(57)【要約】【課題】メインスケールを改良することにより、性能を低下させることなく、コストを低減することのできる光学式変位検出装置、メインスケール、およびメインスケールの製造方法を提供すること。【解決手段】本形態の光学式変位検出装置１において、メインスケール２は、裏面２１に断面Ｖ字形状の溝２５が所定のピッチで繰り返し形成され、これらの溝２５を覆うように透明基板２０の裏面全体に反射膜５０が形成され、反射型回折格子５は、反射面５１、５２、５３からなるユニット５５を繰り返した周期格子として構成されている。また、メインスケール２が搭載される固定ステージが金属製であることに着目して、固定ステージを構成するのに用いられる金属材料と線膨張係数の差が所定範囲内にある樹脂あるいはガラスなどの材料をメインスケール２の基材に用いている。【選択図】      図２
2005016998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型回折格子が形成されたインデックススケールと、光源側からの単色光を前記透過型回折格子に向けて反射する反射型回折格子が形成されたメインスケールとを有し、前記透過型回折格子を透過してくる光を受光器で検出することにより、前記インデックススケールと前記メインスケールの相対変位を検出する光学式変位検出装置において、
前記メインスケールの基材の線膨張係数をαとしたときに、αは、下式
５×１０−６  ＜  α  ＜  ９×１０−５
を満たしていることを特徴とする光学式変位検出装置。
【請求項２】
透過型回折格子が形成されたインデックススケールと、光源側からの単色光を前記透過型回折格子に向けて反射する反射型回折格子が形成されたメインスケールとを有し、前記透過型回折格子を透過してくる光を受光器で検出することにより、前記インデックススケールと前記メインスケールの相対変位を検出する光学式変位検出装置において、
前記メインスケールの基材、および該メインスケールが配置されるステージの線膨張係数をそれぞれα、βとしたときに、αおよびβは、下式
０．２×β  ＜  α  ＜  ５×β
を満たしていることを特徴とする光学式変位検出装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記メインスケールの基材は、樹脂であることを特徴とする光学式変位検出装置。
【請求項４】
請求項１または２において、前記メインスケールの基材は、ガラスであることを特徴とする光学式変位検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記光源側からは波長が３５０ｎｍ以上の単色光が前記反射型回折格子に導かれてくることを特徴とする光学式変位検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記メインスケールの基材には、一方側の面に、斜面を備えた溝あるいは線状突起が所定のピッチで繰り返し形成されているとともに、当該溝あるいは線状突起を覆うように反射膜が形成され、
前記反射型回折格子は、前記基材の一方側の面に前記溝あるいは線状突起の形成により構成された複数の反射面を備えたユニットが繰り返し形成された周期格子であり、
当該周期格子では、各ユニットに属する複数の反射面の１つが、前記光源側から導かれてくる単色光の光軸を前記受光器が位置する側に向けて折り曲げ、他の反射面が前記受光器に向かう光軸からずれた方向に光軸を折り曲げていることを特徴とする光学式変位検出装置。
【請求項７】
透過型回折格子が形成されたインデックススケールと、光源側からの単色光を前記透過型回折格子に向けて反射する反射型回折格子が形成されたメインスケールとを有し、前記透過型回折格子を透過してくる光を受光器で検出することにより、前記インデックススケールと前記メインスケールの相対変位を検出する光学式変位検出装置において、
前記メインスケールの基材には、一方側の面に、斜面を備えた溝あるいは線状突起が所定のピッチで繰り返し形成されているとともに、当該溝あるいは線状突起を覆うように反射膜が形成され、
前記反射型回折格子は、前記基材の一方側の面に前記溝あるいは線状突起の形成により構成された複数の反射面を備えたユニットが繰り返し形成された周期格子であり、
当該周期格子では、各ユニットに属する前記複数の反射面のうちの１つの反射面が、前記光源側から導かれてくる単色光の光軸を前記受光器が位置する側に向けて折り曲げ、他の反射面が前記受光器に向かう光軸からずれた方向に光軸を折り曲げていることを特徴とする光学式変位検出装置。
【請求項８】
請求項６または７において、前記溝あるいは線状突起は、断面Ｖ字形状の溝あるいは線状突起であり、
前記反射型回折格子は、前記断面Ｖ字形状の溝あるいは線状突起の間に位置する平坦部に第１の反射面を備え、前記断面Ｖ字形状の溝あるいは線状突起の一方の斜面に第２の反射面を備え、他方の斜面に第３の反射面を備えていることを特徴とする光学式変位検出装置。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれかにおいて、前記ユニットのいずれにおいても、前記他の反射面のうちの少なくとも１つは、前記受光器に向かう光軸に対して３０°以上の角度をなす方向に光軸を折り曲げていることを特徴とする光学式変位検出装置。
【請求項１０】
請求項６ないし８のいずれかにおいて、前記ユニットのいずれにおいても、前記他の反射面のうちの少なくとも１つは、前記光源側からみたとき、前記受光器に向かう方向とは反対側に向けて光軸を折り曲げていることを特徴とする光学式変位検出装置。
【請求項１１】
請求項６ないし１０のいずれかにおいて、前記反射膜は、前記メインスケールの基材の前記一方側の面の全面に形成されていることを特徴とするメインスケール。
【請求項１２】
請求項６ないし１１のいずれかにおいて、前記メインスケールの基材は、前記インデックススケールが配置されている側とは反対側の面に前記溝あるいは線状突起、および前記反射膜が形成された透明基板であることを特徴とするメインスケール。
【請求項１３】
請求項６ないし１２のいずれかに規定する光学式変位検出装置に用いる前記メインスケールの製造方法において、
前記断面Ｖ字形状の溝あるいは線状突起を形成するための凹凸が成形面に形成された金型を用いて前記メインスケールの基材を金型成形することを特徴とするメインスケールの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記金型の前記成形面を形成する際に、バイトを用いた切削加工により前記凹凸を形成することを特徴とするメインスケールの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４において、前記金型の前記成形面を形成する際に、バイトの刃先形状をそのまま金型素材に転写して前記凹凸を形成することを特徴とするメインスケールの製造方法。
【請求項１６】
請求項１ないし１２のいずれかに規定する光学式変位検出装置のメインスケール。
【請求項１７】
請求項１４ないし１５のいずれかに規定する方法で製造されたメインスケール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型回折格子を有するメインスケールを用いた光学式変位検出装置、この光学式変位検出装置のメインスケール、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種精密ステージの変位検出などに利用される光学式変位検出装置としては、透過型回折格子が形成されたインデックススケールと、光源側からの単色光を透過型回折格子に向けて反射する反射型回折格子が形成されたメインスケールとを有し、透過型回折格子を透過してくる光を受光器で検出することにより、インデックススケールとメインスケールの相対変位を検出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような光学式変位検出装置において、メインスケールは、従来、その基材たる石英基板の表面に対して、成膜技術、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術などの半導体プロセスを利用して、反射部と透過部とを交互に形成したものが用いられている。ここで、光学式変位検出装置の分解能は、反射部および透過部のピッチにより規定されており、狭ピッチである方が分解能が高い。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２８６８１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような光学式変位検出装置において、メインスケールについては、従来、基材として石英基板が用いられているので、それ自身は温度変化に対する伸縮が極めて小さい。しかしながら、メインスケールが搭載されるＸ−Ｙステージなどは、通常、アルミニウムなどの金属から形成され、その線膨張率が石英基板より１桁も大きい。このため、温度変化があったとき、メインスケールとステージとの間に歪みが発生してしまう。それ故、従来の光学式変位検出装置は、メインスケールの基材として、高価な石英基板を用いているにもかかわらず、検出精度が低いという問題点もある。
【０００６】
また、従来のメインスケールは、半導体プロセスを用いて反射型回折格子が形成されているため、狭ピッチ化を図ろうとすると、露光装置として高価なものが必要になり、設備費用が高くなる。また、狭ピッチ化を図るには、反射部と透過部の幅を均等とし、かつ、ばらつきを小さくしなければならないが、半導体プロセスにおいて高い品質を追求すると、歩留まりが低下し、その結果、製造コストが高くなる。
【０００７】
また、従来のメインスケールでは、反射型回折格子が反射部と透過部とによって構成されているため、透過部を透過した光がステージで反射して受光器に届いてしまい、Ｓ／Ｎ比が低下するという問題点もある。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、メインスケールを改良することにより、性能を低下させることなく、コストを低減することのできる光学式変位検出装置、メインスケール、およびメインスケールの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、透過型回折格子が形成されたインデックススケールと、光源側からの単色光を前記透過型回折格子に向けて反射する反射型回折格子が形成されたメインスケールとを有し、前記透過型回折格子を透過してくる光を受光器で検出することにより、前記インデックススケールと前記メインスケールの相対変位を検出する光学式変位検出装置において、前記メインスケールの基材の線膨張係数をαとしたときに、αは、下式
５×１０−６  ＜  α  ＜  ９×１０−５
を満たしていることを特徴とする。
【００１０】
温度変化に伴うメインスケールの収縮の影響を避けるために、線膨張係数が小さなメインスケールを構成するとすれば、石英基板などといった高価な材料を使用せざるを得ないが、本発明では、メインスケールが搭載されるステージが金属製であることに着目して、ステージを構成する金属材料と線膨張係数の差が所定範囲内にある材料をメインスケールの基材に用いている。このため、温度変化が起こっても、メインスケールには、メインスケールとステージの収縮に起因する歪みが発生しない。従って、メインスケールの基材として石英基板などといった高価なものを用いなくても、温度変化に起因する検出精度の低下を防止できるので、性能を低下させることなく、光学式変位検出装置のコストダウンを図ることができる。
【００１１】
また、本発明の別の形態では、透過型回折格子が形成されたインデックススケールと、光源側からの単色光を前記透過型回折格子に向けて反射する反射型回折格子が形成されたメインスケールとを有し、前記透過型回折格子を透過してくる光を受光器で検出することにより、前記インデックススケールと前記メインスケールの相対変位を検出する光学式変位検出装置において、前記メインスケールの基材、および該メインスケールが配置されるステージの線膨張係数をそれぞれα、βとしたときに、αおよびβは、下式
０．２×β  ＜  α  ＜  ５×β
を満たしていることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、ステージを構成するのに用いられる金属材料と線膨張係数の差が所定範囲内にある材料をメインスケールの基材に用いている。このため、温度変化が起こっても、メインスケールには、メインスケールとステージの収縮に起因する歪みが発生しない。従って、メインスケールの基材として石英基板などといった高価なものを用いなくても、温度変化に起因する検出精度の低下を防止できるので、性能を低下させることなく、光学式変位検出装置のコストダウンを図ることができる。
【００１３】
本発明において、前記メインスケールの基材は、例えば、樹脂である。また、前記メインスケールの基材は、ガラスであってもよい。
【００１４】
本発明において、前記光源側からは波長が３５０ｎｍ以上の単色光が前記反射型回折格子に導かれてくることが好ましい。このように構成すると、人体に悪影響を及ぼすような低波長の光の漏れを防止でき、安全である。
【００１５】
本発明のさらに別の形態では、透過型回折格子が形成されたインデックススケールと、光源側からの単色光を前記透過型回折格子に向けて反射する反射型回折格子が形成されたメインスケールとを有し、前記透過型回折格子を透過してくる光を受光器で検出することにより、前記インデックススケールと前記メインスケールの相対変位を検出する光学式変位検出装置において、前記メインスケールの基材は、一方側の面に、斜面を備えた溝あるいは線状突起が所定のピッチで繰り返し形成されているとともに、当該溝あるいは線状突起を覆うように反射膜が形成され、前記反射型回折格子は、前記基材の一方側の面に前記溝あるいは線状突起の形成により構成された複数の反射面を備えたユニットが繰り返し形成された周期格子であり、当該周期格子では、各ユニットに属する複数の反射面の１つが、前記光源側から導かれてくる単色光の光軸を前記受光器が位置する側に向けて折り曲げ、他の反射面が前記受光器に向かう光軸からずれた方向に光軸を折り曲げていることを特徴とする。
【００１６】
本発明では、メインスケールの基材に溝あるいは線状突起を所定ピッチで形成した後、それを覆うように反射膜を形成するだけで反射型回折格子を形成できる。ここで、溝あるいは線状突起であれば、金型成形技術や機械加工により形成でき、フォトリソグラフィ技術を利用した選択エッチングを行う必要がないので、メインスケールの生産性を向上することができる。また、格子の幅を狭ピッチ化するのに高価な露光装置が必要なフォトリソグラフィ技術と違って、金型成形技術や機械加工であれば、多大な設備投資を行わなくても、溝や線状突起の狭ピッチ化が可能である。それ故、性能を低下させることなく、光学式変位検出装置のコストダウンを図ることができる。また、複数の反射面を備えたユニットが繰り返し形成された周期格子を反射型回折格子として用いれば、変位の検出に用いられる光については、受光器が位置する側に向けて導かれるが、変位の検出に用いられない光は、反射されてステージに届かない。従って、ステージで反射した光が迷光となって受光器に届くことがないので、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００１７】
本発明において、前記溝あるいは線状突起は、例えば、断面Ｖ字形状の溝あるいは線状突起であり、前記反射型回折格子は、前記断面Ｖ字形状の溝あるいは線状突起の間に位置する平坦部に第１の反射面を備え、前記断面Ｖ字形状の溝あるいは線状突起の一方の斜面に第２の反射面を備え、他方の斜面に第３の反射面を備えている構成を採用することができる。
【００１８】
本発明において、前記ユニットのいずれにおいても、前記他の反射面のうちの少なくとも１つは、前記受光器に向かう光軸に対して３０°以上の角度をなす方向に光軸を折り曲げていることが好ましい。このように構成すると、変位の検出に用いられない光が受光器に届くことを防止できるので、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【００１９】
本発明において、前記ユニットのいずれにおいても、前記他の反射面のうちの少なくとも１つは、前記光源側からみたとき、前記受光器に向かう方向とは反対側に向けて光軸を折り曲げていることが好ましい。このように構成すると、変位の検出に用いられない光が受光器に届くことを防止できるので、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【００２０】
本発明において、前記反射膜は、前記メインスケールの基材の前記一方側の面の全面に形成されていることが好ましい。このように構成すると、変位の検出に用いられない光は、反射されてステージに一切、届かない。従って、ステージで反射した光が迷光となって受光器に届くことがないので、Ｓ／Ｎ比が向上する。また、反射膜を全面に形成した場合には、フォトリグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングする必要がないので、工程数を減らすことができ、生産性を向上することができる。
【００２１】
本発明において、前記メインスケールの基材は、前記インデックススケールが配置されている側とは反対側の面に前記溝あるいは線状突起、および前記反射膜が形成された透明基板であることが好ましい。このように構成すると、メインスケールとインデックススケールとの間に広い間隔を確保できるので、分解能が向上する。
【００２２】
本発明に係る光学式変位検出装置に用いる前記メインスケールの製造方法において、前記断面Ｖ字形状の溝あるいは線状突起を形成するための凹凸が成形面に形成された金型を用いて前記メインスケールの基材を金型成形することが好ましい。この場合、前記金型を製作する際、前記成形面に対して、バイトを用いた切削加工により前記凹凸を形成することが好ましい。その際、バイトの刃先形状をそのまま金型素材に転写して前記凹凸を形成することが好ましい。このように構成すると、メインスケール成形用の金型を製作する際、ダイヤモンドバイトの刃先形状をそのまま金型素材に転写するので、ダイヤモンドバイトさえ高い精度で製作しておけば、その成形面に凹凸を形成する際、その幅、深さ、斜面の傾きなどに高い精度を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明を適用した光学式変位検出装置の構成図、インデックススケール側の透過型回折格子の説明図、および受光器の説明図である。
【００２５】
図１（Ａ）に示す光学式変位検出装置１では、光源８の側から出射された光をインデックススケール３に向けて反射する反射型回折格子５がメインスケール２に形成され、インデックススケール３には、透過型回折格子６が形成され、かつ、透過型回折格子６の背後に受光器７が搭載されている。
【００２６】
また、インデックススケール３には、光源８としてのＬＥＤと、このＬＥＤから出射された光を平行光にするコリメートレンズ９が搭載されている。また、インデックススケール３には、コリメートレンズ９からメインスケール２に到る光路上に回折格子４が形成されている。このため、光源８（ＬＥＤ）から出射されたＬＥＤ光は、回折格子４によって単色光化されてメインスケール２の反射型回折格子５に導かれる。
【００２７】
本形態において、光源８の側からは波長が３５０ｎｍ以上の単色光が反射型回折格子５に導かれてくる。このため、人体に悪影響を及ぼすような低波長の光の漏れを防止でき、安全である。
【００２８】
インデックススケール３の側において、透過型回折格子６は、図１（Ｂ）に示すように、位相が９０°ずつずれた４つの回折格子６１、６２、６３、６４から構成され、図１（Ｃ）に示すように、受光器７は、１チップ受光素子が４分割されたものである。
【００２９】
このように構成した光学式変位検出装置１の検出原理については、すでに周知であるため、その詳細な説明を省略するが、メインスケール２を固定ステージ（図示せず）に固定しておく一方、インデックススケール３を可動ステージ（図示せず）に搭載しておく。そして、可動ステージが変位した際、光源８の側からの単色光を反射型回折格子５で反射させ、インデックススケール３側の透過型回折格子６で透過したのを受光器７で検出し、それにより、インデックススケール３がメインスケール２に対してどのように変位したかを検出する。例えば、４分割された各受光器７から出力された光電変換信号から、正弦波状の第１相の検出信号と、第２相の検出信号を生成し、これをデジタル処理して解析することにより、その変位量を高精度、高分解能かつ高速で検出できる。
【００３０】
（メインスケール２の構成）
このような構成の光学式変位検出装置１において、本形態で用いたメインスケール２の構成を説明する。
【００３１】
図２は、本発明を適用した光学式変位検出装置１に用いたメインスケール２の説明図である。
【００３２】
本形態の光学式変位検出装置１において、メインスケール２は、基材として透明基板２０が用いられており、透明基板２０において、インデックススケール３が配置されている側とは反対側の裏面２１には、斜面を備えた溝として、断面Ｖ字形状の溝２５が所定のピッチで繰り返し形成されているとともに、これらの溝２５を覆うように透明基板２０の裏面の全面に反射膜５０が形成されている。従って、メインスケール２において、反射型回折格子５は、断面Ｖ字形状の溝２５に位置する平坦部２６、溝２５の一方の斜面２７、および溝２５の他方の斜面２８の各々に形成された第１の反射面５１、第２の反射面５２、および第３の反射面５３をユニット５５として、このユニット５５を繰り返した周期格子として構成されている。
【００３３】
ここで、各ユニット５５に属する３つの反射面５１、５２、５３のうち、第１の反射面５１は、光源８の側から導かれてくる単色光の光軸を受光器７が位置する側に向けて折り曲げ、第２の反射面５２、および第３の反射面５３は、受光器７に向かう光軸からずれた方向に光軸を曲げている。また、第２の反射面５２、および第３の反射面５３はいずれも、受光器７に向かう光軸に対して３０°以上の角度をなす方向に光軸を折り曲げている。また、第３の反射面５３は、光源８側からみたとき、受光器７に向かう方向とは反対側に向けて光軸を折り曲げている。
【００３４】
また、本形態では、メインスケール２が搭載される固定ステージが金属製であることに着目して、固定ステージを構成する金属材料と線膨張係数の差が所定範囲にある材料をメインスケール２の基材に用いている。すなわち、メインスケール２の基材として、その線膨張係数をαとしたときに、αが、下式
５×１０−６  ＜  α  ＜  ９×１０−５
を満たす樹脂やガラスが用いられている。
【００３５】
また、メインスケール２の基材たる透明基板２０、およびメインスケール２が配置される固定ステージの線膨張係数をそれぞれα、βとしたときに、αおよびβが、下式
０．２×β  ＜  α  ＜  ５×β
を満たす樹脂やガラスがメインスケール２の基材たる透明基板に用いられている。
【００３６】
（製造方法）
図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した光学式変位検出装置１に用いたメインスケール２を成形するための金型の製造方法を示す説明図、およびこの金型の別の製造方法を示す説明図である。
【００３７】
本形態では、図３（Ａ）に示すように、メインスケール２の断面Ｖ字形状の溝２５を形成可能な凹凸が成形面１１０に形成された金型１００を用いてメインスケール２の基材（透明基板２０）を金型成形した後、その裏面全体にアルミニウムや銀、あるいはそれらの合金などといった金属からなる反射膜５０を形成する。
【００３８】
ここで、金型１００を製作する際、成形面１１０に対して、ダイヤモンドバイト２００を用いた切削加工により凹凸を形成する。また、ダイヤモンドバイト２００として、その刃先形状が台形のものを用い、このダイヤモンドバイト２００を金型素材に対して直線移動させることにより、刃先形状をそのまま金型素材に転写して、成形面１１０に凹凸を形成する。
【００３９】
また、図３（Ｂ）に示すように、シャンク３００の軸線に対して直角に刃先形状が台形のダイヤモンドバイト３１０を固着しておき、シャンク３００を軸線周りに回転させながらダイヤモンドバイト３１０で金型素材をフライカットしていき、刃先形状をそのまま金型素材に転写して、金型１００の成形面１１０に凹凸を形成してもよい。
【００４０】
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す切削加工方法を用いて、透明基板２０に断面Ｖ字形状の溝２５を直接、形成した後、この溝２５を覆うように反射膜５０を形成してもよい。
【００４１】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、メインスケール２が搭載される固定ステージが金属製であることに着目して、固定ステージを構成するのに用いられる金属材料と線膨張係数の差が所定範囲内にある樹脂あるいはガラスなどの材料をメインスケール２の基材に用いている。このため、温度変化が起こっても、メインスケール２には、メインスケール２および固定ステージの収縮に起因する歪みが発生しない。従って、メインスケール２の基材に石英基板などといった高価なものを用いなくても、温度変化に起因する検出精度の低下を防止できるので、性能を低下させることなく、光学式変位検出装置１のコストダウンを図ることができる。
【００４２】
また、本形態では、メインスケール２として、透明基板２０の裏面２１に断面Ｖ字形状の溝２５を所定のピッチで形成し、かつ、これらの溝２５を覆うように反射膜５０を裏面２１の全面に形成して反射型回折格子５を構成しており、溝２５であれば、機械加工および金型成形技術で形成でき、フォトリソグラフィ技術を利用した選択エッチングを行う必要がない。従って、メインスケール２の生産性を向上することができる。また、高価な露光装置が必要なフォトリソグラフィ技術と違って、金型成形技術や機械加工であれば、多大な設備投資を行わなくても、溝２５の狭ピッチ化が可能である。それ故、性能を低下させることなく、光学式変位検出装置１のコストダウンを図ることができる。
【００４３】
さらに、メインスケール２では、第２の反射面５２、および第３の反射面５３はいずれも、受光器７に向かう光軸に対して３０°以上の角度をなす方向に光軸を折り曲げている。また、第３の反射面５３は、光源８側からみたとき、受光器７に向かう方向とは反対側に向けて光軸を折り曲げている。従って、変位の検出に用いられない光が受光器７に向かうことを確実に防止することができる。また、メインスケール２の基材として透明基板２０が用いられているが、その裏面２１の全面に反射膜５０が形成されているため、変位の検出に用いられない光が固定ステージで反射して受光器７に届いてしまうということがない。それ故、本形態によれば、光学式変位検出装置１のＳ／Ｎ比が高い。
【００４４】
さらに、メインスケール２では、インデックススケール３が配置されている側とは反対側の裏面に反射型回折格子５が形成されているので、インデックススケール３が配置されている側に形成されている場合と比較して、メインスケール２とインデックススケール３との間に広い間隔を確保できるので、分解能が向上する。
【００４５】
さらにまた、メインスケール２を成形するための金型１００を製作する際、ダイヤモンドバイト２００、３１０の刃先形状をそのまま金型素材に転写するので、ダイヤモンドバイト２００、３１０さえ高い精度で製作しておけば、その成形面１１０に凹凸を形成する際、その幅、深さ、斜面の傾きなどに高い精度を得ることができる。
【００４６】
（その他の実施の形態）
上記形態では、メインスケール２の基材たる透明基板２０の裏面２１に断面Ｖ字形状の溝２５を形成したが、図４に示すように、透明基板２０の裏面２１に断面Ｖ字形状の突起２９を形成した後、これらの突起２９を覆うように透明基板２０の裏面の全面に反射膜５０を形成してもよい。このように構成した場合も、反射型回折格子５は、断面Ｖ字形状の突起２９の間に位置する平坦部２６、突起２９の一方の斜面２７、および突起２９の他方の斜面２８の各々に形成された第１の反射面５１、第２の反射面５２、および第３の反射面５３をユニット５５として、このユニット５５を繰り返した周期格子として構成されている。
【００４７】
また、このような構成のメインスケール２を製造するにあたっても、断面Ｖ字形状の突起２９を形成可能な凹凸が成形面１１０に形成された金型１００を用いてメインスケール２の基材（透明基板２０）を金型成形した後、その裏面全体にアルミニウムや銀、あるいはそれらの合金などといった金属からなる反射膜５０を形成すればよい。この場合、金型１００を製作する際、成形面１１０に対して、ダイヤモンドバイト２００を用いた切削加工により凹凸を形成するが、ダイヤモンドバイト２００として、その刃先形状が三角形のものを用い、このダイヤモンドバイト２００の刃先形状をそのまま金型素材に転写して、成形面１１０に凹凸を形成すればよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、メインスケールが搭載されるステージが金属製であることに着目して、ステージを構成する金属材料と線膨張係数の差が所定範囲内にある材料をメインスケールの基材に用いている。このため、温度変化が起こっても、メインスケールには、メインスケールとステージの収縮に起因する歪みが発生しない。従って、メインスケールの基材として石英基板などといった高価なものを用いなくても、温度変化に起因する検出精度の低下を防止できるので、性能を低下させることなく、光学式変位検出装置のコストダウンを図ることができる。
【００４９】
また、本発明の別の形態では、メインスケールの基材に溝あるいは線状突起を所定ピッチで形成した後、それを覆うように反射膜を形成して反射型回折格子を形成する。従って、金型成形技術や機械加工により形成でき、フォトリソグラフィ技術を利用した選択エッチングを行う必要がないので、メインスケールの生産性を向上することができ、かつ、多大な設備投資を行わなくても、溝や線状突起の狭ピッチ化が可能である。それ故、性能を低下させることなく、光学式変位検出装置のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明を適用した光学式変位検出装置の構成図、インデックススケール側の透過型回折格子の説明図、および受光器の説明図である。
【図２】本発明を適用した光学式変位検出装置に用いたメインスケールの説明図である。
【図３】図２に示すメインスケールを成形するための金型の製造方法を示す説明図、およびこの金型の別の製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明を適用した光学式変位検出装置に用いられる別のメインスケールの説明図である。
【符号の説明】
１  光学式変位検出装置
２  メインスケール
３  インデックススケール
４  回折格子
５  反射型回折格子
６  透過型回折格子
７  受光器
８  光源
９  コリメートレンズ
２０  透明基板
２１  透明基板の裏面
２５  断面Ｖ字形状の溝
２９  断面Ｖ字形状の突起
５１  第１の反射面
５２  第２の反射面
５３  第３の反射面
１００  金型
１１０  成形面
２００、３１０  ダイヤモンドバイト
【図１】
2005016998.tif 000003
【図２】
2005016998.tif 000004
【図３】
2005016998.tif 000005
【図４】
2005016998.tif 000006