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JP2001050778A - Displacement measuring device - Google Patents

Displacement measuring device

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Publication number
JP2001050778A
JP2001050778A JP11223297A JP22329799A JP2001050778A JP 2001050778 A JP2001050778 A JP 2001050778A JP 11223297 A JP11223297 A JP 11223297A JP 22329799 A JP22329799 A JP 22329799A JP 2001050778 A JP2001050778 A JP 2001050778A
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JP
Japan
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receiving element
light receiving
light
phase
group
Prior art date
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Application number
JP11223297A
Other languages
Japanese (ja)
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JP4350220B2 (en
Inventor
Toshihiko Aoki
敏彦 青木
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
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Priority to GB0018962A priority patent/GB2352810B/en
Priority to DE10037981.8A priority patent/DE10037981B4/en
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    • GPHYSICS
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    • G01D5/34707Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715Scale reading or illumination devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a photo-receiving element array having substantially fine array pitches by line/space machining with margin to provide a photo-electric type encoder enhanced in a yield and reliability. SOLUTION: This device has a scale member and a sensor head for reading a scale grating thereof, the sensor head is provided with an LED, an index scale for transmitting output light of the LED to irradiate a scale member, and a photo-receiving element array 5 for detecting the light modulated by the scale grating to output a displacement signal, and the photo-receiving array 5 has a substrate 50, a first photo-receiving element group 51a formed by a first layer semiconductor thin film formed on the substrate 50, an insulation film 24 for covering the first photo-receiving element group 51a, and a second photo-receiving element group 51b formed by a second layer semiconductor thin film formed on the insulation film 24 to receive the transmitted light in a space of the first photo-receiving element group 51a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、光電式エンコー
ダ等の変位測定装置に関する。
The present invention relates to a displacement measuring device such as a photoelectric encoder.

【0002】[0002]

【従来の技術】光電式エンコーダとして、受光素子をス
ケール格子との関係で所定ピッチでアレイ状に配列形成
した受光素子アレイを用い、この受光素子アレイが受光
側インデックス格子を兼ねるようにした方式が知られて
いる。例えば、スケール格子ピッチPに対して、受光素
子アレイをP/4ピッチで少なくとも4個(1セット)
配列形成すれば、90°ずつ位相がずれたA,AB,
B,BBの4相変位信号を得ることができる。スケール
格子のピッチPが小さくなり、受光素子アレイをP/4
で形成することが困難な場合には、例えば受光素子アレ
イの配列ピッチを3P/4にすればよい。これにより、
受光素子アレイの配列順に、270°ずつ位相がずれた
A,BB,B,ABの4相変位信号を得ることができ
る。
2. Description of the Related Art As a photoelectric encoder, a light-receiving element array in which light-receiving elements are arrayed at a predetermined pitch in relation to a scale grating is used, and this light-receiving element array also serves as a light-receiving-side index grating. Are known. For example, with respect to the scale grating pitch P, at least four light receiving element arrays at P / 4 pitch (one set)
If the array is formed, A, AB,
B and BB four-phase displacement signals can be obtained. The pitch P of the scale grating becomes small, and the light receiving element array becomes P / 4.
If it is difficult to form the light receiving element array, for example, the array pitch of the light receiving element array may be set to 3P / 4. This allows
Four-phase displacement signals of A, BB, B, and AB having phases shifted by 270 ° in the order of arrangement of the light receiving element arrays can be obtained.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、スケール格子
ピッチがμmレベルの小さいものになると、受光素子ア
レイの形成は容易ではない。特に、受光素子アレイを基
板上に堆積したアモルファスシリコン等の半導体膜の加
工により形成する場合、ライン/スペースが最小加工寸
法に近い場合には、相間短絡等が発生し、歩留まりが低
いものとなる。また、微細なライン/スペースの加工が
できたとしても、スペースにゴミ等が付着しても短絡の
原因となる。
However, when the pitch of the scale grid is as small as the μm level, it is not easy to form a light receiving element array. In particular, when the light receiving element array is formed by processing a semiconductor film such as amorphous silicon deposited on a substrate, and when the line / space is close to the minimum processing size, an inter-phase short-circuit or the like occurs, resulting in a low yield. . Further, even if fine lines / spaces can be processed, even if dust or the like adheres to the spaces, it may cause a short circuit.

【0004】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、実質的に微細な配列ピッチを持つ受光素子アレ
イを余裕のあるライン/スペースの加工で実現して、歩
留まり及び信頼性向上を図った光電式エンコーダを提供
することを目的としている。この発明はまた、静電容量
式、磁気式等のエンコーダにおいて、送信デバイス配列
を実質的に微細ピッチの配列とした変位測定装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and realizes a light receiving element array having a substantially fine arrangement pitch by processing a sufficient line / space to improve the yield and reliability. It is intended to provide the intended photoelectric encoder. It is another object of the present invention to provide a displacement measuring device in which a transmission device array is substantially arranged at a fine pitch in an encoder of a capacitance type, a magnetic type, or the like.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明は、測定軸に沿
って所定ピッチのスケール格子が形成されたスケール部
材と、このスケール部材に対してその測定軸方向に相対
移動可能に配置されて前記スケール格子を読み取るセン
サヘッドとを有し、前記センサヘッドは、前記スケール
部材に光を照射する光源と、前記スケール部材からの光
を検出して位相の異なる複数の変位信号を出力する受光
素子アレイとを備えた変位測定装置において、前記受光
素子アレイは、基板と、この基板上に形成された第1層
半導体薄膜により形成された第1の受光素子群と、この
第1の受光素子群を覆う絶縁膜と、この絶縁膜上に形成
された第2層半導体薄膜により形成されて前記第1の受
光素子群のスペースの透過光を受光する第2の受光素子
群とを有することを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a scale member on which a scale grating having a predetermined pitch is formed along a measuring axis, and the scale member is arranged so as to be relatively movable in the measuring axis direction with respect to the scale member. A sensor head for reading scale gratings, wherein the sensor head irradiates light to the scale member, and a light receiving element array that detects light from the scale member and outputs a plurality of displacement signals having different phases. Wherein the light-receiving element array includes a substrate, a first light-receiving element group formed by a first layer semiconductor thin film formed on the substrate, and a first light-receiving element group. An insulating film to cover, and a second light receiving element group formed of a second semiconductor thin film formed on the insulating film and receiving light transmitted through the space of the first light receiving element group. It is characterized.

【0006】この発明によると、受光素子アレイは、基
板上の異なる層の半導体薄膜を用いて、第1の受光素子
群とそのスペース上に配置される第2の受光素子群とに
より構成する。従って、第1及び第2の受光素子群のそ
れぞれのピッチに対して全体としては1/2ピッチの受
光素子配列となるから、受光素子アレイのライン/スペ
ース加工を余裕を持って行うことができる。これによ
り、光電式エンコーダの歩留まり及び信頼性向上が図ら
れる。
According to the present invention, the light receiving element array is composed of the first light receiving element group and the second light receiving element group arranged in the space using semiconductor thin films of different layers on the substrate. Therefore, since the light receiving element array has a half pitch as a whole with respect to each pitch of the first and second light receiving element groups, the line / space processing of the light receiving element array can be performed with a margin. . Thereby, the yield and reliability of the photoelectric encoder are improved.

【0007】この発明において具体的には、受光素子ア
レイの基板は透明基板であり、第1及び第2の受光素子
群は、この透明基板のスケール部材に対向する面と反対
側の面に積層形成される。またこの場合、第1及び第2
の受光素子群はそれぞれ、前記透明基板側に共通電極と
なる透明導電膜が形成され、反対側に各端子電極が形成
される。
Specifically, in the present invention, the substrate of the light receiving element array is a transparent substrate, and the first and second light receiving element groups are laminated on the surface of the transparent substrate opposite to the surface facing the scale member. It is formed. In this case, the first and second
In each of the light receiving element groups, a transparent conductive film serving as a common electrode is formed on the transparent substrate side, and each terminal electrode is formed on the opposite side.

【0008】またこの発明において、例えば第1の受光
素子群は、スケール格子との関係で互いに逆相のA相の
変位信号とAB相の変位信号を出力する少なくとも一対
の受光素子を有し、第2の受光素子群は、A相及びAB
相の変位信号とはそれぞれ90°位相がずれたB相及び
BB相の変位信号を出力する少なくとも一対の受光素子
を有するものとすることができる。
In the present invention, for example, the first light receiving element group has at least a pair of light receiving elements for outputting an A-phase displacement signal and an AB-phase displacement signal that are mutually opposite in relation to the scale lattice, The second light receiving element group is composed of A phase and AB
The phase displacement signal may include at least a pair of light receiving elements that output a B-phase and a BB-phase displacement signal, each of which is shifted by 90 ° in phase.

【0009】更にこの発明において、例えば第1の受光
素子群は、スケール格子との関係で互いに90°位相が
ずれたA相の変位信号とB相の変位信号を出力する複数
個ずつの受光素子からなる第1グループと第2グループ
とからなり、第2の受光素子群は、第1の受光素子群の
第1グループの範囲をカバーする受光面をもってA相の
位相反転したAB相の変位信号を出力する第1の受光素
子と、第1の受光素子群の第2グループの範囲をカバー
する受光面をもってB相の位相反転したBB相の変位信
号を出力する第2の受光素子とから構成することができ
る。
Further, in the present invention, for example, the first light receiving element group includes a plurality of light receiving elements which output an A-phase displacement signal and a B-phase displacement signal which are 90 ° out of phase with each other in relation to the scale grating. The first light receiving element group is composed of a first group and a second group, and the second light receiving element group has an AB phase displacement signal obtained by inverting the A phase with a light receiving surface covering the range of the first group of the first light receiving element group. And a second light receiving element that outputs a BB-phase displacement signal obtained by inverting the B-phase and having a light-receiving surface covering the range of the second group of the first light-receiving element group. can do.

【0010】更にまたこの発明において、第1の受光素
子群は、互いに並列接続されてA相の変位信号を出力す
るもの、第2の受光素子群は、互いに並列接続されてA
相の変位信号とは90°位相がずれたB相の変位信号を
出力するものとし、これらに加えて、第2の受光素子群
の上に絶縁膜を介して形成された第3の半導体薄膜によ
り形成されて互いに並列接続され、A相とは逆相である
AB相の変位信号を出力する第3の受光素子群と、この
第3の受光素子群の上に絶縁膜を介して形成された第4
の半導体薄膜により形成されて互いに並列接続され、B
相とは逆相であるBB相の変位信号を出力する第4の受
光素子群とを有するものとすることができる。
Still further, in the present invention, the first light receiving element group is connected in parallel to each other to output an A-phase displacement signal, and the second light receiving element group is connected in parallel to each other to output an A-phase displacement signal.
It outputs a B-phase displacement signal 90 ° out of phase with the phase displacement signal. In addition, a third semiconductor thin film formed via an insulating film on the second light receiving element group And a third light receiving element group that is connected in parallel to each other and outputs a displacement signal of an AB phase that is opposite to the A phase, and is formed on the third light receiving element group via an insulating film. The fourth
B are formed of a semiconductor thin film of
And a fourth light receiving element group that outputs a displacement signal of a BB phase which is the opposite phase to the phase.

【0011】この発明はまた、測定軸に沿って所定ピッ
チの信号転送部が配列形成されたスケール部材と、この
スケール部材に対してその測定軸方向に相対移動可能に
配置されて前記信号転送部に対して信号を送信する送信
部及び、前記スケール部材の信号転送部を介して転送さ
れた信号を受信する受信部を有するセンサヘッドとを有
する変位測定装置において、前記センサヘッドの送信部
は、基板と、この基板上に配列形成された第1の送信デ
バイスと、この第1の送信デバイスを覆う絶縁膜と、こ
の絶縁膜上に前記第1の送信デバイスとは位相がずれた
状態に配列形成された第2の送信デバイスとを有するこ
とを特徴とする。
The present invention is also directed to a scale member having signal transfer portions arranged at a predetermined pitch along a measurement axis, and the signal transfer portion disposed so as to be relatively movable in the measurement axis direction with respect to the scale member. In a displacement measuring device having a transmitting unit that transmits a signal to, and a sensor head having a receiving unit that receives a signal transmitted via a signal transmitting unit of the scale member, the transmitting unit of the sensor head includes: A substrate, a first transmitting device arranged and formed on the substrate, an insulating film covering the first transmitting device, and the first transmitting device arranged on the insulating film so that the first transmitting device is out of phase with the first transmitting device. And a second transmission device formed.

【0012】この発明によると、静電容量式エンコーダ
や磁気式エンコーダにおいて、実質的に送信デバイスを
微細ピッチで配列することができ、これにより高分解能
特性を得ることができる。具体的に、(a)送信部と信
号転送部の間、及び信号転送部と受信部の間が容量結合
により信号転送を行う静電容量式エンコーダの場合、第
1及び第2の送信デバイスは送信電極である。また
(b)送信部と信号転送部の間、及び信号転送部と受信
部の間が磁気結合により信号転送を行う磁気式エンコー
ダの場合、第1及び第2の送信デバイスは送信巻線であ
る。
According to the present invention, transmission devices can be substantially arranged at a fine pitch in a capacitance type encoder or a magnetic type encoder, whereby high resolution characteristics can be obtained. Specifically, (a) in the case of a capacitive encoder that performs signal transfer by capacitive coupling between the transmission unit and the signal transfer unit and between the signal transfer unit and the reception unit, the first and second transmission devices are: It is a transmission electrode. (B) In the case of a magnetic encoder that performs signal transfer by magnetic coupling between the transmission unit and the signal transfer unit and between the signal transfer unit and the reception unit, the first and second transmission devices are transmission windings. .

【0013】この発明は更に、測定軸に沿って所定ピッ
チのスケール格子が形成されたスケール部材と、このス
ケール部材に対してその測定軸方向に相対移動可能に配
置されて前記スケール格子を読み取るセンサヘッドとを
有し、前記センサヘッドは、前記スケール部材に光を照
射する光源と、前記スケール部材からの光を検出して位
相の異なる複数の変位信号を出力する受光素子アレイと
を備えた変位測定装置において、前記受光素子アレイ
は、基板と、この基板上に形成されて前記スケール部材
からの光を受光して光信号として導波する第1の導波路
群と、この第1の導波路群を覆うクラッド層と、このク
ラッド層上に形成されて前記第1の導波路群のスペース
の透過光を受光して光信号として導波する第2の導波路
群とを有することを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a scale member on which a scale grating having a predetermined pitch is formed along a measuring axis, and a sensor which is arranged so as to be relatively movable in the direction of the measuring axis with respect to the scale member and reads the scale grating. And a light source that irradiates the scale member with light, and a light receiving element array that detects light from the scale member and outputs a plurality of displacement signals having different phases. In the measuring device, the light receiving element array includes a substrate, a first group of waveguides formed on the substrate and configured to receive light from the scale member and guide the light as an optical signal, and the first waveguide. A clad layer covering the group, and a second group of waveguides formed on the clad layer and receiving the transmitted light in the space of the first group of waveguides and guiding the same as an optical signal. And butterflies.

【0014】即ちこの発明は、受光素子アレイを構成す
る受光素子が能動素子ではなく、光を受光して導波する
だけの導波路である場合も有効である。この場合も、第
1の導波路群と第2の導波路群とをクラッド層を挟んで
1/2ピッチずれた状態で積層する構造とすることによ
り、全体として受光素子アレイのピッチを小さくするこ
とが可能になる。
That is, the present invention is also effective when the light receiving elements constituting the light receiving element array are not active elements but are waveguides that only receive and guide light. Also in this case, the pitch of the light receiving element array is reduced as a whole by forming a structure in which the first waveguide group and the second waveguide group are stacked with a shift of ピ ッ チ pitch with the clad layer interposed therebetween. It becomes possible.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。 [実施の形態1]図1(a)(b)は、この発明の実施
の形態1による光電式エンコーダの平面図とそのA−
A′断面図である。光電式エンコーダは、スケール部材
1と、これに対して所定のギャップをもって対向して、
スケール部材1の測定軸xに沿って相対移動可能に配置
された、スケール格子を読み取るためのセンサヘッド2
とから構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIGS. 1A and 1B are a plan view of a photoelectric encoder according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG.
It is A 'sectional drawing. The photoelectric encoder is opposed to the scale member 1 with a predetermined gap.
A sensor head 2 for reading a scale grating, which is arranged so as to be relatively movable along a measurement axis x of the scale member 1.
It is composed of

【0016】スケール部材1は、ガラス等の基板10に
所定のピッチPでスケール格子11を配列形成して構成
されている。具体的にこの実施の形態の場合、スケール
部材1は反射型であり、スケール格子11は、反射部と
非反射部の配列により構成される。センサヘッド2は、
光源としてのLED3と、このLED3の出力光を変調
してスケール部材1を照射するインデックススケール4
と、スケール部材1からの反射光を受光して変位信号を
出力する受光素子アレイ5とから構成される。
The scale member 1 is formed by arranging scale gratings 11 at a predetermined pitch P on a substrate 10 made of glass or the like. Specifically, in the case of this embodiment, the scale member 1 is of a reflective type, and the scale grating 11 is configured by an array of reflective portions and non-reflective portions. The sensor head 2 is
An LED 3 as a light source, and an index scale 4 for modulating the output light of the LED 3 to irradiate the scale member 1
And a light receiving element array 5 that receives reflected light from the scale member 1 and outputs a displacement signal.

【0017】インデックススケール4はガラス等の透明
基板に例えばスケール格子11と同じピッチのインデッ
クス格子41を配列形成して構成されている。受光素子
アレイ5は、ガラス等の透明基板51上にアモルファス
シリコン等の半導体薄膜により形成された受光素子51
が、スケール格子11との関係で所定ピッチで配列され
ている。
The index scale 4 is formed by arranging, for example, index gratings 41 having the same pitch as the scale grating 11 on a transparent substrate such as glass. The light receiving element array 5 includes a light receiving element 51 formed of a semiconductor thin film such as amorphous silicon on a transparent substrate 51 such as glass.
Are arranged at a predetermined pitch in relation to the scale grating 11.

【0018】図2(a)(b)は、受光素子アレイ5の
具体的な構成を示す平面図とそのB−B′断面図であ
る。図示のように受光素子アレイ5は、透明基板50上
に、2層に分けて積層された第1の受光素子群51aと
第2の受光素子群51bとから構成されている。第1の
受光素子群51aは、透明基板50上に共通電極として
形成されたITO等の透明導電膜21上に配列形成され
たアモルファスシリコンのフォトダイオード22であ
る。各フォトダイオード22は具体的には、基板50側
からp層,i層及びn層の積層膜であり、その表面には
端子電極23が形成されている。端子電極23はNi電
極である。
FIGS. 2A and 2B are a plan view showing a specific configuration of the light receiving element array 5 and a sectional view taken along line BB '. As shown in the figure, the light receiving element array 5 is composed of a first light receiving element group 51a and a second light receiving element group 51b which are stacked in two layers on a transparent substrate 50. The first light receiving element group 51a is an amorphous silicon photodiode 22 arranged and formed on a transparent conductive film 21 such as ITO formed as a common electrode on the transparent substrate 50. Each photodiode 22 is specifically a laminated film of a p-layer, an i-layer, and an n-layer from the substrate 50 side, and a terminal electrode 23 is formed on the surface thereof. The terminal electrode 23 is a Ni electrode.

【0019】第1の受光素子群51aの製造工程は、次
の通りである。まず基板50上に透明導電膜21を形成
し、更にこの上にp層、i層、n層のアモルファスシリ
コン膜を順次堆積し、更にその表面にNi膜を堆積す
る。次にリソグラフィ工程を経てNi膜をパターン形成
する。そして、形成されたNi電極をマスクとしてアモ
ルファスシリコンをエッチングすることにより、各フォ
トダイオードを分離する。
The manufacturing process of the first light receiving element group 51a is as follows. First, a transparent conductive film 21 is formed on a substrate 50, and a p-layer, an i-layer, and an n-layer amorphous silicon film are sequentially deposited thereon, and a Ni film is further deposited on the surface thereof. Next, a Ni film is patterned through a lithography process. Then, each photodiode is separated by etching the amorphous silicon using the formed Ni electrode as a mask.

【0020】この様に形成された第1の受光素子群51
aはシリコン酸化膜等の絶縁膜24により覆う。好まし
くは絶縁膜24の表面は平坦化する。そしてこの絶縁膜
24上に再度共通電極となる透明導電膜25を形成し、
この上に第2の受光素子群51bを構成するアモルファ
スシリコンのフォトダイオード26を形成する。これら
のフォトダイオード26の表面にも端子電極27が形成
される。第2の受光素子群51bの構造及び製法は、第
1の受光素子群51aと同様である。第2の受光素子群
51bの表面は、パシベーション用の絶縁膜28により
覆われる。
The first light receiving element group 51 thus formed
a is covered with an insulating film 24 such as a silicon oxide film. Preferably, the surface of the insulating film 24 is flattened. Then, a transparent conductive film 25 serving as a common electrode is formed on the insulating film 24 again,
The photodiode 26 of amorphous silicon constituting the second light receiving element group 51b is formed thereon. Terminal electrodes 27 are also formed on the surfaces of these photodiodes 26. The structure and manufacturing method of the second light receiving element group 51b are the same as those of the first light receiving element group 51a. The surface of the second light receiving element group 51b is covered with an insulating film 28 for passivation.

【0021】この実施の形態において、受光素子アレイ
5は、基板50側からの光を受光する。即ち、第1の受
光素子群51aには、スケール部材1からの反射光が基
板50を透過して入力される。第2の受光素子群51b
には、基板50を透過し、第1の受光素子群51bのス
ペースを透過した光が入力される。
In this embodiment, the light receiving element array 5 receives light from the substrate 50 side. That is, the reflected light from the scale member 1 passes through the substrate 50 and is input to the first light receiving element group 51a. Second light receiving element group 51b
, The light transmitted through the substrate 50 and transmitted through the space of the first light receiving element group 51b is input.

【0022】この実施の形態では、受光素子アレイ5
は、4相の変位信号を出力するように、第1及び第2の
受光素子群51a及び51bが所定ピッチで配列され
る。具体的にこの実施の形態の場合、第1の受光素子群
51aは、スケール格子のピッチPに対して、3P/2
のピッチで配列され、第2の受光素子群51bは、第1
の受光素子群51aとは3P/4ピッチずれて3P/2
ピッチで配列される。90°ずつ位相がずれた4相の変
位信号をA,B,AB,BB相として、第1の受光素子
群51aの端子電極は、交互にA相用の信号線31aと
AB相用の信号線31cに接続される。第2の受光素子
群51bの端子電極は、交互にBB相用の信号線31b
とB相用の信号線31dに接続される。以上により、受
光素子アレイ5からは、3P/4ピッチ(=270°)
ずつずれたA,BB,B,AB相の変位信号が得られ
る。
In this embodiment, the light receiving element array 5
The first and second light receiving element groups 51a and 51b are arranged at a predetermined pitch so as to output four-phase displacement signals. Specifically, in the case of this embodiment, the first light receiving element group 51a is 3P / 2 with respect to the pitch P of the scale grating.
The second light receiving element group 51b is arranged at a pitch of
3P / 2 pitch shifted from the light receiving element group 51a of FIG.
They are arranged at a pitch. Assuming that the four-phase displacement signals whose phases are shifted by 90 ° are A, B, AB, and BB phases, the terminal electrodes of the first light receiving element group 51 a alternately have the A-phase signal line 31 a and the AB-phase signal line. Connected to line 31c. The terminal electrodes of the second light receiving element group 51b are alternately connected to the BB phase signal line 31b.
And the B-phase signal line 31d. As described above, from the light receiving element array 5, 3P / 4 pitch (= 270 °)
The displacement signals of the A, BB, B, and AB phases that are deviated from each other are obtained.

【0023】以上のようにこの実施の形態によると、受
光素子アレイ5は、第1の受光素子群51aとこれとは
異なる層により形成された第2の受光素子群51bによ
り構成される。従って、受光素子アレイ5としての配列
ピッチに対して、第1及び第2の受光素子群51a,5
1bの配列ピッチは2倍になり、スケール格子ピッチP
が小さい場合にも、余裕を持って加工することができ
る。これにより、受光素子アレイの歩留まり及び信頼性
は向上する。
As described above, according to this embodiment, the light receiving element array 5 is composed of the first light receiving element group 51a and the second light receiving element group 51b formed of a different layer. Therefore, the first and second light receiving element groups 51a, 5a are arranged with respect to the arrangement pitch of the light receiving element array 5.
1b is doubled and the scale grid pitch P
Can be machined with a margin even if is small. Thereby, the yield and reliability of the light receiving element array are improved.

【0024】[実施の形態2]スケール格子ピッチPが
大きい場合には、受光素子アレイ5の配列ピッチを例え
ば、P/4ピッチとすることができる。その様な実施の
形態の受光素子アレイ5のレイアウトを、図2(a)に
対応させて図3に示す。断面構造は、実施の形態1と同
様である。この場合、図3に示すように第1の受光素子
群51aと第2の受光素子群51bとをそれぞれ、互い
にP/4ピッチずれた状態でP/2ピッチで配列形成す
る。これにより、第1及び第2の受光素子群51a,5
1bを含めて受光素子アレイ5からは、その配列順に
A,B,AB,BBの4相の変位信号が得られる。
[Embodiment 2] When the scale grating pitch P is large, the arrangement pitch of the light receiving element arrays 5 can be set to, for example, P / 4. FIG. 3 shows a layout of the light receiving element array 5 of such an embodiment corresponding to FIG. The cross-sectional structure is the same as in the first embodiment. In this case, as shown in FIG. 3, the first light receiving element group 51a and the second light receiving element group 51b are arranged at a P / 2 pitch while being shifted from each other by a P / 4 pitch. Thereby, the first and second light receiving element groups 51a, 51
From the light receiving element array 5 including 1b, displacement signals of four phases A, B, AB, and BB are obtained in the order of arrangement.

【0025】この実施の形態の場合にも、受光素子アレ
イ5を2層構造としているため、最終的に得られる素子
配列ピッチに対して、実際の素子加工ピッチは2倍にな
るから、受光素子アレイの歩留まり及び信頼性は向上す
る。なおここまでの実施の形態において、第1の受光素
子群51a及び第2の受光素子群51bは、ライン/ス
ペースが1/1ではなく、少しスペースが大きい状態に
加工した例を示したが、ライン/スペース=1/1とし
てもよい。この場合、受光素子アレイ全体として、隙間
なく受光素子が配列されることになる。
Also in this embodiment, since the light receiving element array 5 has a two-layer structure, the actual element processing pitch is twice as large as the finally obtained element arrangement pitch. Array yield and reliability are improved. In the above-described embodiments, the first light receiving element group 51a and the second light receiving element group 51b have been described as examples in which the line / space is not 1/1 and the space is slightly larger. Line / space = 1/1 may be set. In this case, the light receiving elements are arranged without gaps in the entire light receiving element array.

【0026】[実施の形態3]図4は、実施の形態3に
よる光電式エンコーダの受光素子アレイ5の断面構造を
示す。この実施の形態では、基板50上に第1の受光素
子群51b、第2の受光素子群51bを実施の形態1と
同様にして形成し、更にこれらの上に第3の受光素子群
51cと第4の受光素子群51dを積層している。各受
光素子群51a,51b,51c,51dの間が絶縁膜
41により分離されることは、先の実施の形態と同様で
ある。
Third Embodiment FIG. 4 shows a sectional structure of a light receiving element array 5 of a photoelectric encoder according to a third embodiment. In this embodiment, a first light receiving element group 51b and a second light receiving element group 51b are formed on a substrate 50 in the same manner as in the first embodiment, and a third light receiving element group 51c is formed thereon. The fourth light receiving element group 51d is stacked. The separation between the light receiving element groups 51a, 51b, 51c, and 51d by the insulating film 41 is the same as in the previous embodiment.

【0027】この実施の形態の場合、第1の受光素子群
51aは、ピッチPで配列されて互いに並列接続され
る。第2〜第4の受光素子群51b〜51dは順次P/
4ずつずれた状態で形成されて、それぞれ互いに並列接
続される。これにより、第1〜第4の受光素子群51a
〜51dの出力がそれぞれ、A,B,AB,BB相の変
位信号となる。これにより、各受光素子群の加工には隣
接する素子間のスペースを大きく確保して、受光素子ア
レイ全体としてP/4ピッチの素子配列を得ることがで
き、微細なスケール格子を持つ光電式エンコーダを歩留
まりよく作ることができる。
In this embodiment, the first light receiving element groups 51a are arranged at a pitch P and are connected in parallel with each other. The second to fourth light receiving element groups 51b to 51d sequentially have P /
They are formed so as to be shifted by four and are connected to each other in parallel. Thereby, the first to fourth light receiving element groups 51a
Outputs of .about.51d are displacement signals of the A, B, AB, and BB phases, respectively. As a result, a large space between adjacent elements can be ensured in the processing of each light receiving element group, and a P / 4 pitch element array can be obtained as the entire light receiving element array, and a photoelectric encoder having a fine scale grid Can be made with good yield.

【0028】[実施の形態4]図5は、実施の形態4に
よる光電式エンコーダの受光素子アレイ5の断面構造を
示す。この実施の形態では、基板50上に形成された第
1の受光素子群51aは、ピッチPで配列された複数の
フォトダイオード22aからなる第1グループ51aa
と、同じくピッチPで配列された複数のフォトダイオー
ド22bからなり、第1グループ51aaとは90°位
相がずれた第2グループ51abとに分けられている。
第1グループ51aaの複数のフォトダイオード22a
はA相用として互いに並列接続され、第2グループ51
abの複数のフォトダイオード22bはB相用として並
列接続されている。
[Fourth Embodiment] FIG. 5 shows a sectional structure of a light receiving element array 5 of a photoelectric encoder according to a fourth embodiment. In this embodiment, the first light receiving element group 51a formed on the substrate 50 is a first group 51aa including a plurality of photodiodes 22a arranged at a pitch P.
And a plurality of photodiodes 22b arranged at the same pitch P, and is divided into a first group 51aa and a second group 51ab shifted by 90 ° in phase.
The plurality of photodiodes 22a of the first group 51aa
Are connected in parallel with each other for the A phase, and the second group 51
The plurality of photodiodes 22b of ab are connected in parallel for the B phase.

【0029】第1の受光素子群51aの上に絶縁膜を介
して積層された第2の受光素子群51bは、二つのフォ
トダイオード26a,26bにより構成されている。フ
ォトダイオード26a,26bはそれぞれ、第1及び第
2のグループ51a1及び51a2の全体をカバーする
受光面を持つように形成される。
The second light receiving element group 51b laminated on the first light receiving element group 51a via an insulating film is composed of two photodiodes 26a and 26b. The photodiodes 26a and 26b are formed so as to have light receiving surfaces that cover the entire first and second groups 51a1 and 51a2, respectively.

【0030】第1の受光素子群51aは、各フォトダイ
オード22a,22bの端子電極が光を通さないものと
すれば、格子として機能する。これにより、第2の受光
素子群51bの一方のフォトダイオード26aは、第1
の受光素子群51aの第1グループ51aaのフォトダ
イオード22aのスペースを透過した光を受光して、A
B相変位信号を出力する。第2の受光素子群51bの他
方のフォトダイオード26bは、第1の受光素子群51
aの第2グループ51abのフォトダイオード22bの
スペースを透過した光を受光して、BB相変位信号を出
力する。この実施の形態によっても、先の各実施の形態
と同様の効果が得られる。
The first light receiving element group 51a functions as a grating if the terminal electrodes of the photodiodes 22a and 22b do not transmit light. Accordingly, one photodiode 26a of the second light receiving element group 51b is connected to the first photodiode 26a.
The light transmitted through the space of the photodiode 22a of the first group 51aa of the light receiving element group 51a of FIG.
A B-phase displacement signal is output. The other photodiode 26b of the second light receiving element group 51b is connected to the first light receiving element group 51b.
The light receiving device transmits the light transmitted through the space of the photodiode 22b of the second group 51ab of FIG. According to this embodiment, the same effects as those of the previous embodiments can be obtained.

【0031】この発明による光電式エンコーダは上記実
施の形態に限られない。例えば上記各実施の形態では、
受光素子アレイには透明基板を用い、そのスケール部材
に対向する側と反対側の面に受光素子を積層形成して、
透明基板を透過した光を受光するようにしたが、受光素
子を積層した側を光入射面としてもよい。このとき、各
受光素子の端子電極に金属を用いる場合には、上記実施
の形態とは端子電極及び透明共通電極の上下を逆にする
ことが必要である。また、基板は透明基板でなくてもよ
い。上記実施の形態では、4相の変位信号を得る場合を
説明したが、120°ずつずれたの3相の変位信号を得
る形式の光電式エンコーダにも同様にこの発明を適用す
ることができる。
The photoelectric encoder according to the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in each of the above embodiments,
A transparent substrate is used for the light receiving element array, and light receiving elements are laminated and formed on the surface opposite to the side facing the scale member,
Although the light transmitted through the transparent substrate is received, the side on which the light receiving elements are stacked may be used as the light incident surface. At this time, when a metal is used for the terminal electrode of each light receiving element, it is necessary to turn the terminal electrode and the transparent common electrode upside down from the above embodiment. Further, the substrate need not be a transparent substrate. In the above embodiment, the case where a four-phase displacement signal is obtained has been described. However, the present invention can be similarly applied to a photoelectric encoder that obtains a three-phase displacement signal that is shifted by 120 °.

【0032】[実施の形態5]図6及び図7は、この発
明を静電容量式エンコーダに適用した実施の形態であ
る。スケール部材1とこれに対向するセンサヘッド2を
有することは、光電式エンコーダと同様である。スケー
ル部材1には所定ピッチで転送電極102が配列形成さ
れている。センサヘッド2上には、転送電極102と容
量結合する送信電極101と受信電極103が配置され
ている。送信電極101は、スケール部材1の転送電極
102の配列との関係で所定ピッチで複数個配置され
る。
[Embodiment 5] FIGS. 6 and 7 show an embodiment in which the present invention is applied to a capacitance type encoder. Having a scale member 1 and a sensor head 2 opposed thereto is the same as the photoelectric encoder. Transfer electrodes 102 are arranged and formed on the scale member 1 at a predetermined pitch. On the sensor head 2, a transmission electrode 101 and a reception electrode 103 that are capacitively coupled to the transfer electrode 102 are arranged. A plurality of transmission electrodes 101 are arranged at a predetermined pitch in relation to the arrangement of the transfer electrodes 102 of the scale member 1.

【0033】送信電極101の配列は、図7の断面図に
示すように、基板100上に配列された第1の送信電極
101aと、この上に層間絶縁膜104を介して配列さ
れた第2の送信電極101bとからなる。第2の送信電
極101bは、第1の送信電極101aの配列のスペー
スに配置されて、例えば図7に示すようにA,B,C,
Dの異なる4相の送信電極群を構成する。この実施の形
態の場合も、複数の送信電極は2層に分けて配列され、
各層の送信電極配列ピッチをPとして、全体として送信
電極ピッチP/2を実現することができる。従って微細
ピッチの電極配列を得ることができる。
As shown in the sectional view of FIG. 7, the arrangement of the transmission electrodes 101 includes a first transmission electrode 101a arranged on a substrate 100 and a second transmission electrode 101a arranged on the first transmission electrode 101a with an interlayer insulating film 104 interposed therebetween. And the transmission electrode 101b. The second transmission electrode 101b is arranged in the space of the arrangement of the first transmission electrode 101a, and for example, as shown in FIG. 7, A, B, C,
A group of four-phase transmitting electrodes having different Ds is formed. Also in the case of this embodiment, the plurality of transmitting electrodes are arranged in two layers.
Taking the transmission electrode arrangement pitch of each layer as P, the transmission electrode pitch P / 2 can be realized as a whole. Therefore, an electrode arrangement with a fine pitch can be obtained.

【0034】[実施の形態6]図8及び図9は、この発
明を磁気式(誘導式)エンコーダに適用した実施の形態
である。スケール部材1とこれに対向するセンサヘッド
2を有することは、光電式エンコーダと同様である。ス
ケール部材1には所定ピッチで転送巻線202が配列形
成されている。センサヘッド2上には、転送巻線102
と磁気結合(誘導結合)する送信巻線201と受信巻線
203が配置されている。送信巻線201は、スケール
部材1の転送巻線202の配列との関係で所定ピッチで
複数個配置される。
[Embodiment 6] FIGS. 8 and 9 show an embodiment in which the present invention is applied to a magnetic (inductive) encoder. Having a scale member 1 and a sensor head 2 opposed thereto is the same as the photoelectric encoder. The transfer windings 202 are arranged and formed on the scale member 1 at a predetermined pitch. On the sensor head 2, a transfer winding 102
A transmission winding 201 and a reception winding 203 that are magnetically coupled to each other (inductive coupling) are arranged. A plurality of transmission windings 201 are arranged at a predetermined pitch in relation to the arrangement of the transfer windings 202 of the scale member 1.

【0035】送信巻線201の配列は、図9の断面図に
示すように、基板200上に配列された第1の送信巻線
201aと、この上に層間絶縁膜204を介して配列さ
れた第2の送信巻線201bとからなる。第2の送信巻
線201bは、第1の送信巻線201aの配列のスペー
スに配置されて、例えば図9に示すようにA,B,C,
Dの異なる4相の送信巻線群を構成する。この実施の形
態の場合も、複数の送信巻線は2層に分けて配列され、
各層の送信巻線配列ピッチをPとして、全体として送信
巻線ピッチP/2を実現することができる。従って微細
ピッチの巻線配列を得ることができる。
As shown in the sectional view of FIG. 9, the arrangement of the transmission windings 201 is such that a first transmission winding 201a arranged on a substrate 200 and an intervening insulating film 204 are arranged thereon. And a second transmission winding 201b. The second transmission winding 201b is arranged in the space of the arrangement of the first transmission winding 201a, and for example, A, B, C,
A group of four-phase transmission windings having different Ds is formed. Also in this embodiment, a plurality of transmission windings are arranged in two layers.
Taking the transmission winding arrangement pitch of each layer as P, the transmission winding pitch P / 2 can be realized as a whole. Therefore, a winding arrangement having a fine pitch can be obtained.

【0036】[実施の形態7]図10は、実施の形態1
における受光素子アレイ5に相当する別の受光素子アレ
イ5aの構成を示している。ここでは、受光素子とし
て、能動領域を持たない単なる光導波路302a,30
2bを用いている。図11(a),(b)は、図10の
A−A′及びB−B′断面図である。導波路302a,
302bは、薄膜の堆積とエッチングにより形成される
平面導波路(コア層)である。
[Embodiment 7] FIG. 10 shows Embodiment 1 of the present invention.
2 shows a configuration of another light receiving element array 5a corresponding to the light receiving element array 5 in FIG. Here, as light receiving elements, simple optical waveguides 302a and 302 having no active region are used.
2b is used. FIGS. 11A and 11B are sectional views taken along the lines AA 'and BB' of FIG. The waveguides 302a,
Reference numeral 302b denotes a planar waveguide (core layer) formed by depositing and etching a thin film.

【0037】即ち、基板201上にクラッド層303に
より囲まれた形で第1の導波路302aが所定ピッチで
配列され、この上に更に第2の導波路302bが、第1
の導波路302aの配列に対して1/2ピッチずれた状
態で配列される。第2の導波路302bの上部にもクラ
ッド層304が形成される。各導波路302a,302
bは、スケールの測定軸と直交する方向にストライプ状
をなして基板301と平行に配設される。スケールから
の光は、導波路端面ではなく、端面とは直交する表面か
ら結合される。
That is, the first waveguides 302a are arranged at a predetermined pitch on the substrate 201 so as to be surrounded by the cladding layer 303, and the second waveguides 302b are further formed on the first waveguides 302a.
Are arranged with a ピ ッ チ pitch shift from the arrangement of the waveguides 302a. A cladding layer 304 is also formed above the second waveguide 302b. Each waveguide 302a, 302
b is arranged in parallel with the substrate 301 in a stripe shape in a direction orthogonal to the measurement axis of the scale. Light from the scale is coupled from the surface orthogonal to the end face, not the waveguide end face.

【0038】具体的にこの実施の形態では、導波路30
2a,302bが形成された側のクラッド層304の表
面から、光を導波路302a,302bに結合させる。
そのために、図3(b)に示すように、導波路302
a,302bの上部クラッド層304の表面には、スケ
ールからクラッド層304に入る光を効率よく導波路3
02a,302bに結合させるための光結合器として、
グレーティング305が形成されている。このグレーテ
ィング305は、干渉縞の露光とクラッド層エッチング
を利用して形成することができる。この様にグレーティ
ング305を形成すると、図3(b)の断面で基板30
1にほぼ垂直な方向にスケールからの光が入るものとし
て、その光をdsinθ=mλ(d:グレーティングピッ
チ、λ:光源波長、m:整数)で表される角度θをもっ
てクラッド層304内に回折させて、導波路302a,
302bに結合させることができる。
Specifically, in this embodiment, the waveguide 30
Light is coupled to the waveguides 302a and 302b from the surface of the cladding layer 304 on the side where the 2a and 302b are formed.
Therefore, as shown in FIG.
The light entering the cladding layer 304 from the scale is efficiently guided onto the surface of the upper cladding layer 304a, 302b.
02a and 302b as optical couplers.
A grating 305 is formed. The grating 305 can be formed using exposure of interference fringes and etching of a cladding layer. When the grating 305 is formed in this manner, the substrate 30 can be formed in the cross section shown in FIG.
Assuming that light from the scale enters in a direction substantially perpendicular to 1, the light is diffracted into the cladding layer 304 at an angle θ represented by dsin θ = mλ (d: grating pitch, λ: light source wavelength, m: integer). Then, the waveguides 302a,
302b.

【0039】なお、基板301が透明の場合には、導波
路302a,302bへのスケールからの光入射は、基
板301側からとしてもよい。各導波路302a,30
2bの一端には、コネクタ306を介して光ファイバ3
07が結合されている。この光ファイバ307の束を光
伝送路308として、各導波路302a,302bから
得られる光信号は図示しない測定装置に転送される。導
波路302a,302bは二層構造としており、全体と
してスケールピッチをPとして、3P/4ピッチで、4
本を1セットとして配列される。これにより、A,B
B,B,ABの4相の光信号が得られる。
When the substrate 301 is transparent, light from the scale may enter the waveguides 302a and 302b from the substrate 301 side. Each waveguide 302a, 30
An optical fiber 3 is connected to one end of
07 are connected. Using the bundle of the optical fibers 307 as an optical transmission line 308, optical signals obtained from the respective waveguides 302a and 302b are transferred to a measuring device (not shown). The waveguides 302a and 302b have a two-layer structure, and the scale pitch is P as a whole.
Books are arranged as one set. Thereby, A, B
Four-phase optical signals B, B, and AB are obtained.

【0040】この実施の形態の場合も、受光素子アレイ
を構成する導波路群を二層構造とすることにより、実際
の加工ピッチの1/2ピッチという微細な受光素子配列
を得ることができる。なお導波路群は、少なくとも二層
あれば効果があるが、図4の実施の形態と同様に、更に
多層に重ねることも可能である。
Also in this embodiment, by forming the waveguide group forming the light receiving element array into a two-layer structure, it is possible to obtain a fine light receiving element arrangement of ピ ッ チ the actual processing pitch. The waveguide group is effective if it has at least two layers. However, as in the embodiment shown in FIG.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、受
光素子アレイを複数層の受光素子群により形成すること
により、実質的に微細な配列ピッチを持つ受光素子アレ
イを余裕のあるライン/スペースの加工で実現して、光
電式エンコーダの歩留まり及び信頼性向上を図ることが
できる。またこの発明によれば、静電容量式或いは磁気
式エンコーダにおいて、スケール部材に対向するセンサ
ヘッドの送信部の送信デバイス配列を2層構造とするこ
とにより、送信部配列を微細ピッチとして高分解能エン
コーダを得ることができる。
As described above, according to the present invention, by forming the light receiving element array from a plurality of light receiving element groups, the light receiving element array having a substantially fine arrangement pitch can be formed on a line / line having a sufficient margin. This can be realized by processing the space to improve the yield and reliability of the photoelectric encoder. Further, according to the present invention, in a capacitive or magnetic encoder, a transmission device array of a transmission unit of a sensor head facing a scale member has a two-layer structure, so that the transmission unit array is finely pitched and a high-resolution encoder is provided. Can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による光電式エンコ
ーダの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a photoelectric encoder according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 同実施の形態における受光素子アレイの構成
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a light receiving element array in the embodiment.

【図3】 この発明の実施の形態2による光電式エンコ
ーダの受光素子アレイの構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a light receiving element array of a photoelectric encoder according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態3による光電式エンコ
ーダの受光素子アレイの構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a light receiving element array of a photoelectric encoder according to Embodiment 3 of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態4による光電式エンコ
ーダの受光素子アレイの構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a light receiving element array of a photoelectric encoder according to Embodiment 4 of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態5による静電容量式エ
ンコーダの構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a capacitive encoder according to Embodiment 5 of the present invention.

【図7】 同静電容量式エンコーダの送信電極配列部の
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a transmission electrode array portion of the capacitance type encoder.

【図8】 この発明の実施の形態6による磁気式エンコ
ーダの構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a magnetic encoder according to Embodiment 6 of the present invention.

【図9】 同磁気式エンコーダの送信巻線配列部の断面
図である。
FIG. 9 is a sectional view of a transmission winding array portion of the magnetic encoder.

【図10】 この発明の実施の形態7による光電式エン
コーダの受光素子アレイの構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a light receiving element array of a photoelectric encoder according to Embodiment 7 of the present invention.

【図11】 同実施の形態の受光素子アレイの断面構造
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional structure of the light receiving element array according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…スケール部材、2…センサヘッド、3…LED、4
…インデックススケール、5…受光素子アレイ、50…
基板、51…受光素子、51a…第1の受光素子群、5
1b…第2の受光素子群、21,25…透明導電膜、2
2,26…フォトダイオード、23,27…端子電極、
24,28…絶縁膜、101(101a,101b)…
送信電極、102…転送電極、103…受信電極、20
1(201a,201b)…送信巻線、202…転送巻
線、203…受信巻線、5a…受光素子アレイ、302
a,302b…導波路、203,204…クラッド層、
305…グレーティング、306…コネクタ、307…
光ファイバ。
1 scale member, 2 sensor head, 3 LED, 4
... Index scale, 5 ... Light receiving element array, 50 ...
Substrate, 51: light receiving element, 51a: first light receiving element group, 5
1b: second light receiving element group, 21, 25: transparent conductive film, 2
2, 26 ... photodiode, 23, 27 ... terminal electrode,
24, 28 ... insulating film, 101 (101a, 101b) ...
Transmission electrode, 102: transfer electrode, 103: reception electrode, 20
1 (201a, 201b): transmission winding, 202: transfer winding, 203: reception winding, 5a: light receiving element array, 302
a, 302b: waveguide, 203, 204: clad layer,
305 ... Grating, 306 ... Connector, 307 ...
Optical fiber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA02 AA07 FF02 FF16 GG07 HH02 HH12 JJ01 JJ05 JJ07 JJ18 JJ25 KK01 LL01 MM03 PP22 QQ03 2F077 AA00 AA25 NN05 NN24 NN28 PP06 RR03 RR07 TT04 TT32 TT52 VV11 2F103 BA00 BA37 CA01 CA03 DA12 EA17 EA19 EB06 EB12 EB16 EB21 EB32 EB37 EC07 FA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F term (reference) 2F065 AA02 AA07 FF02 FF16 GG07 HH02 HH12 JJ01 JJ05 JJ07 JJ18 JJ25 KK01 LL01 MM03 PP22 QQ03 2F077 AA00 AA25 NN05 NN24 NN28 PP06 RR03 TT07 FB03 TT032 EA19 EB06 EB12 EB16 EB21 EB32 EB37 EC07 FA01

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定軸に沿って所定ピッチのスケール格
子が形成されたスケール部材と、このスケール部材に対
してその測定軸方向に相対移動可能に配置されて前記ス
ケール格子を読み取るセンサヘッドとを有し、前記セン
サヘッドは、前記スケール部材に光を照射する光源と、
前記スケール部材からの光を検出して位相の異なる複数
の変位信号を出力する受光素子アレイとを備えた変位測
定装置において、 前記受光素子アレイは、 基板と、 この基板上に形成された第1層半導体薄膜により形成さ
れた第1の受光素子群と、 この第1の受光素子群を覆う絶縁膜と、 この絶縁膜上に形成された第2層半導体薄膜により形成
されて前記第1の受光素子群のスペースの透過光を受光
する第2の受光素子群とを有することを特徴とする変位
測定装置。
1. A scale member on which a scale grating having a predetermined pitch is formed along a measurement axis, and a sensor head which is arranged so as to be relatively movable in the measurement axis direction with respect to the scale member and reads the scale grating. Having a light source for irradiating the scale member with light,
A displacement measuring device comprising: a light-receiving element array that detects light from the scale member and outputs a plurality of displacement signals having different phases; wherein the light-receiving element array includes: a substrate; and a first light-receiving element formed on the substrate. A first light receiving element group formed by a layer semiconductor thin film; an insulating film covering the first light receiving element group; and a first light receiving element formed by a second layer semiconductor thin film formed on the insulating film. A second light receiving element group for receiving the transmitted light in the space of the element group.
【請求項2】 前記基板は透明基板であり、前記第1及
び第2の受光素子群は、前記透明基板の前記スケール部
材に対向する面と反対側の面に積層形成されていること
を特徴とする請求項1記載の変位測定装置。
2. The method according to claim 1, wherein the substrate is a transparent substrate, and the first and second light receiving element groups are laminated on a surface of the transparent substrate opposite to a surface facing the scale member. The displacement measuring device according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記第1及び第2の受光素子群は、前記
透明基板側に共通電極となる透明導電膜が形成され、反
対側に各端子電極が形成されていることを特徴とする請
求項2記載の変位測定装置。
3. The first and second light receiving element groups, wherein a transparent conductive film serving as a common electrode is formed on the transparent substrate side, and each terminal electrode is formed on the opposite side. Item 3. The displacement measuring device according to Item 2.
【請求項4】 前記第1の受光素子群は、前記スケール
格子との関係で互いに逆相のA相の変位信号とAB相の
変位信号を出力する少なくとも一対の受光素子を有し、 前記第2の受光素子群は、A相及びAB相の変位信号と
はそれぞれ90°位相がずれたB相及びBB相の変位信
号を出力する少なくとも一対の受光素子を有することを
特徴とする請求項1記載の変位測定装置。
4. The first light-receiving element group includes at least a pair of light-receiving elements that output an A-phase displacement signal and an AB-phase displacement signal that are opposite to each other in relation to the scale grating. 2. The light-receiving element group of claim 2, wherein at least one pair of light-receiving elements that output B-phase and BB-phase displacement signals that are 90 ° out of phase with the A-phase and AB-phase displacement signals, respectively. The displacement measuring device as described.
【請求項5】 前記第1の受光素子群は、前記スケール
格子との関係で互いに90°位相がずれたA相の変位信
号とB相の変位信号を出力する複数個ずつの受光素子か
らなる第1グループと第2グループとからなり、 前記第2の受光素子群は、前記第1の受光素子群の第1
グループの範囲をカバーする受光面をもってA相の位相
反転したAB相の変位信号を出力する第1の受光素子
と、前記第1の受光素子群の第2グループの範囲をカバ
ーする受光面をもってB相の位相反転したBB相の変位
信号を出力する第2の受光素子とから構成されているこ
とを特徴とする請求項1記載の変位測定装置。
5. The first light receiving element group includes a plurality of light receiving elements that output an A-phase displacement signal and a B-phase displacement signal that are 90 ° out of phase with respect to the scale grating. A first group and a second group, wherein the second light receiving element group is a first group of the first light receiving element group.
A first light receiving element for outputting an AB phase displacement signal having an A phase inverted with a light receiving surface covering the range of the group, and a B light receiving surface covering the range of the second group of the first light receiving element group. The displacement measuring apparatus according to claim 1, further comprising a second light receiving element that outputs a BB phase displacement signal whose phase is inverted.
【請求項6】 前記第1の受光素子群は、互いに並列接
続されてA相の変位信号を出力するものであり、 前記第2の受光素子群は、互いに並列接続されてA相の
変位信号とは90°位相がずれたB相の変位信号を出力
するものであり、更に前記第2の受光素子群の上に絶縁
膜を介して形成された第3の半導体薄膜により形成され
て互いに並列接続され、A相とは逆相であるAB相の変
位信号を出力する第3の受光素子群と、 この第3の受光素子群の上に絶縁膜を介して形成された
第4の半導体薄膜により形成されて互いに並列接続さ
れ、B相とは逆相であるBB相の変位信号を出力する第
4の受光素子群とを有することを特徴とする請求項1記
載の変位測定装置。
6. The first light receiving element group is connected in parallel to each other to output an A-phase displacement signal, and the second light receiving element group is connected in parallel to each other to output an A-phase displacement signal. Means to output a B-phase displacement signal having a phase shift of 90 °, and is formed of a third semiconductor thin film formed on the second light receiving element group via an insulating film, and is parallel to each other. A third light receiving element group that is connected and outputs a displacement signal of an AB phase opposite to the A phase, and a fourth semiconductor thin film formed on the third light receiving element group via an insulating film 2. A displacement measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a fourth group of light receiving elements which are connected in parallel with each other and output a displacement signal of a BB phase which is a phase opposite to the B phase.
【請求項7】 測定軸に沿って所定ピッチの信号転送部
が配列形成されたスケール部材と、このスケール部材に
対してその測定軸方向に相対移動可能に配置されて前記
信号転送部に対して信号を送信する送信部及び、前記ス
ケール部材の信号転送部を介して転送された信号を受信
する受信部を有するセンサヘッドとを有する変位測定装
置において、 前記センサヘッドの送信部は、 基板と、 この基板上に配列形成された第1の送信デバイスと、 この第1の送信デバイスを覆う絶縁膜と、 この絶縁膜上に前記第1の送信デバイスとは位相がずれ
た状態に配列形成された第2の送信デバイスとを有する
ことを特徴とする変位測定装置。
7. A scale member having signal transfer portions arranged at a predetermined pitch along a measurement axis, and a scale member disposed so as to be relatively movable in a measurement axis direction with respect to the scale member and to the signal transfer portion. In a displacement measuring device having a transmitting unit that transmits a signal, and a sensor head having a receiving unit that receives a signal transmitted via a signal transmitting unit of the scale member, the transmitting unit of the sensor head includes: a substrate; A first transmitting device arranged and formed on the substrate, an insulating film covering the first transmitting device, and a first transmitting device arranged and formed on the insulating film so as to be out of phase with the first transmitting device; A displacement measuring device, comprising: a second transmitting device.
【請求項8】 前記送信部と信号転送部の間、及び信号
転送部と受信部の間は容量結合により信号転送を行うも
のであり、前記第1及び第2の送信デバイスは送信電極
であることを特徴とする請求項7記載の変位測定装置。
8. A signal transfer is performed by capacitive coupling between the transmission unit and the signal transfer unit and between the signal transfer unit and the reception unit, and the first and second transmission devices are transmission electrodes. The displacement measuring device according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記送信部と信号転送部の間、及び信号
転送部と受信部の間は磁気結合により信号転送を行うも
のであり、前記第1及び第2の送信デバイスは送信巻線
であることを特徴とする請求項7記載の変位測定装置。
9. A signal transfer is performed by magnetic coupling between the transmission unit and the signal transfer unit and between the signal transfer unit and the reception unit, and the first and second transmission devices are transmission windings. 8. The displacement measuring device according to claim 7, wherein:
【請求項10】 測定軸に沿って所定ピッチのスケール
格子が形成されたスケール部材と、このスケール部材に
対してその測定軸方向に相対移動可能に配置されて前記
スケール格子を読み取るセンサヘッドとを有し、前記セ
ンサヘッドは、前記スケール部材に光を照射する光源
と、前記スケール部材からの光を検出して位相の異なる
複数の変位信号を出力する受光素子アレイとを備えた変
位測定装置において、 前記受光素子アレイは、基板と、 この基板上に形成されて前記スケール部材からの光を受
光して光信号として導波する第1の導波路群と、 この第1の導波路群を覆うクラッド層と、 このクラッド層上に形成されて前記第1の導波路群のス
ペースの透過光を受光して光信号として導波する第2の
導波路群とを有することを特徴とする変位測定装置。
10. A scale member on which a scale grating having a predetermined pitch is formed along a measurement axis, and a sensor head which is disposed so as to be relatively movable in the measurement axis direction with respect to the scale member and reads the scale grating. Wherein the sensor head includes a light source that irradiates the scale member with light, and a light receiving element array that detects light from the scale member and outputs a plurality of displacement signals having different phases. The light receiving element array includes a substrate, a first group of waveguides formed on the substrate to receive light from the scale member and guide the light as an optical signal, and covers the first group of waveguides. A cladding layer; and a second group of waveguides formed on the cladding layer and configured to receive the transmitted light in the space of the first group of waveguides and guide them as optical signals. Position measurement device.
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