していない場合には、図4(B)に示されるように、位置合わせパターン34aと位置合わせパターン34a’とによってモアレ縞が発生し、位置合わせパターン34bと位置合わせパターン34b’とによってもモアレ縞が発生する。
On the other hand, when the angular relationship is not ideal, that is, when the engraved lines constituting the
したがって、作業者は、位置合わせパターンによってモアレ縞が発生しているか否かを目視により確認しつつ、モアレ縞が発生しないように、2つの板状部材32A,32Bの位置関係(角度関係)を調整して、第1の板状部材32Aと第2の板状部材32Bとを一対のスペーサ部材38を介して貼り合わせることにより、第1パターン36を構成する刻線と第2パターン36’を構成する刻線とが垂直に交差した状態の2次元スケールを製造することが可能となっている。
Therefore, the operator checks the positional relationship (angular relationship) between the two plate-
図1に戻り、以上のように構成される、エンコーダでは、以下のようにして、計測が行われる。 Returning to FIG. 1, the encoder configured as described above performs measurement as follows.
まず、第1の検出装置10では、第1光源11から放出された光が、コリメータレンズ12により平行光束に変えられ、第1ビームスプリッタ13に入射する。第1光源11はピエゾ素子17によってY軸方向に周期的に振動される。第1ビームスプリッタ13を透過した光は、第1投射レンズ14により、2次元スケール30の第2の板状部材32Bの表面(上面)に集光される。2次元スケール30の第2の板状部材32Bの表面に形成された反射型の位相回折格子により、2次元スケール30の位置に応じて周期的(サインカーブ)な振幅を有する反射光を放出するようになっている。
First, in the
この反射光は第1投射レンズ14により平行光束に変えられ、第1ビームスプリッタで反射して、第1集光レンズ15により第1受光素子16の光電検出面に集光して、電気信号に変えられて処理される。2次元スケール30のY軸方向への移動距離及び移動方向は、第1受光素子16で検出された2次元スケール30からの反射光の振幅及び位相と、ピエゾ素子17で振動される第1光源11から射出される光の振動(ピエゾ素子17の振動)の振幅及び位相に基づいて、不図示の制御装置により算出される。
The reflected light is converted into a parallel light beam by the
一方、第1コリメートレンズ12を透過した光のうち、第1ビームスプリッタ13で反射された光は、不図示の集光レンズを介して、第1CCD18の受光面に集光される。第1光源11が振動して光ビームの位置が変われば、第1CCD18に入射する光ビームの位置が変化するので、第1CCD18の出力変動から、光ビームの振動中心を知ることができる。制御装置は、この振動中心を検出し、振動中心が予め定められた位置となるように第1光源11を加振しているピエゾ素子17に印加する電圧を制御する。このようにして、位置計測の基準となる光ビームの振動中心位置が、第1CCD18に対して常に一定に保たれるので、雰囲気の気温や湿度が変化しても、光ビームの振動中心位置の変動に伴う測定誤差が発生することがなくなり、計測精度の悪化を防止することができる。なお、本実施形態では、ピエゾ素子17を制御して光ビームの振動中心を一定にしたが、光路中に平行平板などを挿入して、その角度を調整することによって光ビームの振動中心位置を一定にしても良い。
On the other hand, of the light transmitted through the
第2の検出装置20も同様であり、第2光源21から放出された光は、コリメータレンズ22により平行光束に変えられ、第2ビームスプリッタ23に入射する。第2光源21はピエゾ素子27によってX軸方向に周期的に振動される。第2ビームスプリッタ23を透過した光は、第2投射レンズ24により、2次元スケール30の第1の板状部材32Aの裏面(下面)に集光される。2次元スケール30の第1の板状部材32Aの裏面に形成された反射型の位相回折格子により、2次元スケール30の位置に応じて周期的(サインカーブ)な振幅を有する反射光を放出するようになっている。
The same applies to the
この反射光は第2投射レンズ24により平行光束に変えられ、第2ビームスプリッタ23で反射して、第2集光レンズ25により第2受光素子26の光電検出面に集光して、電気信号に変えられて処理される。2次元スケール30のX軸方向への移動距離及び移動方向は、第2受光素子26で検出された2次元スケール30からの反射光の振幅及び位相と、ピエゾ素子27で振動される第2光源21から射出される光の振動(ピエゾ素子27の振動)の振幅及び位相に基づいて、不図示の制御装置により算出される。
The reflected light is converted into a parallel light beam by the
一方、第2コリメートレンズ22を透過した光のうち、第2ビームスプリッタ23で反射された光は、不図示の集光レンズを介して、第2CCD28の受光面に集光される。第2CCD28によると、第1CCD18と同様、光ビームの振動中心を知ることができる。
On the other hand, of the light transmitted through the
以上のように、第1の検出装置10と第2の検出装置20とにより、2次元スケール30のX軸方向及びY軸方向への移動距離及び移動方向を検出することが可能となっている。
As described above, the
以上詳細に説明したように、本実施形態によると、第1パターン36を有する透明な第1の板状部材32Aと、第2パターン36’を有する第2の板状部材32Bとを、第1パターン36と所定の位置関係になる位置に配置された位置合わせパターン34a(及び34b)と第2パターン36’と所定の位置関係になる位置に配置された位置合わせパターン34a’(及び34b’)とによるモアレ縞に基づいて(すなわち、モアレ縞を、例えば目視により観察して)重ね合わせることにより、第1パターン36と第2パターン36’とを所望の関係に設定することができる。これにより、従来のような高価な設備を用いることなく、短時間で高精度な2次元スケールを製造することができる。
As described in detail above, according to the present embodiment, the transparent first plate-
また、このような2次元スケールを備えた本実施形態のエンコーダでは、高コスト化を招くことなく高精度な位置計測を実現することが可能となる。 In addition, the encoder of this embodiment having such a two-dimensional scale can realize highly accurate position measurement without incurring high costs.
なお、上記実施形態では、モアレ縞の発生状態を、作業者が目視にて観察して、第1の板状部材32Aと第2の板状部材32Bとを貼り合せる場合について説明したが、これに限らず、モアレ縞の発生状態を画像処理など行うことにより、観察することとしても良い。この場合においても、第1パターン36と第2パターン36’との角度関係を検出して調整するよりは、短時間で板状部材32A,32Bを位置関係が調整された状態で貼り合わせることが可能となる。
In the above embodiment, the case where the operator visually observes the occurrence state of moire fringes and bonds the
なお、上記実施形態では、同一ピッチの位置合わせパターン34a,34b,34a’,34b’を用いることにしたが、本発明がこれに限られるものではなく、図5(A)、図5(B)に示されるような、位置合わせパターン134a,134bを有する第1の板状部材132A,及び位置合わせパターン134a’,134b’を有する第2の板状部材132Bを用いることが可能である。
In the above embodiment, the
図5(A)の第1の板状部材132Aは、第1の実施形態と同様、第1パターン36が形成されており、該第1パターン36と所定の位置関係となる位置には、位置合わせパターン134a,134bが形成されている。この位置合わせパターン134a,134bは、Y軸方向に伸び、X軸方向に所定ピッチ(ここでは例えば10μmとする)で配置されたる複数の刻線を有している。
As in the first embodiment, the first plate-
図5(B)の第2の板状部材132Bは、第1の実施形態と同様、第2パターン36’が形成されており、該第2パターン36’と所定の位置関係となる位置には、位置合わせパターン134a’、134b’が形成されている。この位置合わせパターン134a’,134b’は、Y軸方向に伸び、X軸方向に所定ピッチ(ここでは、例えば9.8μmとする)で配置された複数の刻線を有している。すなわち、位置合わせパターン134a,134bと、位置合わせパターン134a’,134b’とでは、配列ピッチが僅かに異なっている。
As in the first embodiment, the second plate-
このような位置合わせパターンを用いることにより、第1の板状部材132Aと第2の板状部材132Bを重ね合わせたときの角度関係が理想状態となっているとき(すなわち、第1パターン36を構成する刻線と第2パターン36’を構成する刻線とが垂直に交差するとき)には、図6(A)に示されるように、モアレ縞がX軸に沿ってグラデーションとなって出現する。
By using such an alignment pattern, when the angular relationship when the
その一方で、第1の板状部材132Aと第2の板状部材132Bとがずれているとき(すなわち、第1パターン36を構成する刻線と第2パターン36’を構成する刻線とが垂直に交差しないとき)には、図6(B)に示されるように、モアレ縞がX軸とY軸に対して傾斜する方向に沿って、グラデーションとなって出現する。
On the other hand, when the first plate-
したがって、作業者は、この縞の形成状態を見ながら、第1の板状部材132Aと第2の板状部材132Bとを貼り合わせることにより、第1パターン36の刻線と第2パターン36’の刻線とが垂直に交差した状態にすることができる。
Therefore, the operator bonds the first plate-
なお、例えば、位置合わせパターン134a,134bのピッチを100μmとしたときには、位置合わせパターン134a’,134b’のピッチを98μmや99.8μmなどとすることとしても良い。ただし、これらピッチについては、上述した数値に限られるものではなく、モアレ縞が形成されるピッチであれば、任意のピッチを選択することが可能である。
For example, when the pitch of the
なお、上記実施形態及び変形例では、1枚の板状部材に1種類の位置合わせパターンのみを設ける場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、1枚の板状部材上に2種類の位置合わせパターンを設けることとしても良い。 In the above-described embodiment and modification, the case where only one type of alignment pattern is provided on one plate-like member has been described. However, the present invention is not limited to this, and a single plate-like member is provided. Two types of alignment patterns may be provided.
なお、上記実施形態では、位置合わせマークによる縞の発生状況に応じて、第1の板状部材と第2の板状部材の位置関係を調整しつつ、両板状部材を貼り合わせる場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、縞の発生状態を、貼り合わせた後の、2枚の板状部材の位置関係の把握(第1パターンと第2パターンのなす角の把握)に用いることとしても良い。例えば、2次元スケールを用いた計測を行う前に、第1、第2パターンにより発生するモアレ縞の本数や角度を画像処理装置等を用いて検出し、該検出結果に基づいて第1パターンと第2パターンのなす角を検出することができ、制御装置では、該検出結果を考慮して、2次元スケールを用いた計測結果を補正することとすることができる。 In the above embodiment, the case where the two plate-like members are bonded together while adjusting the positional relationship between the first plate-like member and the second plate-like member according to the state of occurrence of the stripes by the alignment mark is described. However, the present invention is not limited to this, and the positional relationship between the two plate-like members after bonding the stripe occurrence state (understanding the angle between the first pattern and the second pattern) It is good also as using for. For example, before performing measurement using a two-dimensional scale, the number and angle of moire fringes generated by the first and second patterns are detected using an image processing device or the like, and the first pattern and The angle formed by the second pattern can be detected, and the control device can correct the measurement result using the two-dimensional scale in consideration of the detection result.
なお、上記実施形態では、第1パターン36(第2パターン36’)の+Y側、−Y側にそれぞれ位置合わせマークを設ける場合について説明したが、これに限らず、いずれか一方にのみ設けることとしても良い。また、+Y側、−Y側に限られず、+X側,−X側など、設ける位置は問わない。更に、位置合わせマークの配列方向なども問わない。
In the above embodiment, the case where the alignment marks are provided on the + Y side and the −Y side of the first pattern 36 (
なお、上記実施形態では、2枚の板状部材の間に配置されるスペーサ部材を2枚の板状部材とは別に用意したが、これに限らず、2枚の板状部材のうち、一方の板状部材の面に、予めスペーサ部材を取り付けておくこととしても良いし、一方の板状部材に段差を形成し、該段差部分にスペーサ部材と同一の機能を持たせることとしても良い。また、2枚の板状部材が対向する面のそれぞれにスペーサ部材を取り付けても良い。 In the above embodiment, the spacer member arranged between the two plate-like members is prepared separately from the two plate-like members. However, the present invention is not limited to this. A spacer member may be attached in advance to the surface of the plate member, or a step may be formed on one plate member, and the step portion may have the same function as the spacer member. Moreover, you may attach a spacer member to each of the surface where two plate-shaped members oppose.
なお、上記実施形態では、第1の検出装置、第2の検出装置として、2次元スケール上に集光ビームを照射する構成の装置を採用した場合について説明したが、これに限らず、光源から射出した光をビームスプリッタや回折光学素子で2つの光に分離し、その分離された光を再び2次元スケール上で重ね合わせる回折干渉方式の検出装置を採用することとしても良い。 In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the apparatus of the structure which irradiates a condensed beam on a two-dimensional scale was employ | adopted as a 1st detection apparatus and a 2nd detection apparatus, it is not restricted to this, From a light source A diffraction interference detection device that separates the emitted light into two lights by a beam splitter or a diffractive optical element and superimposes the separated lights on a two-dimensional scale may be employed.
なお、上記実施形態のエンコーダでは、計測する2軸方向が、互いに直交するX軸及びY軸である場合について説明したが、計測軸は、これらに限定されない。例えば、X軸と、このX軸と45°で交差する軸とを計測軸(計測する2軸)とすることとしても良い。 In the encoder of the above embodiment, the case where the two axial directions to be measured are the X axis and the Y axis orthogonal to each other has been described. However, the measurement axes are not limited to these. For example, the X axis and an axis that intersects the X axis at 45 ° may be set as a measurement axis (two axes to be measured).
以上説明したように、本発明の2次元スケールの製造方法は、2つのパターンを重ね合わせた2次元パターンを有する2次元スケールを製造するのに適している。また、本発明のエンコーダは、スケールの位置計測に適している。 As described above, the two-dimensional scale manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing a two-dimensional scale having a two-dimensional pattern in which two patterns are superimposed. The encoder of the present invention is suitable for scale position measurement.
30…2次元スケール、32A,132A…第1の板状部材、32B,132B…第2の板状部材、34a、34a’134a,134a’…位置合わせ用マーク(第1の位置合わせ用格子)、34b,34b’,134b,134b’…位置合わせ用マーク(第2の位置合わせ用格子)、36…第1パターン、36’…第2パターン、100…エンコーダ。 30 ... Two-dimensional scale, 32A, 132A ... First plate member, 32B, 132B ... Second plate member, 34a, 34a '134a, 134a' ... Alignment mark (first alignment grid) , 34b, 34b ′, 134b, 134b ′,... Alignment mark (second alignment grid), 36, first pattern, 36 ′, second pattern, 100, encoder.
Claims (9)
第1パターンと、該第1パターンと所定の位置関係となる位置に配置された第1の位置合わせ用格子とを有する透明な第1の板状部材を用意する工程と;
第2パターンと、該第2パターンと所定の位置関係となる位置に配置された第2の位置合わせ用格子とを有する第2の板状部材を用意する工程と;
前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを重ね合わせて、前記第1の位置合わせ用格子と前記第2の位置合わせ用格子とによるモアレ縞に基づいて、前記第1の板状部材と前記第2の板状部材との位置関係を調整する工程と;
前記第1パターンと前記第1の位置合わせ用格子とを有する前記第1の板状部材が前記2次元スケールの一方面側に配置され、前記第2パターンと前記第2の位置合わせ用格子とを有する前記第2の板状部材が前記2次元スケールの他方面側に配置されて前記2次元スケールを構成するように、前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを貼り合わせる工程と;を含む製造方法。 A manufacturing method for manufacturing a two-dimensional scale,
Providing a transparent first plate member having a first pattern and a first alignment grid disposed at a position having a predetermined positional relationship with the first pattern;
Providing a second plate-like member having a second pattern and a second alignment grid disposed at a position having a predetermined positional relationship with the second pattern;
The first of the plate-like member overlapped with the second plate-like member, on the basis of the moire fringes by a lattice for the first alignment grating and the front Stories second alignment, the first Adjusting the positional relationship between the plate member and the second plate member ;
The first plate-like member having the first pattern and the first alignment grating is disposed on one side of the two-dimensional scale, and the second pattern and the second alignment grating are The first plate-like member and the second plate-like member are bonded so that the second plate-like member having the second plate-like member is disposed on the other surface side of the two-dimensional scale to constitute the two-dimensional scale. And a step of combining .
前記位置関係を調整する工程では、前記モアレ縞が発生しない状態となるように前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを重ね合わせることを特徴とする請求項2に記載の製造方法。 Wherein the first alignment grating and the second alignment grating, the arrangement pitch of the rulings are the same,
3. The method according to claim 2, wherein in the step of adjusting the positional relationship, the first plate-like member and the second plate-like member are overlapped so that the moire fringes are not generated. Production method.
前記位置関係を調整する工程では、前記モアレ縞の配列方向が前記刻線の配列方向と同一の状態となるように前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを重ね合わせることを特徴とする請求項2に記載の製造方法。 Wherein the first alignment grating and the second alignment grid, different arrangement pitch of the score line,
In the step of adjusting the positional relationship, the first plate member and the second plate member are overlapped so that the arrangement direction of the moire fringes is in the same state as the arrangement direction of the engraving lines. The manufacturing method of Claim 2 characterized by these.
前記貼り合わせる工程で前記第1、第2の板状部材が重ね合わされた状態では、前記第1パターンと前記第2パターンを構成する直線状のパターン同士が互いに直交することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。 The first pattern and the second pattern have a plurality of linear patterns,
The linear patterns constituting the first pattern and the second pattern are orthogonal to each other in a state where the first and second plate-shaped members are overlapped in the bonding step. The manufacturing method as described in any one of 1-4.
前記貼り合わせる工程で前記第1、第2の板状部材が重ね合わされた状態では、前記第1パターンと前記第2パターンを構成する直線状のパターン同士が互いに交差することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。 The first pattern and the second pattern have a plurality of linear patterns,
The linear pattern constituting the first pattern and the second pattern intersect with each other in a state where the first and second plate-shaped members are overlapped in the bonding step. The manufacturing method as described in any one of 1-4.
前記スケールとして、請求項1〜8のいずれか一項に記載の製造方法により製造された2次元スケールを備えるエンコーダ。 An encoder that measures the position of the scale by irradiating the scale on which the pattern is formed and receiving the light through the scale,
An encoder provided with the two-dimensional scale manufactured by the manufacturing method as described in any one of Claims 1-8 as the said scale.
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