JP4021382B2 - 光学式エンコーダ及びその製造方法並びに光学レンズモジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
光学式エンコーダ及びその製造方法並びに光学レンズモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、工作機械のステージや３次元計測定器などに於いては直線方向の変位量を検出するための、また、サーボモータなどに於いては回転角を検出するための、光学式や磁気式などのいわゆるエンコーダが利用されている。
【０００３】
光学式エンコーダは一般的に、ステージ等の変位を検出しようとする部材に固定されたスケールと、このスケールの変位を検出するためのセンサヘッドとによって構成されている。センサヘッドはスケールに光を照射する発光部と、スケールにより変調された光ビームを検出するための受光部とを有しており、受光した光ビームの強度変化によってスケールの移動を検出している。
【０００４】
第一の従来技術として、代表的な光学式エンコーダについて図３３を用いて説明する。図３３は面発光レーザと反射型スケールを用いた従来技術による光学式エンコーダを示す構成図である。
【０００５】
この面発光レーザと反射型スケールを用いた光学式エンコーダについては例えば特開２００２−０４８６０２号公報に記載されている。
【０００６】
このエンコーダは図３３に示すように、反射型のスケール２０とセンサヘッド３０とで構成されている。スケール２０の表面には移動量検出用光学パターン２３と基準位置検出用光学パターン２４とが形成されており、このパターンは例えばガラス等の透明な部材の表面にクロム等の金属薄膜をパターニングすることにより形成されている。センサヘッド３０では、移動量検出用光検出器３７と基準位置検出用光検出器３９が半導体基板３４上に形成され、その半導体基板３４上に面発光レーザ３２が配置されており、光源３２と光検出器３７および３９の相対的な位置関係は一定に保たれている。
【０００７】
スケール２０は図示しないステージ等と連動してセンサヘッド３０に対して相対的に図３３の矢印の方向に移動し、センサヘッド３０はこの移動量、移動方向および基準位置をスケール２０により変調された光ビームの強度変化から検出する。このセンサヘッドからの出力信号は、例えば図３５のような波形として出力される。ここで、Ａ相、Ｂ相とは、スケール２０の移動に伴って出力される波形で、一般的には擬似的な正弦波となっている。また、Ｚ相とは基準位置が検出されたときに出力される信号である。Ａ相とＢ相は互いに位相が９０度異なる信号で、このＡ相とＢ相の信号の位相関係からスケール２０の移動方向を検出することが可能となっている。
【０００８】
この従来例においては、スケール２０はセンサヘッド３０に対して、いわゆるタルボットイメージを形成可能な位置関係を維持しながら変位するため、移動量検出用光検出器３７上には、スケール２０の有する周期パターンと相似な明暗パターンが投影されており、該明暗パターンはスケール２０の移動に伴って光検出器３７上を移動する。
【０００９】
タルボットイメージについて図３４を用いて説明する。ここでは簡単のため透過型エンコーダを想定して説明を行うが、反射型エンコーダにおいても全く同様の議論が成立する。
【００１０】
図３４に示すように、各構成パラメータを以下のように定義する。
【００１１】
ｚ０：光源と、スケール上の回折格子を形成した面との距離
ｚ２：スケール上の回折格子を形成した面と、光検出器との距離
ｐ１：スケール上の回折格子のピッチ
ｐ２：光検出器の受光面上に投影される、明暗パターンのピッチ
ところで、光の回折理論によると、上記のように定義されるｚ０，ｚ２が以下の（１）式に示す関係を満たすような特定の関係および、その近傍にある時には、スケールの回折格子パターンと相似な明暗パターン、いわゆるタルボットイメージが光検出器の受光面上に生成される。
【００１２】
（１／ｚ０）＋（１／ｚ２）＝λ／ｋ（ｐ１）2 …（１）
ここで、λは光源から出射される光ビームの波長、ｋは整数である。
【００１３】
このときには、受光面上の回折干渉パターンのピッチｐ２は以下の（２）式によって求めることが出来る。
【００１４】
ｐ２＝ｐ１×（ｚ０＋ｚ２）／ｚ０ …（２）
前記光源に対して前記スケールが回折格子のピッチ方向に変位すると、光検出器上に投影された明暗パターンは同じ空間周期を保った状態でスケールの変位する方向に移動する。
【００１５】
従って、光検出器３の有する受光部４の周期ｐ２０を（２）式によって求められる明暗パターンのピッチｐ２と同じ値に設定すれば、スケールがピッチ方向にｐ１だけ移動する毎に光検出器から周期的な強度信号が得られるのでスケールのピッチ方向の変位量を検出する事が出来る。
【００１６】
図３３に戻って説明を続けると、面発光レーザ光源３２と、周期的な光学パターン２３および光検出器の受光部３７は、上記タルボットイメージを形成、検出可能な位置関係に配置されているため、光検出器３７上にはスケール２０上に形成された周期的な光学パターン２３と相似な明暗パターンが投影される。この明暗パターンの周期は式（２）により計算される周期ｐ２となっており、光検出器３７は、このｐ２の周期を持つように形成されている。従って、光検出器３７によって、明暗パターンの移動が検出可能となっている。
【００１７】
次に第二の従来例について、図３６を参照しながら説明する。図３６は光源１を、光検出器３を形成した半導体基板５に対してスケールとは反対側に配置した、従来技術によるエンコーダを示している。
【００１８】
この第二の従来技術によるエンコーダは、例えば、特開２０００−１９３４１７号公報に記載されている。
【００１９】
このエンコーダは図３６に示すように、半導体基板５に、光検出器３スリット１００、および袋穴１０００が形成されており、光源１はスリット１００を挟んで、スケール２とは反対側に配置されている。スリット１００は袋穴１０００の奥に、図３６に示されるように配置されている。このスリット１００は、金属膜７４により形成されており、金属膜７４はシリコン酸化膜等の透光性の膜７６により上下から挟み込まれている。
【００２０】
光源１から出射された光ビームは、袋穴１０００の奥に形成されたスリット１００の透光部１０２を通過して、スケール２に向かって照射され、該スケール２によって変調された信号光は、半導体基板５上に形成された光検出器３によって検出されるように構成されている。従って、この信号光の強度変化により、スケール２の移動が検出可能なように構成されている。
【００２１】
光学式エンコーダは高精度、高分解能、非接触式であり、かつ電磁波障害耐性に優れるなどの特徴を有しているため、さまざまな分野で利用されており、特に高精度、高分解能を要するエンコーダにおいては、光学式が主流となっている。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００２−０４８６０２号公報
【００２３】
【特許文献２】
特開２０００−１９３４１７号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光学式エンコーダでは、以下に示すような問題点が存在する。すなわち、第一の問題点としては、光源の光ビーム出射部と光検出器の高さが異なってしまうと言う問題点である。
【００２５】
例えば、回折干渉パターンの一例であるタルボットイメージの場合、光検出器上に投影される明暗パターンのピッチｐ２は、光源からスケールまでの距離ｚ０と、スケールから光検出器までの距離ｚ２、およびスケールピッチｐ１とから、式（２）により求められる。このとき、ｚ０とｚ２とが等しい場合、該明暗パターンのピッチｐ２は、以下のようになる。
【００２６】
ｐ２＝ｐ１×（ｚ０＋ｚ２）／ｚ０＝２×ｐ１ （２’）
従って、光源とスケール間のギャップｚ０（＝スケールと光検出器のギャップｚ２）が変化したとしても、光検出器上に形成される明暗パターンのピッチｐ２は常にスケールピッチの２倍となるため、センサヘッド−スケール間ギャップが変動に対しても明暗パターンのピッチｐ２は変化しない。つまり、式（１）を満たす範囲においては、いかなるギャップであっても明暗パターンのピッチはスケールピッチの２倍となる。一方、光検出器は、一定ピッチの明暗パターンを検出可能なように構成されているため、光検出器上に投影される明暗パターンのピッチが変化すると、検出能力が低下したり、二つの出力信号間の位相差が異なったりするなど、不具合を生じてしまう。従って、光源とスケール間距離ｚ０と、スケールと光検出器間距離ｚ２を等しく構成することが望ましい。
【００２７】
しかしながら、第一の従来技術による構成の場合、光源の厚さ分だけ常にｚ０とｚ２が異なってしまうため、式（２）により計算される、光検出器上に形成される明暗パターンのピッチは常に２倍よりやや大きな値となり、ｚ０，ｚ２が変化した場合には明暗パターンのピッチは変化することとなる。実際にエンコーダとして使用する場合、スケールとセンサヘッドは相対的に移動するため、センサヘッドとスケール間のギャップを常に一定のギャップに保つことは困難で、一般にはある範囲内で移動する。このギャップ変動に対して、明暗パターンのピッチは変化するため、上記不具合が生じることとなる。この傾向は、スケールとセンサヘッド間のギャップが小さくなるに従い、相対的に光源の厚さが大きくなるため、より顕著となり、センサの小型化に対する大きな障害となっている。
【００２８】
第二の従来技術は、この課題についての解決策を提示したものであり、光源から出射された光ビームは、光検出器を形成したシリコン基板上に形成された、スリットを透してスケールに向けて照射され、このスケールによる反射光が明暗パターンを形成し、光検出器上に投影される構成となっている。このとき、シリコン基板上に形成されたスリットは、上下から透明な部材で挟み込まれており、前記光ビームはこの透明部材を通ってスケールに向けて照射される構成となっている。このような構成の場合、スリットを仮想的な光源と見なせるため、光源とスケール間の距離は、スリットとスケール間の距離と置き換えることができることが知られている。従って、スリット−スケール間のギャップとスケール−光検出器間のギャップは、等しく構成されているため、上記、ギャップ変動における不具合に対する対策がとられた構成となっている。
【００２９】
ここで、第二の従来技術の場合、該透明部材は、半導体プロセス中に用いられるシリコン酸化膜が想定されているが、半導体プロセスにより形成されるシリコン酸化膜は、一般的に内部にひずみや欠陥を多数有しており、また、光学特性を安定に成膜することは困難である。光源から出射される光ビームは、光学的にひずみや欠陥を有する透明部材を通過すると、屈折や散乱などを生じる。このため、該従来技術によるエンコーダヘッドの場合、光検出器上に投影される明暗パターンはこのようなひずみや散乱の影響を受けたものとなり、検出結果に重大な影響を及ぼす場合がある。
【００３０】
さらに、この従来例では開示されていないが、上記シリコン酸化膜による透明部材の厚さは、通常の半導体技術の場合、光源の波長の数分の一程度とすることが一般的である。このとき、光ビームの光路上の、透明部材の厚さが光ビームの波長λの１／２近傍では、その反射率が大きくなるため、スリットを通過する光強度は小さくなってしまい、また、光源上に戻る光ビーム強度が大きくなるため、光源の光出力に影響を及ぼす可能性がある。
【００３１】
つまり、スリットの透光部に半導体技術による透光部材がある場合、検出信号に悪影響を及ぼし、また、膜厚が波長の１／２近傍では、その反射率が大きくなるため、検出に用いられる光ビームのビーム強度が小さくなったり光源から出射される光ビームのビーム強度が不安定になるなどの問題点を有した構成となっている。
【００３２】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、光ビームの強度を安定化することができ、かつ、センサの小型化を可能にした光学式エンコーダ及びその製造方法並びに光学レンズモジュールを提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る光学式エンコーダは、光源と、前記光源から出射された光ビームの所定の部分を透過するスリットと、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スリットを透過し、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する、いわゆる３重スリット型の光学式エンコーダであって、半導体基板上に、前記光検出器と、前記光源の高さよりも深い空隙部が、前記半導体基板の凹部として形成されており、前記光源は前記半導体基板上の底面に配置され、さらに、前記半導体基板の前記光検出器が形成された面に、前記半導体基板とは別体のスリットが配置されている。
【００３４】
また、本発明の第２の態様に係る光学式エンコーダは、光源と、前記光源から出射された光ビームの所定の部分を透過するスリットと、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スリットを透過し、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する、いわゆる３重スリット型の光学式エンコーダであって、半導体基板上に、前記光検出器と、前記光源の高さよりも深い空隙部が、前記光検出器が形成された面から対向する面に向けて開口された貫通孔部として形成されており、前記光源は、前記半導体基板の貫通孔部の内部に配置され、前記光源と前記半導体基板は、共通の基板上に固定されており、前記貫通孔の前記光検出器が形成された面に、前記半導体基板とは別体に形成されたスリットが配置されている。
【００３５】
また、本発明の第３の態様に係る光学式エンコーダは、第１の態様において、前記スリットは前記半導体基板の表面に形成された電極パターンから前記光源に至る開口を有して前記半導体基板上に配置されており、前記開口を通して前記光源への電力供給配線が施されている。
【００３６】
また、本発明の第４の態様に係る光学式エンコーダは、第２の態様において、前記スリットは前記半導体基板の表面に形成された電極パターンから前記光源に至る開口を有して前記半導体基板上に配置されており、前記開口を通して前記光源への電力供給配線が施されている。
【００３７】
また、本発明の第５の態様に係る光学式エンコーダは、第３または第４の態様において、前記開口は、前記スリットに形成された切り欠き部からなる。
【００３８】
また、本発明の第６の態様に係る光学式エンコーダは、第１または第２の態様において、前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とからなる。
【００３９】
また、本発明の第７の態様に係る光学式エンコーダは、第１または第２の態様において、前記半導体基板上に、前記スリットを挟んで複数の光検出器が配置されている。
【００４０】
また、本発明の第８の態様に係る光学式エンコーダは、第７の態様において、前記複数の光検出器は、複数のスケールトラックにより変調された、複数の信号光の強度変化を検出する。
【００４１】
また、本発明の第９の態様に係る光学式エンコーダは、第８の態様において、前記複数のスケールトラックは、前記スケールの移動方向に周期的に変化する光学パターンである周期的トラックと、前記スケール上に形成された基準位置パターンである基準位置トラックとを含む。
【００４２】
また、本発明の第１０の態様に係る光学式エンコーダは、光源と、前記光源から出射された光ビームの所定の部分を透過するスリットと、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スリットを透過し、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する、いわゆる３重スリット型の光学式エンコーダであって、半導体基板は、それぞれが光検出器を有する、少なくとも二つの基板に分離されており、前記少なくとも二つの半導体基板は共通の基板上に、それぞれの受光面が前記スケール面に対向するように配置され、前記光源は、前記少なくとも二つの光検出器の間の、前記光源の高さよりも深い空隙部に配置され、前記少なくとも二つの半導体基板は略同じ厚さであり、前記半導体基板とは別体に形成されたスリットが、前記少なくとも二つの光検出器に橋を架けるように配置されている。
【００４３】
また、本発明の第１１の態様に係る光学式エンコーダは、第１０の態様において、前記少なくとも二つの光検出器は、少なくとも二つのスケールトラックにより変調された、少なくとも二つの信号光の強度変化を検出する。
【００４４】
また、本発明の第１２の態様に係る光学式エンコーダは、第１１の態様において、前記少なくとも二つのスケールトラックは、前記スケールの移動方向に周期的に変化する光学パターンである周期的トラックと、前記スケール上に形成された基準位置パターンである基準位置トラックとを含んでいる。
【００４５】
また、本発明の第１３の態様に係る光学式エンコーダは、第１，第２または第１０の態様において、前記スリットは、前記光源から出射される光ビームの波長に対して透光性を有する透明部材上に、前記光源から出射される光ビームの波長に対して遮光性を有する遮光部材により光学パターンを形成したものである。
【００４６】
また、本発明の第１４の態様に係る光学式エンコーダは、第１３の態様において、前記透明部材は、ガラス部材である。
【００４７】
また、本発明の第１５の態様に係る光学式エンコーダは、第１３の態様において、前記透明部材は、ポリエチレンテレフタレートまたは光透過性を有する樹脂材料である。
【００４８】
また、本発明の第１６の態様に係る光学式エンコーダは、第１３の態様において、前記スリット上に形成された光学パターン面は前記光源に面している。
【００４９】
また、本発明の第１７の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０の態様において、前記スリットは、前記光源から出射される光ビームの波長に対して遮光性を有する遮光部材をスリット状に成型して形成される。
【００５０】
また、本発明の第１８の態様に係る光学式エンコーダは、第１７の態様において、前記遮光部材は金属材料である。
【００５１】
また、本発明の第１９の態様に係る光学式エンコーダは、第１７の態様において、前記遮光部材は樹脂材料である。
【００５２】
また、本発明の第２０の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０の態様において、前記スリットと、前記光検出器上に配置されるインデックススケールとが共通部材上に形成されている。
【００５３】
また、本発明の第２１の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０の態様において、前記光検出器の受光部周辺には遮光部材が配置され、前記スリットと、前記受光部周辺の遮光部材とが共通の部材上に形成されている。
【００５４】
また、本発明の第２２の態様に係る光学式エンコーダは、第１乃至第２１のいずれか一つの態様において、前記光検出器が形成された前記半導体基板の、前記光源から出射される光ビームが直接照射される領域の少なくとも一部に遮光部材が形成されている。
【００５５】
また、本発明の第２３の態様に係る光学式エンコーダは、第１または第２の態様において、前記半導体基板上に形成された前記凹部または前記貫通孔部の壁面の少なくとも一部に遮光部材を設ける。
【００５６】
また、本発明の第２４の態様に係る光学式エンコーダは、第１０の態様において、前記複数の半導体基板の、前記光源から出射された光ビームが直接照射される領域の少なくとも一部に、遮光部材を設ける。
【００５７】
また、本発明の第２５の態様に係る光学式エンコーダは、第１乃至第２４のいずれか一つの態様において、前記光検出器は、前記光源から出射された光ビームが前記スケールにより変調され、前記光検出器上に投影される明暗パターンの所定の位相部分を検出可能に構成される。
【００５８】
また、本発明の第２６の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍の位置にある。
【００５９】
また、本発明の第２７の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは、ｋを整数として、前記スケールピッチの、略ｋ×（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍である。
【００６０】
また、本発明の第２８の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記光検出器は、前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１）倍の周期を有する光強度パターンの所定の位相部分を検出可能である。
【００６１】
また、本発明の第２９の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記光検出器は、ｋを整数として、前記スケールピッチの、略ｋ×（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１）倍の周期を有する光強度パターンの所定の位相部分を検出可能である。
【００６２】
また、本発明の第３０の態様に係る光学式エンコーダは、第１乃至第２９のいずれか一つの態様において、前記半導体基板には、電気回路が集積されている。
【００６３】
また、本発明の第３１の態様に係る光学式エンコーダは、第３０の態様において、前記電気回路は、信号処理回路および／または光源ドライブ回路である。
【００６４】
また、本発明の第３２の態様に係る光学式エンコーダは、第２または第１０の態様において、前記光源と前記半導体基板は共通の基板上に固定されており、前記基板の前記光源が配置される部分は、前記半導体基板が固定される部分とは異なる高さとなっている。
【００６５】
また、本発明の第３３の態様に係る光学式エンコーダは、第３２の態様において、前記半導体基板の、前記光源が配置される部分は前記半導体基板の固定される部分に対して凹形状である。
【００６６】
また、本発明の第３４の態様に係る光学式エンコーダは、第１乃至第３３のいずれか一つの態様において、前記スリットと前記光検出器の受光部は、略同一平面上に形成されている。
【００６７】
また、本発明の第３５の態様に係る光学式エンコーダは、第１乃至第３４のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、ｚ１とｚ２が略等しく構成されている。
【００６８】
また、本発明の第３６の態様に係る光学式エンコーダの製造方法は、第１の態様に係る光学式エンコーダの製造方法であって、前記半導体基板に形成された前記凹部に前記光源を固定する工程と、前記光源に電気配線を施す工程と、前記電気配線を施す工程後に、前記スリットを前記半導体基板に取り付ける工程と、を有する。
【００６９】
また、本発明の第３７の態様に係る光学式エンコーダの製造方法は、第２の態様に係る光学式エンコーダの製造方法であって、前記半導体基板に貫通孔部を形成する工程と、前記半導体基板とは別の新たな基板に前記光源を固定する工程と、前記光源に電気配線を施す工程と、前記電気配線を施す工程の後に、前記半導体基板の貫通孔部の内部に前記光源が配置されるように、前記貫通孔部が形成された半導体基板を、前記新たな基板に固定する工程と、前記半導体基板の、前記貫通孔部上に、蓋をするように前記スリットを取り付ける工程を有する。
【００７０】
また、本発明の第３８の態様に係る光学式エンコーダの製造方法は、第４の態様に係る光学式エンコーダの製造方法であって、前記半導体基板上に貫通孔部を形成する工程と、前記半導体基板とは別の新たな半導体基板に前記光源を固定する工程と、前記半導体基板の貫通孔部に前記光源が配置されるように、前記貫通孔部が形成された反動他基板を、前記新たな半導体基板に固定する工程と、前記貫通孔部に前記スリットを配置する工程と、前記スリットを配置する工程の後に、前記光源への電気配線を行う工程と、を有する。
【００７１】
また、本発明の第３９の態様に係る光学式エンコーダの製造方法は、第１０の態様に係る光学式エンコーダの製造方法であって、前記基板に前記光源を固定する工程と、前記基板上に固定された光源に隣接させて複数の半導体基板を配置する工程と、前記光源に電気配線を施す工程と、前記半導体基板上の、前記光検出器が形成された面に前記スリットを配置する工程と、を有しており、前記スリットは前記基板上に配置された複数の半導体基板のうち少なくとも二つと接している。
【００７２】
また、本発明の第４０の態様に係る光学レンズモジュールは、第２の態様に係る光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行う。
【００７３】
また、本発明の第４１の態様に係る光学レンズモジュールは、第１の態様に係る光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行う。
【００７４】
また、本発明の第４２の態様に係る光学レンズモジュールは、第１０の態様に係る光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行う。
【００７５】
また、本発明の第４３の態様に係る光学レンズモジュールは、第４０乃至第４２のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍の位置にある。
【００７６】
また、本発明の第４４の態様に係る光学レンズモジュールは、第４０乃至第４２のいずれか一つの態様において、前記スリットと前記光検出器の受光部は、略同一平面上に形成されている。
【００７７】
また、本発明の第４５の態様に係る光学レンズモジュールは、第３６の態様に係る光学式エンコーダの製造方法を用いて製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行う。
【００７８】
また、本発明の第４６の態様に係る光学レンズモジュールは、第３７の態様に係る光学式エンコーダの製造方法を用いて製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行う。
【００７９】
また、本発明の第４７の態様に係る光学レンズモジュールは、第３９の態様に係る光学式エンコーダの製造方法により製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行う。
【００８０】
また、本発明の第４８の態様に係る光学レンズモジュールは、第４０乃至第４７のいずれか一つの態様において、前記移動レンズはフォーカス位置を制御するためのレンズである。
【００８１】
また、本発明の第４９の態様に係る光学レンズモジュールは、第４８の態様において、前記移動レンズは、複数のレンズ要素により構成されたレンズ群である。
【００８２】
また、本発明の第５０の態様に係る光学レンズモジュールは、第４９の態様において、前記複数のレンズ要素は互いに所定の関係に従って可動する。
【００８３】
また、本発明の第５１の態様に係る光学レンズモジュールは、第４０乃至第５０のいずれか一つの態様において、前記レンズモジュールは、その像倍率が連続的に変更可能なレンズモジュールであり。前記移動レンズはレンズの像倍率を制御するためのレンズである。
【００８４】
また、本発明の第５２の態様に係る光学式エンコーダの製造方法は、第３の態様に係る光学式エンコーダの製造方法であって、前記半導体基板に前記凹部を形成する工程と、前記半導体基板の前記凹部内に前記光源を配置する工程と、前記凹部に前記スリットを配置する工程と、前記スリットを配置する工程の後に、前記光源への電気配線を行う工程と、を有する。
【００９６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００９７】
（第１実施の形態）
本発明の第１実施の形態について、図１から図３および図２２、２８を参照しながら説明する。
【００９８】
図１は、本発明の第１実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す図である。この光学式エンコーダは、光検出器３を有する半導体基板５に凹部１１０を設け、前記凹部１１０内に光源１を配置し、前記半導体基板５の光検出器３を形成した面の、前記凹部１１０上にスリット１００を配置した構成となっている。光源１は可干渉光源であり、波長λの光ビームを出射するＬＥＤである。スケール２は、スケールピッチｐ１を有する反射型のスケールである。スリット１００には金属板にスケールピッチｐ１と同程度のスリット開口部１０２が形成されたものであり、開口部１０２は貫通孔となっている。
【００９９】
光源１から出射した光ビームは、スリット１００の開口部１０２を通過し、スケール２に向かって照射される。そして、スケール２によって変調された前記光ビームは、光検出器３に入射し、その強度変化からスケール２の移動を検出することが可能である。
【０１００】
次に、上記した構成の光学式エンコーダの動作について説明する。光源１から出射された光ビームは、スリット１００に向かって進み、スリット１００の開口部１０２を通過した光ビームがスケール２に向かって照射される。このとき、スリット１００の開口部１０２を通過した光はこの開口部１０２を仮想的な点光源とした球面波となってスケール２に向かって進むため、該開口部１０２を仮想的な点光源と見なすことが可能である。
【０１０１】
このスリット開口部１０２を通過した光ビームはスケール２に照射され、スケール２により変調された光ビームは、スケール２の有する周期パターンと相似な明暗パターンとなり、光検出器３上に投影される。このとき、スリット１００からスケール２までの距離をｚ１、スケール２から光検出器３までの距離をｚ２、光源１から出射される光ビームの波長をλ、スケール２の有する周期パターンのピッチをｐ１、ｋを整数としたときに、以下の式（３）が満足されるときにスケールパターンと相似の明暗パターンが光検出器３上に投影される。この明暗パターンをタルボットイメージという。
【０１０２】
（１／ｚ１）＋（１／ｚ２）＝λ／ｋ（ｐ１）2 …（３）
ここで、受光面上に投影される明暗パターンのピッチｐ２は以下の（４）式に示すように表すことが出来る。
【０１０３】
ｐ２＝ｐ１×（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１ …（４）
ここで、本実施の形態では、ｚ１とｚ２が同じになるように構成されているため、この値をｚ１＝ｚ２＝ｚとすると、以下の関係が導かれる。
【０１０４】
ｚ＝（２ｋ（ｐ１）2 ／λ） …（３’）
ｐ２＝２×ｐ１ …（４’）
つまり、（３’）の条件が満足されている条件下では、光検出器３上に投影される明暗パターンのピッチｐ２は常にスケールピッチｐ１の２倍となる。ここで、（３’）の条件は、この位置において明暗パターンのコントラストが最大になるという意味であり、必ずしもこの条件が完全に満たされている必要はなく、ｚの値で言えば、この値からずれた位置に於いても明暗パターンを観察することが出来る。
【０１０５】
従って、本実施の形態では、上記（３’）により計算されるｚの値を中心として、ｚが多少上下したとしても明暗パターンが検出可能なように構成されている。このｚの許容範囲は我々の実験結果によるとおおよそ、スケールピッチｐ１＝２０μｍ、光源の波長λ＝８５０ｎｍとして、ｋ＝２のとき、ｚは１．７ｍｍ±０．５ｍｍ程度であった。
【０１０６】
以上より、本実施の形態では、スケール２とセンサヘッドとのギャップが変化しても、光検出器３上に投影される明暗パターンのピッチｐ２は常にスケールピッチｐ１の２倍となるように構成されており、該ギャップ変化に強い構成となっている。また、開口部１０２は貫通孔であるため、この貫通孔部での屈折や散乱などは発生しない。
【０１０７】
次に図１に示される、本実施の形態に係るエンコーダヘッドの製造方法について説明する。まず半導体基板５上に、通常の技術により光検出器３を製造する。このとき、必要に応じて、光源１のドライブ回路やＩ−Ｖ変換回路、信号増幅回路などの信号処理回路等を同様に半導体基板５上に製造することも可能である。この半導体基板５の光検出器３を形成した面に凹部１１０を、光源１の厚さよりも深く形成する。この凹部１１０の形成方法は、半導体基板５のドライエッチングまたはウェットエッチング等により形成可能である。
【０１０８】
次に、前記凹部１１０内に光源１の上下電極と電気的に接続するための電極パターンを一組形成し、該電極パターンの一方と光源１の下部電極とが電気的に接触するように光源１を配置する。次に、他方の電極パターンと光源１の上部電極とが電気的に接触するように光源１に電気配線を接続する。このとき、該電気配線１１は前記凹部１１０からはみ出さないように形成する。
【０１０９】
前記電気配線の接続工程が終了した後、半導体基板５の凹部１１０上に、スリット１００を図１に示すように固定する。このとき、スリット１００の開口部１０２は、開口部１０２の長手方向が、半導体基板５に光検出器３を形成した面内であってスケール移動方向と略直交するように配置されるようにする。
【０１１０】
このようにして、光検出器３とスリット１００と光源１を有するセンサヘッドが組み立てられる。このとき、図１には示されていないが、センサヘッドを固定する基材や保護部材、配線部材などは必要に応じて適宜取り付けることが出来る。
【０１１１】
上記した本実施の形態に係るエンコーダヘッドの製造方法は、図２８のフローチャートのように要約される。まず、半導体基板５上に形成された凹部１１０に光源１を固定する（ステップＳ６１）。次に、半導体基板５上に固定された光源１の電極に、発光可能なように電気配線を施す（ステップＳ６２）。次に、光源１から出射される光ビームの少なくとも一部がスリット１００を通過してスケール２に照射されるように、半導体基板５上にスリット１００を固定する（ステップＳ６３）。
【０１１２】
次に、本実施の形態に於ける光検出器３について説明する。本実施の形態に用いられる光検出器３は図２２に示されるように、複数の受光部４が１次元的に配列した受光部群によって構成されている。各受光部４は、周期ｐ２を有する明暗パターンの、９０deg ずつ位相の異なる４つの位相部分を検出可能なように、それぞれが、周期ｐ２ごとに電気的に接続された４つのグループ、＋Ａ、＋Ｂ、−Ａ、−Ｂにグループ分けされている。これら４つのグループが検出する信号は、互いに９０deg ずつ位相が異なっており、例えば（＋Ａ）と（−Ａ）は位相が１８０deg 異なる反転信号の関係になっている。
【０１１３】
そして、図３５のＡ相信号、Ｂ相信号は、図示されない信号処理回路により、Ａ相信号＝（＋Ａ）−（−Ａ）、Ｂ相信号＝（＋Ｂ）−（−Ｂ）のように計算され出力される。ここで、本実施の形態においては、周期ｐ２で受光部４を一次元的に配列した光検出器３を想定したが、実際には、周期ｐ２の所定の位相部分を検出可能であれば構わない。すなわち、周期ｐ２で配列した受光部４のうちの一部を選び出して用いることが可能である。例えば、一つ置きに選び出した場合は、周期ｐ２の２倍の周期を有するものとなり、このようなものでも構わない。さらには、周期ｐ２の整数倍の周期を有するものであれば、使用することが出来る。また、周期性を有して選び出す必要もない。ただし、光検出器３のスケール移動方向の幅は、周期ｐ２以下であるべきで、望ましくは、周期ｐ２の半分以下とされるべきである。
【０１１４】
以上のように構成することで、センサヘッドとスケール２間のギャップが変化した場合でも、光検出器３上に投影される明暗パターンのピッチｐ２は常にスケールピッチの２倍となるため、ギャップ変動に対して影響を受けにくい構成を提供する事ができる。また、スリット１００の開口部１０２は貫通孔となっており、透明部材などは配置されていないため、この領域での反射や散乱、屈折などの影響を受けることがなく、光検出器３上に安定な明暗パターンを投影する事が可能となる。
【０１１５】
なお、本実施の形態においては、スリット１００を挟んで、複数の光検出器３を配置する事ができる。このとき、例えば一つの光検出器３は、例えば図２２に示されるような、同じ明暗パターンを検出するための光検出器を複数配置しても構わないし、図２に示されるように、スリット１００の右側に配置される光検出器３−１は、図２２に代表される、明暗パターンを検出するための光検出器であり、スリット１００の左側に配置される光検出器３−２は、スケール２上に形成された基準位置パターンを検出するような光検出器のようなものであっても構わない。以降の説明では、光検出器３−１と３−２とを区別せず、いずれも光検出器３と総称することとする。
【０１１６】
また、図３に示すように、スリット１００が複数の開口１０２を有するようなものでももちろん構わない。このとき、複数のスリット１００のピッチは、スケールピッチに基づいて決定される必要がある。本実施の形態においては、スリットピッチはスケールピッチの２倍の位置に開口を有するように形成する。ここでスケールピッチの２倍の位置とは、スケールピッチの２倍のピッチを有するスリット開口部１０２のうちの一部を選び出したものと言う意味である。
【０１１７】
例えば、スケールピッチの２倍で形成されたスリット開口部１０２を、一つ置きに選び出したスリット１００は、スケールピッチの４倍のスリットピッチということになるが、これはスケールピッチの２倍の位置に全て含まれているため、スケールピッチの２倍の位置に開口を有するスリットであると定義できる。
【０１１８】
すなわち、スケールピッチの偶数倍のスリットであれば、これはスケールピッチの２倍の位置に開口を有するスリットと言える。また、この定義において、選び出されるスリット開口部１０２の位置は周期性を有している必要はないのは言うまでもない。なお、この場合でも、スリット開口部１０２の幅は、スケールピッチの２倍以下であるべきで、望ましくは、スケールピッチ以下とされる。
【０１１９】
なお、本実施の形態において、スリット１００は金属板に、エッチング等により貫通孔を形成したものを用いたが、樹脂等を整形した、貫通孔を有するスリットでも構わないし、また、ガラス板上に金属等によりパターニングしたタイプのスリットを用いることも可能である。
【０１２０】
さらに、該スリットは、透明なＰＥＴフィルム上にパターニングしたものでも構わない。ＰＥＴフィルムは、樹脂としては比較的熱膨張係数が小さく、また高度、光学特性などの点から、スケールやスリットの基材として用いることが可能なものである。このような場合、スリット開口部は貫通孔ではなく、ガラスまたはＰＥＴフィルムが存在することになるが、従来技術の問題点のように半導体プロセスによって形成したシリコン酸化膜と比較してその光学特性は遥かに均一であり安定している。また、スリット表面に反射防止膜を形成することも容易であり、本実施の形態の特徴を何ら阻害することはない。
【０１２１】
（第２実施の形態）
次に、本発明の第２実施の形態について、図４から図６及び図３０を用いて説明する。
【０１２２】
本実施の形態においては、各部材の構成は図１に示される、本発明の第１実施の形態と同様に構成されており、基本的な動作についてもこの第１実施の形態と同様である。
【０１２３】
第２実施の形態においては、光源１上に配置されるスリット１００が開口部１０４を有する点が第１実施の形態と異なっている。この第２実施の形態においては、第１実施の形態と比較して、そのエンコーダとしての動作はなんら変わらないが、開口部１０４を有することにより、光源１に電気配線を施すのが容易となる。
【０１２４】
図５（ａ）は、図４のＡ−Ａ’断面を表した図である。光源１の電気配線１１は、開口部１０４を通して半導体基板５の表面に設けられた電極に接続されている。
【０１２５】
以下に、この第２実施の形態に係るエンコーダの製造方法について説明する。まず、半導体基板５上に、通常の技術により光検出器３および、必要に応じて光源ドライブ回路や信号処理回路を製造する。この半導体基板５の光検出器３を形成した面に凹部１１０を、光源１の厚さよりも深く形成する。この凹部１１０の形成方法は、半導体基板５のドライエッチングまたはウェットエッチング等により形成可能である。
【０１２６】
次に、前記凹部１１０内に光源１の下部電極と電気的に接続する電極パターンを少なくとも一つ形成し、該電極パターンと光源１の下部電極とが電気的に接触するように光源１を配置する。次に、半導体基板５の凹部１１０上に、スリット１００を固定する。このとき、開口部１０４を通して電気配線が可能なようにスリット１００を固定する必要がある。次に、光源１の上部電極と、半導体基板５上に形成された光源１の上部電極と電気的に接続するための電極との間に電気配線１１を接続する。前記電気配線工程の終了後、図には示されていないが、センサヘッドを固定する基材や保護部材、配線部材などは必要に応じて適宜取り付けることが出来る。
【０１２７】
上記のように形成する事で、スリット１００を固定した後に電気配線１１を施すことが可能となり、製造時に配線工程を一括して実施することが可能となる。また、半導体基板５の凹部１１０内部から、半導体基板５の表面に至るような、光源１の上部電極からの電気配線１１を凹部１１０から引き出すような電極パターンを形成する必要もない。さらに、光源１の上部電極と接続されたワイヤとスリットが接触する危険性が減少する。
【０１２８】
また、光源１上の十分なエリアにスリットを配置するために、図５（ｂ）に示すように、半導体基板５の凹部１１０内部に中継電極１２を設け、光源上部からの配線電極を一旦中継して配線する方法も可能である。さらに、開口部１０４をなるべく小さくするために、凹部１１０の形状を適宜調整する事も可能である。例えば、スリット１００にて覆われていない部分を小さくするために、凹部１１０の形状を単なる四角形ではなく、図６に示すような多角形にすることも可能である。
【０１２９】
また、本実施の形態においては、半導体基板５上に凹部を設けたタイプを想定しているが、図８に示されるように貫通孔１１２を設け、この貫通孔１１２に光源１を配置したタイプであっても同様の効果を得ることが出来る。
【０１３０】
以下に、図３０のフローチャートを参照して上記した貫通孔１１２を有するエンコーダヘッドの製造方法について説明する。まず半導体基板５に貫通孔を形成する（ステップＳ８１）。次に、光源取り付け用基板に光源１を取り付ける（ステップＳ８２）。次に、貫通孔内部に光源の少なくとも一部が配置されるように半導体基板５を光源取り付け用基板に固定する（ステップＳ８３）。次に、光源１から出射される光ビームの少なくとも一部がスリット１００を通過した後、スケール２に照射されるように、貫通孔部にスリット１００を固定する（ステップＳ８４）。次に、光源取り付け用基板に固定された光源１の電極に、発光可能なように電気配線を施す（ステップＳ８５）。
【０１３１】
なお、本実施の形態では、スリットとしては、ガラス板に金属膜等によりパターニングしたものや、金属板を貫通エッチングしたものなど、様々なスリットを利用する事が可能である。また、ガラス板にパターニングを施したスリットを用いる場合には、より、光検出器とスリットが同じ平面となるように、図５に示されるように、スリットパターン面は光源側とすることが望ましい。
【０１３２】
以上のように構成することで、第１実施の形態をそのままに維持し、より、組立製造の容易な光学式エンコーダおよびその製造方法を提供する事が可能となる。
【０１３３】
（第３実施の形態）
次に、本発明の第３実施の形態について、図７、図８及び図２３、図２９を参照しながら説明する。
【０１３４】
本実施の形態においては、各部材の構成は図１に示される、本発明の第１実施の形態と同様に構成されており、基本的な動作についてもこの第１実施の形態と同様である。
【０１３５】
第３実施の形態においては、半導体基板５が貫通孔１１２を有しており、光源１と半導体基板５は、共通の基板７に固定されている点が第１実施の形態とは異なっている。この第３実施の形態においては、第１実施の形態と比較して、そのエンコーダとしての動作はなんら変わらないが、光源１を、半導体基板５の有する凹部１１０ではなく、半導体基板７に固定する構成のため、半導体基板５に凹部１１０を形成する時の凹部１１０の深さの制御や、凹部１１０内への電極形成の工程が不要となるため、より組立製造の容易な光学式エンコーダおよびその製造方法を提供する事が可能となる。
【０１３６】
図７は、第３実施の形態のエンコーダの断面を表した図である。図７において、半導体基板５は貫通孔１１２を有しており、この貫通孔１１２の内部に、光源１が配置されている。光源１は、半導体基板５が固定されている基板７に固定されている。基板７には、光源１と電気的に接続するための電気配線１１が設けられており、本実施の形態では光源１の上部電極と基板７上に設けられた電極とが電気配線１１により電気的に接続されている。また、図示していないが、光源１の下部電極と基板７上に形成された別の配線電極とが直接的に、あるいは接着層を介して接続されている。
【０１３７】
また、本実施の形態においては、スリット１００が貫通孔１１２の、光検出器３を形成した面に固定されている。このとき、スリット１００は金属板に貫通孔を設けたメタルスリットであっても、また、ガラス板等の透明基板上に遮光パターンを設けたガラススリットであっても構わない。
【０１３８】
光源１から出射された光ビームはスリット１００を通過してスケール２に照射され、このスリット２により変調された光強度パターンが光検出器３によって検出される構成となっている。
【０１３９】
以下に、第３実施の形態のエンコーダについての製造方法を以下に記載する。まず半導体基板５上に、従来技術により光検出器３および、必要に応じて光源１のドライブ回路や信号処理回路等を製造する。この半導体基板５に貫通孔１１２を形成する。この貫通孔１１２は、通常の半導体製造技術であるドライエッチングまたはウェットエッチング等により形成する事が可能である。このとき、貫通孔１１２は図７に示すように、半導体基板５の光検出器３を形成した面からエッチングを開始しても構わないし、図８に示すように、裏面からエッチングを行っても構わない。さらに、両面からエッチングを行うことも可能である。次に、光源１の上下電極と電気的に接続可能な配線パターンを施した基板７の所定の位置に光源１を配置し、上部電極に配線電極１１を接続する。次に、光源１が半導体基板５に形成された貫通孔１１２の内部に配置されるように、半導体基板５を基板７に固定する。ここで、基板７の、半導体基板５と接する部分には電極が設けられており、半導体基板５の基準電位が得られるようになっている。なお、基板７には、光源１への電気配線１１がなされているが、それ以外に、半導体基板５への電気配線を設けておくことも可能である。このような配線を設けた場合、半導体基板５と基板７を接続した後に、半導体基板５と半導体基板７を電気的に接続することができる。
【０１４０】
なお、本製造組立方法では、スリット１００を半導体基板５の貫通孔１１２上に配置する工程を必要とするが、この工程は、半導体基板５に貫通孔１１２を設けた後であれば、基板７に半導体基板５を固定する前であっても、構わないし、基板７に固定して、電気配線１１を接続した後であっても構わない。
【０１４１】
上記した本実施の形態に係るエンコーダヘッドの製造方法は、図２９のフローチャートのように要約される。まず半導体基板５に貫通孔１１２を形成する（ステップＳ７１）。同時に光源取り付け用基板７に光源１を取り付ける（ステップＳ７２）。次に、光源取り付け用基板７に固定された光源１の電極に、発光可能なように電気配線１１を施す（ステップＳ７３）。次に、貫通孔１１２内部に光源１の少なくとも一部が配置されるように半導体基板５を光源取り付け用基板７に固定する（ステップＳ７４）。
【０１４２】
なお、センサヘッドを固定する基材や保護部材、配線部材などは必要に応じて適宜取り付けることが出来る。
【０１４３】
上記のように形成する事で、光源１を半導体基板５ではない新たな基板７に取り付けることが可能となるため、半導体基板５の製造工程が簡易化され、凹部内に電極を設ける工程や、配線を行う工程、さらに凹部の深さを制御する工程が不要となるため、より容易に半導体基板を形成する事が可能となる。
【０１４４】
なお、本実施の形態では、スリットとしては、ガラス板やＰＥＴフィルム等の透明基板上に金属膜等によりパターニングしたものや、金属板を貫通エッチングしたものなど、様々なスリットを利用する事が可能である。また、ガラス板にパターニングを施したスリットを用いる場合には、光検出器とスリットが同じ平面となるように、スリットパターン面を光源側とすることが望ましい。
【０１４５】
なお、半導体基板５の厚さと比較して、光源１が大きい場合、図２３に示すように、基板７にも凹部を設け、この部分に光源１を配置することで、本実施の形態と同様の構成を実現することが可能となる。また、光源１が小さく、スリット１００の近傍に配置したい場合は、逆に光源１を配置する部分を、半導体基板５が接する部分に対し凸部となるように構成した基板７を用いればよい。
【０１４６】
以上のように構成することで、第１実施の形態をそのままに利用しながら組立製造の容易な光学式エンコーダおよびその製造方法を提供する事が可能となる。
【０１４７】
（第４実施の形態）
次に、本発明の第４実施の形態について、図９から図１１および図３１を参照しながら説明する。本実施の形態において、各部材の構成は図７に示される、本発明の第３実施の形態と同様に構成されており、また、基本的な動作については本発明の第１実施の形態と同様である。
【０１４８】
図９に示される第４実施の形態においては、第３実施の形態と同様に、半導体基板５が貫通孔１１２を有しており、光源１と半導体基板５は共通の基板７に固定されている。この第４実施の形態においては、第３実施の形態と比較して、そのエンコーダとしての動作はなんら変わらないが、スリット１００が半導体製造技術を用いて、半導体基板５と一体形成されている点が第３実施の形態とは異なっている。
【０１４９】
このように構成することで、スリット１００を別途製造し、取り付ける必要がないため、部品点数を減らすことが可能となり、より低価格化が可能となる。また、スリット１００の位置と光検出器３の位置、および方向ずれが半導体製造技術レベルで調整可能なため、より高精度のエンコーダを構成する事が可能となる。
【０１５０】
次に、この第４実施の形態に係るエンコーダの製造方法について、以下に説明する。まず、半導体基板５上に、通常の技術により光検出器３および、必要に応じて光源１のドライブ回路や信号処理回路等を製造する。これらの工程中か、あるいは後に、半導体基板５の光検出器３を形成した面の、スリット１００を形成する面にスリット１００のパターン部分を形成する。このスリットパターンは、半導体基板５上の配線電極などを形成するための金属部材等を用いることが可能である。次にこの半導体基板５に貫通孔１１２を、半導体基板５の基板７と接する面側から形成する。この貫通孔１１２は、通常の半導体製造技術であるドライエッチングまたはウェットエッチング等により形成する事が可能である。そして、スリットパターン近傍に、エッチングストッパー層などがあり、スリット開口部が貫通孔となっていない場合には、この部分を開口する。
【０１５１】
この工程は、エッチングストッパー層などの材質によって異なるが、一般にドライエッチングやウェットエッチングなどにより可能である。この時、スリット開口部が貫通孔となっていれば、スリットパターン部にはエッチングストッパー層が残っていても構わないし、除去されていても構わない。従って、エッチングストッパー層除去工程は、半導体基板の片面からのみ行うことも可能であるし、両面から行うことも可能である。
【０１５２】
上記した本実施の形態に係るエンコーダヘッドの製造方法は、図３１のフローチャートのように要約される。まず半導体基板５に光検出器３を形成する（ステップＳ９１）。次に、スリット形成部を半導体基板裏面からエッチングする（ステップＳ９２）。次に、スリット１００を形成する（ステップＳ９３）。このとき、スリット１００を形成するために必要な構造体、例えば、スリット１００を開口部を有するメタルパターンなどはステップＳ９２よりも前のステップで半導体基板５上に形成されていても良い。なお、ステップＳ９３は、スリット透光部を貫通させるステップ（ステップＳ９４）を有する。
【０１５３】
次に、光源１の上下電極と電気的に接続可能な配線パターンを施した基板７の所定の位置に、光源１の下部電極と下部電極接続用パッドとを直接的に、あるいは、接着層を介して接続するように光源１を配置し、さらに、上部電極に配線電極１１を接続する。次いで、光源１が半導体基板５に形成された貫通孔１１２の内部に配置されるように、半導体基板５を基板７に固定する。ここで、基板７の、半導体基板５と接する部分には電極が設けられており、半導体基板５の基準電位を得られるようになっている。なお、基板７には、光源１への電気配線がなされているが、それ以外に、半導体基板５への電気配線を設けておくことが可能である。このような配線を有する場合、半導体基板５と基板７を接続した後に、半導体基板５と半導体基板７を電気的に接続する。
【０１５４】
また、センサヘッド３０を固定する基材や保護部材、配線部材などは必要に応じて適宜取り付けることが出来る。
【０１５５】
なお、本実施の形態においては、スリット１００のパターンは、半導体製造工程で用いられる、配線電極用の金属部材等が想定されているが、それ以外に、図１０及び図１１に示されるように、半導体基板そのもので形成する事も可能である。
【０１５６】
図１０は、本発明の第４実施の形態の変形例を説明するための断面図である。基本構成は、図９に示される第４実施の形態と同様であるが、スリット１００が、半導体基板７そのものにより形成されている点が異なっている。図１１は、この図１０を構成する半導体基板５の上面図を示している。図１１に示されるとおり、スリット１００の開口部１０２そのものが半導体基板５の貫通孔部であり、スリット１００の遮光領域は半導体基板５となっている。このように構成すれば、スリット用の部材を新たに設ける必要が無く、また、半導体基板５のエッチングプロセス中にスリットを形成する事が可能となる。
【０１５７】
上記第４実施の形態およびその変形例のように構成する事で、第３実施の形態に加えて、スリット１００を別途製造して取り付ける必要が無く、また、各部材とスリット間の位置調整、特に、光検出器とスリットの取付位置、角度の調整が、半導体製造技術レベルで可能となるため、低価格と高性能を両立する事が可能となる。
【０１５８】
従って、第１、第３実施の形態の特徴をそのままに維持し、より、組立製造が容易であり、かつ高性能な光学式エンコーダおよびその製造方法を提供する事が可能となる。
【０１５９】
（第５実施の形態）
次に、本発明の第５実施の形態について、図１２から図１４を参照しながら説明する。
【０１６０】
本実施の形態においては、各部材の構成は図９に示される、本発明の第４実施の形態と同様に構成されており、また、基本的な動作については本発明の第１実施の形態と同様である。
【０１６１】
図１２、図１３に示される、第５実施の形態においては、第４実施の形態と同様に、半導体基板５が貫通孔１１２を有しており、光源１と半導体基板５は、共通の基板７に固定されている。また、スリット１００は、半導体製造技術を用いて、半導体基板５と一体に形成されている。この第５実施の形態においては、第４実施の形態と比較して、そのエンコーダとしての動作はなんら変わらないが、スリット１００の遮光部分に補強部材１０３が設けられている点が第４実施の形態と異なっている。
【０１６２】
図１２は、第５実施の形態に用いられる半導体基板５の上面図であり、図１３はこの図のＢ−Ｂ’断面を示している。図１２に示すように、二つの光検出器３の間にスリット１００が、半導体基板５に形成された貫通孔部１１２上に配置されている。そして、補強部材１０３が、スリットパターンを形成した金属部材を挟み込むように形成されている。
【０１６３】
図１３は、図１２のＢ−Ｂ’断面図である。補強部材１０３は、スリットパターン１０５を挟み込むように配置されている。このとき、スリットパターン１０５が存在しない部分、すなわちスリットの開口部１０２では補強部材がないように形成されている。これは、スリットの開口部１０２に補強部材１０３が存在するとスリット１００を通過する光ビームに影響を与えてしまうためである。
【０１６４】
また、この様な補強部材１０３は、図１３のようにスリットパターン１０５の両面に形成することも可能であるし、いずれか一方に形成することも可能である。
【０１６５】
この補強部材１０３は、本実施の形態においては、半導体製造技術で容易に形成可能なシリコン酸化膜を想定しているが、同様にシリコン窒化膜などでも構わないし、ポリイミド膜などを用いることも可能である。
【０１６６】
このように構成することで、製造工程中や、センサ使用中に、スリット１００が変形したり、破損したりすることを防ぐことができる。
【０１６７】
なお、スリット１００に、図１４に示すように横方向に梁１０７を持たせることで、さらに強固なものとする事が可能となる。
【０１６８】
本実施の形態によると、第４実施の形態の特徴をそのままに維持し、より強固なスリットを提供することが可能となる。
【０１６９】
（第６実施の形態）
次に、本発明の第６実施の形態について、図１２、図１３を参照しながら説明する。
【０１７０】
本実施の形態においては、各部材の構成は基本的には、図１２、図１３に示される、本発明の第５実施の形態と同様に構成されており、また、基本的な動作については本発明の第１実施の形態と同様である。
【０１７１】
本発明の第６実施の形態においては、スリット１００による、光源１から出射される光ビームや、スケール２によって反射された光ビームに対する反射を軽減することを目的とする。
【０１７２】
本実施の形態においては、スリットパターン１０５は金属部材で形成されており、このスリットパターン１０５の光源１側の面に何ら処理等がなされていない状態では光源１から出射される光ビームを反射してしまう。この反射光が光源１に入射すると、光源１から出射される光ビームのビーム強度が変動してしまうおそれがあり、また、スケール２からの反射光が再びスリットパターン１０５によって反射され、スケール２等を経由して光検出器３に入射すると、検出信号にノイズや誤差信号等の影響を及ぼす可能性があるため、必ずしも望ましい構成ではない。
【０１７３】
そこで、スリットパターン１０５の上下に設けられた補強部材１０３が、光源１から出射される光ビームの反射を低減するように構成されている。本実施の形態においては、補強部材１０３はシリコン酸化膜によって形成されており、その光学的な厚さは、光源１から出射される光ビームの波長をλとして、
（１／４＋ｎ／２）λ：ｎは整数
となるように構成されている。このように構成する事で、スリット１００のスリットパターン１０５に入射した波長λの光ビームの反射率を軽減する事が可能となる。実際に補強部材１０３の厚さを求める場合には、用いられるシリコン酸化膜の屈折率をも考慮して計算されるべきである。
【０１７４】
なお、本実施の形態では、補強部材１０３を透明なシリコン酸化膜として、反射率を軽減するような膜厚となるように構成したが、別の透明膜を用いて同様に構成しても構わないし、また、光源１から出射される光ビームの反射率を軽減するような部材であれば、例えば黒色の部材や、表面に凹凸を設けて光ビームを散乱させるようなものを用いても、本実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１７５】
また、本実施の形態においては、補強部材１０３を用いて反射率を軽減するような構成としたが、必ずしも補強部材１０３である必要はなく、補強部材１０３の上に反射率を軽減するような部材を設けても構わないし、また、補強部材１０３を用いる必要のないような構成の場合は、スリットパターン１０５に直接的に反射低減部材を設けても構わない。
【０１７６】
さらに、本実施の形態では、スリットパターン１０５の上下に補強部材１０３を設けたが、反射を低減するのは、スリット１００の光源１側またはスケール２側のいずれか一方であってもその効果を享受することができる。
【０１７７】
（第７実施の形態）
次に、本発明の第７実施の形態について、図１５、図１６、および図３２を参照しながら説明する。
【０１７８】
本実施の形態においては、基本的な動作については、本発明の第１実施の形態と同様に構成されている。本発明の第１実施の形態では、一つの半導体基板上に凹部１１０が設けられており、この凹部１１０内に光源１が設けられ、さらに、凹部１１０上にスリット１００が配置される構成となっていた。図１５に示される、本発明の第７実施の形態においては、複数の半導体基板５が基板７上に設けられ、この複数の半導体基板５の近傍に、光源１が配置され、複数の半導体基板５を跨ぐようにスリット１００が配置されている点が第１実施の形態とは異なっている。
【０１７９】
すなわち、本発明の第７実施の形態においては、光検出器３を有する半導体基板５が２個、基板７上に配置されている。この二つの半導体基板５は、略同じ高さとして形成されている。光源１は、これら二つの半導体基板５の間でかつ基板７上に配置されており、スリット１００は、図１５、図１６に示されるように二つの半導体基板５に跨ぐように光源１上に配置されている。基板７には、光源１および半導体基板７と電気的に接続される電気配線１１が形成されており、それぞれが適当に接続されるように構成されている。光源１上の空間に配置されているスリット１００の配置方向は、検出しようとする信号および、光検出器３の配置方向に応じて決められている。
【０１８０】
次に本実施の形態における、組立製造方法を以下に示す。まず、通常の半導体技術により製造された、光検出器３を有する二つの半導体基板５、および、光源１が所定の位置関係となるように基板７上に固定される。次に、光源１および半導体基板５に電気配線１１が接続される。この後、光源１上の空間に、二つの半導体基板５を跨ぐようにスリット１００を配置して組立を行う。
【０１８１】
上記した本実施の形態に係るエンコーダヘッドの製造方法は、図３２のフローチャートのように要約される。まず、光源固定用基板に光源１を固定する（ステップＳ１０１）。次に、光源１の近傍に光検出器３を有する複数の半導体基板５を固定する（ステップＳ１０２）。次に、半導体基板５が形成された面にスリット１００を固定する（ステップＳ１０３）。このとき、スリット１００は光検出器３の受光エリア上に固定されてもそれ以外のエリアのみに固定されても構わない。ステップＳ１０３において、スリット１００は少なくとも複数の半導体基板５と接するようにする（ステップＳ１０４）。
【０１８２】
なお、上記組立工程は、構成に応じて適宜組み立て順序を入れ替えることが可能である。
【０１８３】
このように構成することで、光検出器３を搭載した半導体基板５を小型化でき、また、半導体基板５に凹部１１０または貫通孔１１２を設ける工程を省略する事ができる。また、検出する信号や、スケールパターンに応じて、適当な光検出器３を選択し組み合わせることも可能となる。
【０１８４】
なお、本実施の形態においては、二つの半導体基板５を用いたが、３個以上の半導体基板を用いても構わないし、複数の半導体基板のうち、少なくとも一つが光検出器３を有していれば、それ以外の半導体基板は信号処理回路等のみが集積されたものでも構わないし、単にスリット１００を保持する目的のもので特に機能を有さないものであっても構わない。また、スリット１００は少なくとも二つの半導体基板５に保持されていれば構わないし、３以上の半導体基板を跨ぐように取り付けられていても構わない。
【０１８５】
また、本実施の形態において、複数の半導体基板５が光検出器３を有する場合、それぞれの光検出器３は、同じ光信号を検出するように構成されていても構わないし、別々の光信号を受光するように構成されていても構わない。さらに、少なくとも一つの光検出器３が、タルボットイメージを検出するような光検出器３であり、少なくとも別の一つの光検出器が基準位置を検出するような光検出器３を有するように構成することも可能である。
【０１８６】
（第８実施の形態）
次に、本発明の第８実施の形態について、図１７、図１８を参照しながら説明する。本実施の形態においては、基本的な動作については、本発明の第１実施の形態と同様に構成されている。
【０１８７】
図１７は本発明の第８実施の形態に用いられる、スリット１００が設けられた半導体基板の上面図を示す図である。ここでのスリット１００は、半導体基板５の、スリットを配置すべき領域と、光検出器３の周辺部も含めて配置されており、光検出器３の受光部上は開口部となっている。さらに光検出器３の受光部の周辺部分はスリット１００の遮光領域１３により遮光されており、光源１はスリット１００のスリット開口部が形成された領域の下側に配置されている。
【０１８８】
このように構成することで、スリット１００は、光検出器３の周辺に入射する光ビームを遮光できるため、光検出器３の周辺に入射した光が、周辺に配置されているＩＣ回路素子の動作に影響を与えるのを防止するとともに、半導体基板５を透して光検出器３により検出される信号ノイズを軽減することができる。
【０１８９】
なお、本実施の形態において、スリット１００は金属板にエッチング等により開口を設けたタイプを想定しているが、ガラス等透明基板上にパターニングによりスリットを構成したものを用いても構わない。また、図１８に示されるように、スリット１００が、光検出器３上に形成されるインデックススリット１０１を有しているような構造であっても構わない。
【０１９０】
また、本実施の形態に用いられる光検出器３を有する半導体基板５は、本発明の第１、第２実施の形態に示されるような、凹部１１０を有するものでも構わないし、本発明の第３実施の形態に示されるような、貫通孔１１２を有するものでも構わない。さらに、本発明の第７実施の形態のような、複数の半導体基板上を跨ぐようにスリット１００を設けたものであっても構わない。
【０１９１】
なお、スリット１００は、半導体基板５上に設けられる、電気配線が接続される領域が除かれていれば、半導体基板５のほぼ全域を覆っていても構わない。
【０１９２】
（第９実施の形態）
次に、本発明の第９実施の形態について、図１９〜２１を参照しながら説明する。本実施の形態においては、基本的な動作については、本発明の第１実施の形態と同様に構成されている。
【０１９３】
図１９は本発明の第９実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す図である。基本的な構造は第１実施の形態と同一であり、半導体基板５の有する凹部１１０の壁面に遮光部材１１５が設けられている点が第１実施の形態とは異なっている。この遮光部材１１５は、光源１から出射される光ビームを遮蔽するような部材であれば何でも良いが、本実施の形態においては、アルミ等金属薄膜により形成されている。このように構成すると、光源１から出射した光ビームのうち、半導体基板５に設けられた凹部１１０の壁面に向かって進行する成分は遮光部材１１５によって遮られ、半導体基板５内に進入することがない。
【０１９４】
もし、遮光部材１１５がない場合には、凹部１１０の壁面に向かって照射された光は、半導体基板５によって吸収され、半導体基板５の内部で、電子−ホール対を形成する。この電子−ホール対が半導体基板５内を移動して光検出器３に到達した場合には光検出器３によって検出されることになる。同時に、スケール２により変調された光ビームが信号光として光検出器３により検出されるので、光検出器３はノイズ成分と信号光の成分とを区別する事が出来なくなる。そこで本発明の第９実施の形態のように構成する事で、このような検出誤差やノイズ成分を減少させることが可能となる。
【０１９５】
なお、本実施の形態においては、図１９に示されるような、凹部１１０を有するタイプのエンコーダヘッドに遮光部材１１５を形成しているが、図２０に示されるような、貫通孔１１２を有するタイプのエンコーダヘッドに遮光部材１１５を設けた構成も、また、図２１に示されるような、複数の半導体基板５を有するタイプのエンコーダヘッドに遮光部材１１５を設けた構成も可能である。
【０１９６】
また、遮光部材１１５が金属膜等で形成されている場合、反射光が光源１に戻ったりして、光源１の光出力が不安定となる可能性がある。このため、遮光部材１１５は、光源１から出射される光ビームに対して反射率を軽減するような部材または、そのような処置を行った部材を用いることが望ましい。
【０１９７】
（第１０実施の形態）
次に、本発明の第１０実施の形態について、図２５から図２７を参照して説明する。第１０実施の形態は、点光源を用いた場合において、光ビーム出射部の高さと、光検出器の高さとを同一に形成する実施形態である。図２５に示すように、本実施形態の光学式エンコーダでは、光検出器３を有する半導体基板５に凹部１１０を設け、前記凹部１１０内に光源（ここでは点光源）１を配置している。ここで、光源１の光ビーム出射部としての光ビーム出射窓２００の高さと、光検出器３の高さとが等しくなるように配置されている。この場合、光源１として点光源を用いているので第１から第９実施の形態で用いられたスリットは不要である。
【０１９８】
このような構成の光学式エンコーダの動作は、光源１の光ビーム出射窓２００から出射された光ビームは直接スケール２に向かって照射される点を除いて基本的には第１実施の形態と同様である。
【０１９９】
図２６は、半導体基板５に貫通孔１１２を設け、この貫通孔１１２の内部に光源１を配置した構成である。光源１と、半導体基板５は、共通の基板７に固定されている。ここでは光源１の光ビーム出射部としての光ビーム出射窓２００の高さと、光検出器３の高さとを一致させるために光源高さ調整用台２０１を配置したことを特徴とする。
【０２００】
図２７は、図２６で説明した実施形態の変形例を示す図であり、ここでは光源１の光ビーム出射部としての光ビーム出射窓２００の高さと、光検出器３の高さとを一致させるために共通の基板７に光源高さ調整用突起部２０２を設けたことを特徴とする。
【０２０１】
図２６，図２７の構成の動作は基本的に図２６の構成の動作と同様である。
【０２０２】
本実施形態によれば、光源１の光ビーム出射部の高さと、光検出器３の高さが同一なので、センサヘッドとスケール２間のギャップを一定に保つことができ、これによってセンサの小型化を計ることができる。
【０２０３】
（第１１実施の形態）
次に、本発明の第１１実施の形態について図２４を用いて説明する。
【０２０４】
図２４は、上記本発明の第１から第１０実施の形態に示した光学式エンコーダを用いてレンズ位置の検出を行うレンズモジュールの構成を示している。図２４は、３つのレンズ群を有するズームレンズモジュールを示している。図中の４１，４２，４３は、それぞれ第一、第二、第三のレンズ群を表しており、前記第一、第二、第三のレンズ群４１，４２，４３が相対的に移動することにより、レンズモジュールのズーム倍率および、スクリーン４７でのいわゆるピントの調節を行うように構成されている。
【０２０５】
本実施の形態においては、第一のレンズ群４１は図示されない筐体に固定されており、第二のレンズ群４２および、第三のレンズ群４３は、該筐体に対して矢印の方向に移動可能な筐枠４５および４６に固定されている。このレンズモジュールは、図中第二のレンズ群４２を移動させることによりズーム倍率を、第三のレンズ群４３を移動させることによりスクリーン４７面でのピントを調整出来るように構成されている。スクリーン４７はＣＣＤ等の撮像素子や、銀塩写真用のフィルムが相当する。
【０２０６】
次に、このレンズモジュールの動作の一例について説明する。
【０２０７】
今、スクリーン４７でのピントを調整しようとする場合、第三のレンズ群４３を筐体に対して移動させて調整を行う。まず、スクリーン４７から被写体までの距離を測定する。この距離の測定方法は、通常のさまざまな測距方法を用いることが可能である。レンズモジュールにおいては、この測定された距離に応じた、スクリーン４７上に合焦させるための第三のレンズ群４３の位置があらかじめ設定されているため、光学式エンコーダ３０−２の出力によって所望の位置を示すように図示されないアクチュエータ等により移動させる。このようにする事で、スクリーン４７上においてピントの合った画像となるようなレンズ位置関係となるように設定する事が可能となる。
【０２０８】
このとき、撮影距離は同じであってもズーム倍率によって、言い換えれば、ズーム倍率設定用である、第二のレンズ群４２の位置によって、ピントが合うための第三のレンズ群４３の位置は異なっている。従って、ピントが合うための第三のレンズ群４３の位置は、撮影距離だけでなく第二のレンズ群４２の関数にもなっている。このため、第二のレンズ群４２の位置を正確に知る必要がある。
【０２０９】
本実施の形態においては、第二のレンズ群４２の移動は、光学式エンコーダ３０−１の出力によって得ることが出来る。従って、通常の測距方法により得た撮影距離と、第二のレンズ群４２の位置を示す、光学式エンコーダ３０−１の出力から、ピントが合うための第三のレンズ群４３の位置を算出する。そして、光学式エンコーダ３０−２の出力が当該位置となるように監視しながら、第三のレンズ群４３の位置を調整することにより、所望のレンズ倍率、撮影距離において、ピントを合わせることが可能となる。
【０２１０】
なお、本実施の形態に於けるレンズモジュールは、３つのレンズ群を用いたズームレンズモジュールを想定して記載したが、４つ以上のレンズ群を用いたものや、二つのレンズ群を用いたレンズモジュールについても適用可能である。また、本実施の形態に於けるレンズモジュールは、ズームレンズモジュールが想定されているが固定焦点型のレンズにも適用する事が可能である。
【０２１１】
さらに、本実施の形態においては、二つのレンズ群の位置を検出するために二つの光学式エンコーダを用いているが、一つのレンズ群の位置を検出するための一つの光学式エンコーダであっても構わないし、３つ以上のレンズ群の位置を検出するための３つ以上の光学式エンコーダを搭載しても構わない。また、必要に応じて別の変位センサと共載することも可能である。
【０２１２】
上記のようなレンズモジュールにおいて、各レンズ群の位置の測定に必要な測定精度は、レンズモジュールの小型化に伴い、より高精度な位置検出が要求されてくるため、レンズモジュールの小型化の場面において、特に有効である。
【０２１３】
本発明のこれまで述べてきた上記全ての実施の形態において、スケールとしては、反射強度が周期的に異なる反射型のスケールについて説明してきたが、本発明はこのスケールに限定されるものではなく、いわゆる位相変調型のスケールや、反射面が周期的な凹凸を有するグレーティングなど、その光学的特性が周期的に変化するように構成されている光学パターンを有するものであれば、どのようなスケールを用いることも可能である。
【０２１４】
また、本発明のこれまで述べてきた上記すべての実施の形態において、光源として、可干渉光源を用いることで、タルボットイメージなどに代表される、回折干渉パターンなどを用いたより高性能なエンコーダを形成する事が可能となる。
【０２１５】
特に、可干渉光源としてＬＥＤを用いた場合には、価格と性能を両立する事が可能となる。また、可干渉光源としてＲＣ−ＬＥＤやＳＬＤを用いた場合には、より、可干渉性が優れているため、エンコーダとしての特性を特に向上させることが可能となる。上記以外にも、面発光レーザや、ストライブ型の半導体レーザ、電流狭窄型のＬＥＤなどあらゆる可干渉光源を使用することで、目的に応じたエンコーダを提供することが可能となる。
【０２１６】
本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々多くの変形や修整が可能であり、上に説明した実施の形態はその一例に過ぎない。
【０２１７】
（付記）
１． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する反射型の光学式エンコーダであって、
半導体基板上に前記光検出器と凹部が形成されており、前記光源は前記半導体基板上の凹部に配置され、さらに、前記凹部上にスリットが配置されており、前記光源から出射された光ビームは前記スリットを通過した後に前記スケールを照射することを特徴とする光学式エンコーダ。
【０２１８】
（効果）スリットと光検出器をほぼ同じ高さに出来るため、スケール−ヘッド間ギャップが変化しても明暗パターンのピッチが変化しない。さらに、光源が保護され、超小型化が容易となる。
【０２１９】
なお、前項１の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０２２０】
２． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する反射型の光学式エンコーダであって、
半導体基板上に前記光検出器と貫通孔部を有し、前記光源は、前記貫通孔部の内部に配置されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【０２２１】
（効果）光源を光検出器を形成した半導体内部に形成出来るため、より小型化が可能であり、また、光検出器上に凸部が形成されないため、より小さなギャップにおいても、光源とスケールが接する心配がない。また、光源から出射された光ビームが直接光検出器に入射する事を防ぐことも出来る。さらに、エッチング部が単なる貫通孔なので、凹部に光源を配置する場合と比べ、底面に電極を設けるのに技術も必要ないし、光源の高さを安定に形成する必要もない。
【０２２２】
なお、前項２の詳細については本発明の少なくとも第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２２３】
３． 前記光源と前記貫通孔部を有する半導体基板とは共通の基板上に配置されていることを特徴とする２に記載の光学式エンコーダ。
【０２２４】
（効果）光源と半導体基板を共通の基板に固定することで、基板を一枚に出来る。また、光源と光検出器の位置関係を固定する事が可能となる。光源と光検出器に電気配線するための電気配線パターンを行う場合、一つの基板に一度に出来るので小型化と低コスト化が容易となる。さらに、エッチング部が単なる貫通孔なので、凹部に光源を配置する場合と比べ、底面に電極を設けるのに技術も必要ないし、光源の高さを安定に形成する必要もない。
【０２２５】
なお、前項３の詳細については本発明の少なくとも第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２２６】
４． 前記半導体基板の貫通孔部上にスリットが配置されており、前記光源から出射された光ビームは前記スリットを通過した後に前記スケールを照射する事を特徴とする２または３に記載の光学式エンコーダ。
【０２２７】
（効果）スリットと光検出器をほぼ同じ高さに出来るので、ヘッド−スケールギャップが変化したとしても光検出器上に投影される明暗パターンのピッチが変化しない構成ができる。さらに、エッチング部が単なる貫通孔なので、凹部に光源を配置する場合と比べ、底面に電極を設けるのに技術も必要ないし、光源の高さを安定に形成する必要もない。
【０２２８】
なお、前項４の詳細については本発明の少なくとも第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２２９】
５． 前記スリットは前記半導体基板の表面に形成された電極パターンから前記光源に至る開口を有して前記半導体基板上に配置されており、前記開口を通して前記光源への電力供給配線が施されていることを特徴とする１または４に記載の光学式エンコーダ。
【０２３０】
（効果）光源の上下基板への配線が通常のワイヤボンディング等の技術のみにより可能となるため、生産性および低価格性に優れている。
【０２３１】
なお、前項５の詳細については本発明の少なくとも第２実施の形態に於いて述べられている。
【０２３２】
６． 前記開口は、前記スリットに形成された切り欠き部からなることを特徴とする５に記載の光学式エンコーダ。
【０２３３】
（効果）前項５とほぼ同様。加えて、スリットに切り欠きを設けることで、半導体基板上に形成する凹部または貫通孔の形状に制限を与えない構成である。
【０２３４】
なお、前項６の詳細については本発明の少なくとも第２実施の形態に於いて述べられている。
【０２３５】
７． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
半導体基板に前記光検出器とスリットとが形成されており、前記光源は前記スケールに対して前記スリットを挟んで配置され、前記半導体基板と共通の基板上に固定されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【０２３６】
（効果）スリットを光検出器と同じように半導体プロセスで作成可能なため、θ方向のずれが半導体製造レベルで安定化する。また、光検出器とスリットの高さもほぼ等しく出来る。さらに特別なプロセスを用いずにスリットまで形成できる。
【０２３７】
なお、前項７の詳細については本発明の少なくとも第４実施の形態に於いて述べられている。
【０２３８】
８． 前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とからなることを特徴とする７に記載の光学式エンコーダ。
【０２３９】
（効果）スリット開口部にシリコン酸化膜などが有ると光学特性が安定でないため、散乱光成分が大きくなったり膜厚分布などにより屈折などがおこる場合がある。また、透光膜の厚さを光の波長の数分の一以下のレベルで制御しないと、膜厚により反射光の強度が著しく強められたり弱められたりする場合があるが、これは貫通孔を用いることにより克服可能である。
【０２４０】
なお、前項８の詳細については本発明の少なくとも第４実施の形態に於いて述べられている。
【０２４１】
９． 前記スリットは前記半導体基板上に形成された金属膜からなることを特徴とする８に記載の光学式エンコーダ。
【０２４２】
（効果）配線パターン用金属等により通常の半導体プロセスでスリットを製造可能である。このため、スリット製造のためのプロセスがほとんど必要ない。
【０２４３】
なお、前項９の詳細については本発明の少なくとも第４実施の形態に於いて述べられている。
【０２４４】
１０． 前記金属膜のスケール側および／または光源側に補強部材を設けたことを特徴とする９に記載の光学式エンコーダ。
【０２４５】
（効果）プロセス中およびエンコーダ使用中、スリットが断線したり、撓んだりする可能性が低くなる。
【０２４６】
なお、前項１０の詳細については本発明の少なくとも第５実施の形態に於いて述べられている。
【０２４７】
１１． 前記金属膜の、前記光源側に配置された前記補強部材は透光性を有する部材であり、前記補強部材の膜厚は、前記光源から出射される光ビームの反射率を軽減するように決められていることを特徴とする１０に記載の光学式エンコーダ。
【０２４８】
（効果）スリットにより反射された光ビームが、光源に戻ったり光検出器に入射したりすることがなくなる。
【０２４９】
なお、前項１１の詳細については本発明の少なくとも第６実施の形態に於いて述べられている。
【０２５０】
１２． 前記光源から出射される光ビームの波長をλ、前記透光性を有する部材の屈折率をｎ、ｋを整数とした場合、前記補強部材の膜厚は（（１／４＋ｋ／２）λ）／ｎで表わされることを特徴とする１１に記載の光学式エンコーダ。
【０２５１】
（効果）スリットにより反射された光ビームが、光源に戻ったり光検出器に入射したりすることがなくなる。
【０２５２】
なお、前項１２の詳細については本発明の少なくとも第６実施の形態に於いて述べられている。
【０２５３】
１３． 前記補強部材はポリイミド膜または酸化シリコン膜または窒化シリコン膜であることを特徴とする１２に記載の光学式エンコーダ。
【０２５４】
（効果）ポリイミド膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜はいずれも半導体プロセスにおいて使用しやすい材料であり、比較的容易に形成できる。ポリイミドは特に強靭である。
【０２５５】
なお、前項１３の詳細については本発明の少なくとも第５実施の形態に於いて述べられている。
【０２５６】
１４． 前記スリットの前記遮光部材は、前記半導体基板の一部により形成されていることを特徴とする８に記載の光学式エンコーダ。
【０２５７】
（効果）半導体基板のエッチングで遮光部材を形成することにより、強度を確保でき、かつ特別なプロセスが必要ない。
【０２５８】
なお、前項１４の詳細については本発明の少なくとも第４実施の形態に於いて述べられている。
【０２５９】
１５． 前記半導体基板上に、前記スリットを挟んで複数の光検出器が配置されていることを特徴とする１から１４のいずれか１つに記載の光学式エンコーダ。
【０２６０】
（効果）同じ光源からの光ビームを用いて複数の信号要素を検出する事が可能となるため、小型低価格可能である。またスリットを挟んで対称とすれば、環境変化などによる光学的な変化などもほぼ等しくなる。
【０２６１】
なお、前項１５の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０２６２】
１６． 前記複数の光検出器は、複数のスケールトラックにより変調された、複数の信号光の強度変化を検出する事を特徴とする１５に記載の光学式エンコーダ。
【０２６３】
（効果）複数のトラックからの信号を検出することが可能となる。例えば、ＡＢ相とＺ相の他に、バーニア型エンコーダやアブソリュートエンコーダなどが考えられる。
【０２６４】
なお、前項１６の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０２６５】
１７． 前記複数のスケールトラックは、前記スケールの移動方向に周期的に変化する光学パターンである周期的トラックと、前記スケール上に形成された基準位置パターンである基準位置トラックとを含むことを特徴とする１６に記載の光学式エンコーダ。
【０２６６】
（効果）一つの光源でＡＢ相とＺ相を検出可能となるため、より小型で低価格なエンコーダを提供出来る。
【０２６７】
なお、前項１７の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０２６８】
１８． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する反射型の光学式エンコーダであって、
前記光検出器は、それぞれ別々の半導体基板上に形成された少なくとも二つの光検出器により構成され、前記少なくとも二つの光検出器は共通の基板上に、それぞれの受光面が前記スケール面に対向するように配置され、前記光源は、前記少なくとも二つの光検出器の間の前記共通の基板上に固定されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【０２６９】
（効果）光源の大きさが大きくなってもＰＩＣを大きくする必要がないので、ＰＩＣの単価を低減できる。また、ＡＢ相のみ、Ｚ相のみというニーズにも応えられると共に、様々なバリエーション展開が可能となる。
【０２７０】
なお、前項１８の詳細については本発明の少なくとも第７実施の形態に於いて述べられている。
【０２７１】
１９． 前記少なくとも二つの光検出器は略同じ厚さであり、前記光源と前記スケールとの間に、前記少なくとも二つの光検出器に跨ってスリットを配置したことを特徴とする１８記載の光学式エンコーダ。
【０２７２】
（効果）スリットを取り付ける部材を用意する必要がなく、光検出器とスケールとスリットが略平行になるように構成することが容易である。
【０２７３】
なお、前項１９の詳細については本発明の少なくとも第７実施の形態に於いて述べられている。
【０２７４】
２０． 前記少なくとも二つの光検出器は、少なくとも二つのスケールトラックにより変調された、少なくとも二つの信号光の強度変化を検出する事を特徴とする１９に記載の光学式エンコーダ。
【０２７５】
（効果）複数のトラックからの信号を検出することが可能となる。例えば、ＡＢ相とＺ相の他に、バーニア型エンコーダやアブソリュートエンコーダなどが考えられる。
【０２７６】
なお、前項２０の詳細については本発明の少なくとも第７実施の形態に於いて述べられている。
【０２７７】
２１． 前記少なくとも二つのスケールトラックは、前記スケールの移動方向に周期的に変化する光学パターンである周期的トラックと、前記スケール上に形成された基準位置パターンである基準位置トラックとを含んでいることを特徴とする２０に記載の光学式エンコーダ。
【０２７８】
（効果）一つの光源でＡＢ相とＺ相を検出可能となるため、より小型で低価格なエンコーダを提供出来る。
【０２７９】
なお、前項２１の詳細については本発明の少なくとも第７実施の形態に於いて述べられている。
【０２８０】
２２． 前記スリットは、前記光源から出射される光ビームの波長に対して透光性を有する透明部材上に、前記光源から出射される光ビームの波長に対して遮光性を有する遮光部材により光学パターンを形成したものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つまたは１８から２１のいずれか１つに記載の光学式エンコーダ。
【０２８１】
（効果）本構成のスリットは取り扱いも容易で量産向きであるうえ、光学特性も比較的安定である。
【０２８２】
なお、前項２２の詳細については本発明の少なくとも第１または第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２８３】
２３． 前記透明部材は、ガラス部材であることを特徴とする２２に記載の光学式エンコーダ。
【０２８４】
（効果）ガラス部材は比較的低価格でありながら光学特性や、スリットのピッチ精度などの点で優れているため、比較的高性能が期待できる。
【０２８５】
なお、前項２３の詳細については本発明の少なくとも第１または第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２８６】
２４． 前記透明部材は、ポリエチレンテレフタレートまたは光透過性を有する樹脂材料であることを特徴とする２２に記載の光学式エンコーダ。
【０２８７】
（効果）ＰＥＴは、樹脂部材の中では比較的熱膨張などが小さく、また低価格である。また、スリットは印刷等でも形成可能であるため、より低価格が期待できる。
【０２８８】
なお、前項２４の詳細については本発明の少なくとも第１または第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２８９】
２５． 前記スリット上に形成された光学パターン面は前記光源に面していることを特徴とする１乃至６のいずれか１つまたは１８乃至２４のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０２９０】
（効果）光検出器とスリット面がスケールに対してほぼ同じ高さとなるため、明暗パターンのピッチがヘッド−スケールギャップの影響を受けにくい。
【０２９１】
なお、前項２５の詳細については本発明の少なくとも第２実施の形態に於いて述べられている。
【０２９２】
２６． 前記スリットは、前記光源から出射される光ビームの波長に対して遮光性を有する遮光部材をスリット状に成型して形成されることを特徴とする１乃至６のいずれか一つまたは１８乃至２４のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０２９３】
（効果）本構成のスリットは低価格で量産容易である。しかも取り扱いも容易で安定なスリット特性を有するため、低価格化が容易となる。
【０２９４】
なお、前項２６の詳細については本発明の少なくとも第１または第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２９５】
２７． 前記遮光部材は金属材料であることを特徴とする２６に記載の光学式エンコーダ。
【０２９６】
（効果）貫通型のエッチングスリットとしては、パターン精度や薄さなどの点で優れている。
【０２９７】
なお、前項２７の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０２９８】
２８． 前記遮光部材は樹脂材料であることを特徴とする２６に記載の光学式エンコーダ。
【０２９９】
（効果）樹脂成形等により形成可能であるため、特に量産性と低価格化に優れている。
【０３００】
なお、前項２８の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３０１】
２９． 前記スリットと、前記光検出器上に配置されるインデックススケールとが共通部材上に形成されていることを特徴とする１、４、５、６、または１９乃至２８のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３０２】
（効果）光源スリットと、光検出器用スリットを同時に製造、配置出来るため、より低価格化が可能である。さらに、両スリット間の位置ズレ（特にθずれ）はスリットパターン形成レベルであるため、より高精度な検出が可能となる。
【０３０３】
なお、前項２９の詳細については本発明の少なくとも第８実施の形態に於いて述べられている。
【０３０４】
３０． 前記光検出器の受光部周辺には遮光部材が配置され、前記スリットと、前記受光部周辺の遮光部材とが共通の部材上に形成されていることを特徴とする１、４乃至１３のいずれか一つ、または１５乃至１７のいずれか一つ、または１９乃至２９のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３０５】
（効果）スリット周辺からの漏れ光や、光検出器の周辺への入射光の影響を改善出来る。
【０３０６】
なお、前項３０の詳細については本発明の少なくとも第８実施の形態に於いて述べられている。
【０３０７】
３１． 前記光検出器が形成された前記半導体基板の、前記光源から出射される光ビームが直接照射される領域の少なくとも一部に遮光部材が形成されていることを特徴とする１乃至３０のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３０８】
（効果）半導体基板端面およびエッチング面から入射した光ビームによる電子−ホール対が光検出器に入射するのを防ぐことが可能となる。
【０３０９】
なお、前項３１の詳細については本発明の少なくとも第９実施の形態に於いて述べられている。
【０３１０】
３２． 前記半導体基板上に形成された前記凹部または前記貫通孔部の壁面の少なくとも一部に遮光部材を設けたことを特徴とする１乃至１７のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３１１】
（効果）光源から直接基板に入射した光ビームによる電子−ホール対が光検出器に入射するのを防ぐことが可能となる。
【０３１２】
なお、前項３２の詳細については本発明の少なくとも第８実施の形態に於いて述べられている。
【０３１３】
３３． 前記複数の半導体基板の、前記光源から出射された光ビームが直接照射される領域の少なくとも一部に、遮光部材を設けたことを特徴とする１８乃至３０のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３１４】
（効果）光源から直接基板に入射した光ビームによる電子−ホール対が光検出器に入射するのを防ぐことが可能となる。
【０３１５】
なお、前項３３の詳細については本発明の少なくとも第９実施の形態に於いて述べられている。
【０３１６】
３４． 前記光源が可干渉光源であり、前記スリット、前記スケールおよび前記光検出器が、いわゆるタルボットイメージを検出可能に配置されたことを特徴とする１、４乃至１７のいずれか一つ、または１９乃至３３のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３１７】
（効果）本構成は、スリットと光検出器の高さをほぼ等しく出来るため、タルボットイメージをより安定に形成する事が可能であると共に、最も小型なヘッドを提供する事が可能である。
【０３１８】
なお、前項３４の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３１９】
３５． 前記光検出器は、前記光源から出射された光ビームが前記スケールにより変調され、前記光検出器上に投影される明暗パターンの所定の位相部分を検出可能に構成されたことを特徴とする１乃至３４のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３２０】
（効果）光検出器が明暗パターンを検出可能である。
【０３２１】
なお、前項３５の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３２２】
３６． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍の位置にあることを特徴とする１、４乃至１７のいずれか一つ、または１９乃至３５のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３２３】
（効果）このような配置関係によれば複数のスリットでタルボットイメージを得ることが出来る。
【０３２４】
なお、前項３６の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３２５】
３７． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは、ｋを整数として、前記スケールピッチの、略ｋ×（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍であることを特徴とする１、４から１７のいずれか一つ、または１９乃至３３のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３２６】
（効果）本構成によれば、ＬＥＤでもタルボットイメージを形成させることが可能である。
【０３２７】
なお、前項３７の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３２８】
３８． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記光検出器は、前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１）倍の周期を有する光強度パターンの所定の位相部分を検出可能であることを特徴とする１乃至３７のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３２９】
（効果）反射型のタルボットイメージに合致したエンコーダの形成が可能になる。
【０３３０】
なお、前項３８の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３３１】
３９． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記光検出器は、ｋを整数として、前記スケールピッチの、略ｋ×（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１）倍の周期を有する光強度パターンの所定の位相部分を検出可能であることを特徴とする１乃至３８のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３３２】
（効果）タルボットイメージで反射型であり、スリットとフォトディテクタが略同じ平面上に配置されているエンコーダの形成が可能になる。
【０３３３】
なお、前項３９の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３３４】
４０． 前記半導体基板には、電気回路が集積されていることを特徴とする１乃至３９のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３３５】
（効果）フォトディテクタと電気回路を一体で製造可能であるため、より小型、低価格化が可能となり、部品点数などを少なくすることが可能である。
【０３３６】
なお、前項４０の詳細については本発明の少なくとも第１から第４の実施の形態に於いて述べられている。
【０３３７】
４１． 前記電気回路は、信号処理回路および／または光源ドライブ回路であることを特徴とする４０に記載の光学式エンコーダ。
【０３３８】
（効果）信号処理回路および／または光源ドライブ回路をＰＤと一体で製造可能となるため、より小型、低価格化が可能となり、部品点数などを少なくすることが可能となる。
【０３３９】
なお、前項４１の詳細については本発明の少なくとも第１から第４実施の形態に於いて述べられている。
【０３４０】
４２． 前記光源と前記半導体基板は共通の基板上に固定されており、前記基板の前記光源が配置される部分は、前記半導体基板が固定される部分とは異なる高さとなっていることを特徴とする２乃至４１のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３４１】
（効果）本構成によれば、光源の高さが薄かったり厚すぎたりする場合にも対処できる。
【０３４２】
なお、前項４２の詳細については本発明の少なくとも第３実施の形態に於いて述べられている。
【０３４３】
４３． 前記半導体基板の、前記光源が配置される部分は前記半導体基板の固定される部分に対して凹部であることを特徴とする４２に記載の光学式エンコーダ。
【０３４４】
（効果）シリコン基板はＩＣ回路形成技術やフォトディテクタ形成技術、基板エッチング技術などが確立されており、比較的容易に上記構成を形成する事が可能となる。
【０３４５】
なお、前項４３の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３４６】
４４． 前記スリットと前記光検出器の受光部は、略同一平面上に形成されていることを特徴とする１乃至４３のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３４７】
（効果）本構成によれば、スケールのピッチに対し、スリットピッチも光検出器のピッチもスケールピッチの略２倍とすることが可能となり、容易に設計出来るようになると共に、スケールとエンコーダヘッド間の距離、いわゆるギャップが変化した場合においても、スリットピッチと光検出器のピッチが変化しないため、ギャップ変動に強い、より安定したエンコーダを提供することが可能となる。
【０３４８】
なお、前項４４の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３４９】
４５． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、ｚ１とｚ２が略等しく構成されていることを特徴とする１乃至４４のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３５０】
（効果）本構成によれば、スケールのピッチに対し、スリットピッチも光検出器のピッチもスケールピッチの略２倍とすることが可能となり、容易に設計出来るようになると共に、スケールとエンコーダヘッド間の距離、いわゆるギャップが変化した場合においても、スリットピッチと光検出器のピッチが変化しないため、ギャップ変動に強い、より安定したエンコーダを提供することが可能となる。
【０３５１】
なお、前項４５の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３５２】
４６． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
前記光源と、前記光検出器とは、前記光源の光ビーム出射部の高さと、前記光検出器の高さが同一となるように、半導体基板上に形成されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【０３５３】
（効果）光源の光ビーム出射部の高さと、光検出器の高さが同一なので、センサヘッドとスケール間のギャップを一定に保つことができ、これによってセンサの小型化を計ることができる。
【０３５４】
なお、前項４６の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３５５】
４７． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と凹部が形成されており、前記光源は前記半導体基板上の凹部に配置され、さらに、前記凹部上にスリットが配置されており、前記光源から出射された光ビームは前記スリットを通過した後に前記スケールを照射する光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に形成された前記凹部に前記光源を固定する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記スリットを前記半導体基板に取り付ける工程と、
を有することを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。
【０３５６】
（効果）本構成の光学式エンコーダを効率よく製造する事が出来る。
【０３５７】
なお、前項４７の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３５８】
４８． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と貫通孔部を有し、前記光源は、前記貫通孔部の内部に配置されている光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に貫通孔部を形成する工程と、
前記半導体基板とは別の新たな基板に前記光源を固定する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記半導体基板の貫通孔部の内部に前記光源が配置されるように、前記貫通孔部が形成された半導体基板を、前記新たな基板に固定する工程と
を有する光学式エンコーダの製造方法。
【０３５９】
（効果）本構成の光学式エンコーダを効率よく製造する事が出来る。
【０３６０】
なお、前項４８の詳細については本発明の少なくとも第３、第４実施の形態に於いて述べられている。
【０３６１】
４９． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と貫通孔部を有し、前記光源は、前記貫通孔部の内部に配置されており、前記半導体基板の貫通孔部上にスリットが配置されており、前記スリットは前記半導体基板表面に形成された電極パターンから前記光源に至る開口を有して前記半導体基板上に配置されており、前記開口を通して前記光源への電力供給配線が施されている光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に貫通孔部を形成する工程と、
前記半導体基板とは別の新たな半導体基板に前記光源を固定する工程と、
前記半導体基板の貫通孔部に前記光源が配置されるように、前記貫通孔部が形成された半導体基板を、前記新たな半導体基板に固定する工程と、
前記貫通孔部に前記スリットを配置する工程と、
前記光源への電気配線を行う工程と、
を有することを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。
【０３６２】
（効果）本構成の光学式エンコーダを効率よく製造する事が出来る。
【０３６３】
なお、前項４９の詳細については本発明の少なくとも第２実施の形態に於いて述べられている。
【０３６４】
５０． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板に前記光検出器とスリットが形成されており、前記光源は前記スケールに対し前記スリットを挟んで配置され、前記半導体基板と共通の基板上に固定されており、さらに、前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とにより形成されている光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板上に光検出器を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面から、前記スリットが配置される部分をエッチングする工程と、前記スリットを形成する工程と、を有し、
前記スリットを形成する工程は、前記スリットの透光部分を貫通させる工程を含むことを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。
【０３６５】
（効果）上記構成の光学式エンコーダを効率よく製造する事が出来る。
【０３６６】
なお、前項５０の詳細については本発明の少なくとも第４実施の形態に於いて述べられている。
【０３６７】
５１． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
前記光検出器は、それぞれ別々の半導体基板上に形成された少なくとも二つの光検出器により構成され、前記少なくとも二つの光検出器は共通の基板上に、それぞれの受光面が前記スケール面に対向するように配置され、前記光源は、前記少なくとも二つの光検出器の間の前記共通の基板上に固定されている光学式エンコーダの製造方法であって、
半導体基板に前記光源を固定する工程と、
前記半導体基板上に固定された光源に隣接させて複数の半導体基板を配置する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記半導体基板上の、前記光検出器が形成された面に前記スリットを配置させる工程と、を有しており、
前記スリットは前記基板上に配置された複数の半導体基板のうちの少なくとも二つと接していることを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。
【０３６８】
（効果）上記構成の光学式エンコーダを効率よく製造する事が出来る。
【０３６９】
なお、前項５１の詳細については本発明の少なくとも第７実施の形態に於いて述べられている。
【０３７０】
５２． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と貫通孔部を有し、前記光源は、前記貫通孔部の内部に配置されており、前記半導体基板の貫通孔部上にスリットが配置されており、前記光源から出射された光ビームは前記スリットを通過した後に前記スケールを照射する光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３７１】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３７２】
なお、前項５２の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３７３】
５３． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板に前記光検出器とスリットが形成されており、前記光源は前記スケールに対し前記スリットを挟んで配置され、前記半導体基板と共通の基板上に固定されており、前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とにより形成された反射型の光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３７４】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３７５】
なお、前項５３の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３７６】
５４． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
前記光検出器は、それぞれ別々の半導体基板上に形成された少なくとも二つの光検出器により構成され、前記少なくとも二つの光検出器は共通の基板上に、それぞれの受光面が前記スケール面に対向するように配置され、前記光源は、前記少なくとも二つの光検出器の間の前記共通の基板上に固定されており、前記少なくとも二つの光検出器は略同じ厚さであり、前記光源と前記スケールとの間に、前記少なくとも二つの光検出器に跨ってスリットを配置した光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３７７】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３７８】
なお、前項５４の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３７９】
５５． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍の位置に開口していることを特徴とする５２乃至５４のいずれか一つに記載の光学レンズモジュール。
【０３８０】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３８１】
なお、前項５５の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３８２】
５６． 前記スリットと前記光検出器の受光部は、略同一平面上に形成されていることを特徴とする５２乃至５５のいずれか一つに記載の光学レンズモジュール。
【０３８３】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３８４】
なお、前項５６の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３８５】
５７． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と凹部が形成されており、前記光源は前記半導体基板上の凹部に配置され、さらに、前記凹部上にスリットが配置されており、前記光源から出射された光ビームは前記スリットを通過した後に前記スケールを照射する光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に形成された凹部に前記光源を固定する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記スリットを前記半導体基板に取り付ける工程と、を有する製造方法を用いて製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３８６】
（構成）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３８７】
なお、前項５７の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３８８】
５８． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と貫通孔部を有し、前記光源は、前記貫通孔部の内に配置されている光学式エンコーダ製造方法であって、
前記半導体基板に貫通孔を形成する工程と、
前記半導体基板とは別の新たな基板に前記光源を固定する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記貫通孔を有する半導体基板の貫通孔部の内部に光源が配置されるように前記半導体基板を前記新たな基板に固定する工程と、を有する製造方法を用いて製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３８９】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３９０】
なお、前項５８の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３９１】
５９． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板に前記光検出器とスリットが形成されており、前記光源は前記スケールに対し前記スリットを挟んで配置され、前記半導体基板と共通の基板上に固定されており、さらに、前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とにより形成されている光学式エンコーダに用いられる半導体基板の製造方法であって、
半導体基板上に光検出器を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面から、前記スリットが配置される部分をエッチングする工程と、
前記スリットを形成する工程と、を有し、前記スリットを形成する工程は、前記スリットの透光部分を貫通させる工程を含む製造方法により製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３９２】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３９３】
なお、前項５９の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３９４】
６０． 前記移動レンズはフォーカス位置を制御するためのレンズであることを特徴とする５２乃至５９のいずれか一つに記載の光学レンズモジュール。
【０３９５】
（効果）フォーカス位置を制御するためのレンズ群の位置を正確に知ることが可能となる。
【０３９６】
なお、前項６０の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３９７】
６１． 前記移動レンズは、複数のレンズ要素により構成されたレンズ群であることを特徴とする６０に記載の光学レンズモジュール。
【０３９８】
（効果）フォーカス位置を制御するためのレンズ群の位置を正確に知ることが可能となる。
【０３９９】
なお、前項６１の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０４００】
６２． 前記複数のレンズ要素は互いに所定の関係に従って可動する事を特徴とする６１に記載の光学レンズモジュール。
【０４０１】
（効果）フォーカス位置を制御するためのレンズ群の位置を正確に知ることが可能となる。
【０４０２】
なお、前項６２の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０４０３】
６３． 前記レンズモジュールは、その像倍率が連続的に変更可能なズームレンズモジュールであり、前記移動レンズはレンズの像倍率を制御するためのレンズであることを特徴とする５２乃至６２のいずれか一つに記載の光学レンズモジュール。
【０４０４】
（効果）ズーム倍率を制御するためのレンズ群の位置を正確に知ることが可能となる。
【０４０５】
なお、前項５６の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０４０６】
【発明の効果】
本発明によれば、光ビームの強度を安定化することができ、かつ、センサの小型化を可能にした光学式エンコーダ及びその製造方法並びに光学レンズモジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す図である。
【図２】光検出器の配置の一例を説明するための図である。
【図３】第１実施の形態の変形例を示す図である。
【図４】スリット１００が開口部１０４を有する第２実施の形態の構成を示す図である。
【図５】（ａ）は、図４のＡ−Ａ’断面を表した図であり、（ｂ）は第２実施の形態の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施の形態の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第３実施の形態の光学式エンコーダの構成を示す図である。
【図８】本発明の第３実施の形態の変形例を示す図である。
【図９】本発明の第４実施の形態の光学式エンコーダの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施の形態の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の第４実施の形態の変形例を示す図である。
【図１２】本発明の第５、第６実施の形態に用いられる半導体基板５の上面図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ’断面を示す図である。
【図１４】本発明の第５実施の形態の変形例を示す図である。
【図１５】本発明の第７実施の形態の光学式エンコーダの構成を示す図（断面図）である。
【図１６】本発明の第７実施の形態の光学式エンコーダの構成を示す図（上面図）である。
【図１７】本発明の第８実施の形態の光学式エンコーダの構成を示す上面図である。
【図１８】本発明の第８実施の形態の変形例を示す図である。
【図１９】本発明の第９実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す図である。
【図２０】本発明の第９実施の形態の変形例を示す図である。
【図２１】本発明の第９実施の形態の変形例を示す図である。
【図２２】光検出器の具体的な構成を示す図である。
【図２３】本発明の第３実施の形態の変形例を示す図である。
【図２４】本発明の第１１実施の形態を説明するための図である。
【図２５】本発明の第１０実施の形態を説明するための図である。
【図２６】本発明の第１０実施の形態の変形例を説明するための図である。
【図２７】本発明の第１０実施の形態の変形例を説明するための図である。
【図２８】本発明の第１実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２９】本発明の第３実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３０】本発明の第２実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３１】本発明の第４実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３２】本発明の第７実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３３】第一の従来技術として、代表的な光学式エンコーダについて説明するための図である。
【図３４】各構成パラメータの定義を説明するのに用いられる図である。
【図３５】センサヘッドからの出力信号の波形を示す図である。
【図３６】第二の従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１…光源、２…スケール、３…光検出器、５…半導体基板、１００…スリット、１０２…開口部、１１０…凹部。
【発明の属する技術分野】
光学式エンコーダ及びその製造方法並びに光学レンズモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、工作機械のステージや３次元計測定器などに於いては直線方向の変位量を検出するための、また、サーボモータなどに於いては回転角を検出するための、光学式や磁気式などのいわゆるエンコーダが利用されている。
【０００３】
光学式エンコーダは一般的に、ステージ等の変位を検出しようとする部材に固定されたスケールと、このスケールの変位を検出するためのセンサヘッドとによって構成されている。センサヘッドはスケールに光を照射する発光部と、スケールにより変調された光ビームを検出するための受光部とを有しており、受光した光ビームの強度変化によってスケールの移動を検出している。
【０００４】
第一の従来技術として、代表的な光学式エンコーダについて図３３を用いて説明する。図３３は面発光レーザと反射型スケールを用いた従来技術による光学式エンコーダを示す構成図である。
【０００５】
この面発光レーザと反射型スケールを用いた光学式エンコーダについては例えば特開２００２−０４８６０２号公報に記載されている。
【０００６】
このエンコーダは図３３に示すように、反射型のスケール２０とセンサヘッド３０とで構成されている。スケール２０の表面には移動量検出用光学パターン２３と基準位置検出用光学パターン２４とが形成されており、このパターンは例えばガラス等の透明な部材の表面にクロム等の金属薄膜をパターニングすることにより形成されている。センサヘッド３０では、移動量検出用光検出器３７と基準位置検出用光検出器３９が半導体基板３４上に形成され、その半導体基板３４上に面発光レーザ３２が配置されており、光源３２と光検出器３７および３９の相対的な位置関係は一定に保たれている。
【０００７】
スケール２０は図示しないステージ等と連動してセンサヘッド３０に対して相対的に図３３の矢印の方向に移動し、センサヘッド３０はこの移動量、移動方向および基準位置をスケール２０により変調された光ビームの強度変化から検出する。このセンサヘッドからの出力信号は、例えば図３５のような波形として出力される。ここで、Ａ相、Ｂ相とは、スケール２０の移動に伴って出力される波形で、一般的には擬似的な正弦波となっている。また、Ｚ相とは基準位置が検出されたときに出力される信号である。Ａ相とＢ相は互いに位相が９０度異なる信号で、このＡ相とＢ相の信号の位相関係からスケール２０の移動方向を検出することが可能となっている。
【０００８】
この従来例においては、スケール２０はセンサヘッド３０に対して、いわゆるタルボットイメージを形成可能な位置関係を維持しながら変位するため、移動量検出用光検出器３７上には、スケール２０の有する周期パターンと相似な明暗パターンが投影されており、該明暗パターンはスケール２０の移動に伴って光検出器３７上を移動する。
【０００９】
タルボットイメージについて図３４を用いて説明する。ここでは簡単のため透過型エンコーダを想定して説明を行うが、反射型エンコーダにおいても全く同様の議論が成立する。
【００１０】
図３４に示すように、各構成パラメータを以下のように定義する。
【００１１】
ｚ０：光源と、スケール上の回折格子を形成した面との距離
ｚ２：スケール上の回折格子を形成した面と、光検出器との距離
ｐ１：スケール上の回折格子のピッチ
ｐ２：光検出器の受光面上に投影される、明暗パターンのピッチ
ところで、光の回折理論によると、上記のように定義されるｚ０，ｚ２が以下の（１）式に示す関係を満たすような特定の関係および、その近傍にある時には、スケールの回折格子パターンと相似な明暗パターン、いわゆるタルボットイメージが光検出器の受光面上に生成される。
【００１２】
（１／ｚ０）＋（１／ｚ２）＝λ／ｋ（ｐ１）2 …（１）
ここで、λは光源から出射される光ビームの波長、ｋは整数である。
【００１３】
このときには、受光面上の回折干渉パターンのピッチｐ２は以下の（２）式によって求めることが出来る。
【００１４】
ｐ２＝ｐ１×（ｚ０＋ｚ２）／ｚ０ …（２）
前記光源に対して前記スケールが回折格子のピッチ方向に変位すると、光検出器上に投影された明暗パターンは同じ空間周期を保った状態でスケールの変位する方向に移動する。
【００１５】
従って、光検出器３の有する受光部４の周期ｐ２０を（２）式によって求められる明暗パターンのピッチｐ２と同じ値に設定すれば、スケールがピッチ方向にｐ１だけ移動する毎に光検出器から周期的な強度信号が得られるのでスケールのピッチ方向の変位量を検出する事が出来る。
【００１６】
図３３に戻って説明を続けると、面発光レーザ光源３２と、周期的な光学パターン２３および光検出器の受光部３７は、上記タルボットイメージを形成、検出可能な位置関係に配置されているため、光検出器３７上にはスケール２０上に形成された周期的な光学パターン２３と相似な明暗パターンが投影される。この明暗パターンの周期は式（２）により計算される周期ｐ２となっており、光検出器３７は、このｐ２の周期を持つように形成されている。従って、光検出器３７によって、明暗パターンの移動が検出可能となっている。
【００１７】
次に第二の従来例について、図３６を参照しながら説明する。図３６は光源１を、光検出器３を形成した半導体基板５に対してスケールとは反対側に配置した、従来技術によるエンコーダを示している。
【００１８】
この第二の従来技術によるエンコーダは、例えば、特開２０００−１９３４１７号公報に記載されている。
【００１９】
このエンコーダは図３６に示すように、半導体基板５に、光検出器３スリット１００、および袋穴１０００が形成されており、光源１はスリット１００を挟んで、スケール２とは反対側に配置されている。スリット１００は袋穴１０００の奥に、図３６に示されるように配置されている。このスリット１００は、金属膜７４により形成されており、金属膜７４はシリコン酸化膜等の透光性の膜７６により上下から挟み込まれている。
【００２０】
光源１から出射された光ビームは、袋穴１０００の奥に形成されたスリット１００の透光部１０２を通過して、スケール２に向かって照射され、該スケール２によって変調された信号光は、半導体基板５上に形成された光検出器３によって検出されるように構成されている。従って、この信号光の強度変化により、スケール２の移動が検出可能なように構成されている。
【００２１】
光学式エンコーダは高精度、高分解能、非接触式であり、かつ電磁波障害耐性に優れるなどの特徴を有しているため、さまざまな分野で利用されており、特に高精度、高分解能を要するエンコーダにおいては、光学式が主流となっている。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００２−０４８６０２号公報
【００２３】
【特許文献２】
特開２０００−１９３４１７号公報
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光学式エンコーダでは、以下に示すような問題点が存在する。すなわち、第一の問題点としては、光源の光ビーム出射部と光検出器の高さが異なってしまうと言う問題点である。
【００２５】
例えば、回折干渉パターンの一例であるタルボットイメージの場合、光検出器上に投影される明暗パターンのピッチｐ２は、光源からスケールまでの距離ｚ０と、スケールから光検出器までの距離ｚ２、およびスケールピッチｐ１とから、式（２）により求められる。このとき、ｚ０とｚ２とが等しい場合、該明暗パターンのピッチｐ２は、以下のようになる。
【００２６】
ｐ２＝ｐ１×（ｚ０＋ｚ２）／ｚ０＝２×ｐ１ （２’）
従って、光源とスケール間のギャップｚ０（＝スケールと光検出器のギャップｚ２）が変化したとしても、光検出器上に形成される明暗パターンのピッチｐ２は常にスケールピッチの２倍となるため、センサヘッド−スケール間ギャップが変動に対しても明暗パターンのピッチｐ２は変化しない。つまり、式（１）を満たす範囲においては、いかなるギャップであっても明暗パターンのピッチはスケールピッチの２倍となる。一方、光検出器は、一定ピッチの明暗パターンを検出可能なように構成されているため、光検出器上に投影される明暗パターンのピッチが変化すると、検出能力が低下したり、二つの出力信号間の位相差が異なったりするなど、不具合を生じてしまう。従って、光源とスケール間距離ｚ０と、スケールと光検出器間距離ｚ２を等しく構成することが望ましい。
【００２７】
しかしながら、第一の従来技術による構成の場合、光源の厚さ分だけ常にｚ０とｚ２が異なってしまうため、式（２）により計算される、光検出器上に形成される明暗パターンのピッチは常に２倍よりやや大きな値となり、ｚ０，ｚ２が変化した場合には明暗パターンのピッチは変化することとなる。実際にエンコーダとして使用する場合、スケールとセンサヘッドは相対的に移動するため、センサヘッドとスケール間のギャップを常に一定のギャップに保つことは困難で、一般にはある範囲内で移動する。このギャップ変動に対して、明暗パターンのピッチは変化するため、上記不具合が生じることとなる。この傾向は、スケールとセンサヘッド間のギャップが小さくなるに従い、相対的に光源の厚さが大きくなるため、より顕著となり、センサの小型化に対する大きな障害となっている。
【００２８】
第二の従来技術は、この課題についての解決策を提示したものであり、光源から出射された光ビームは、光検出器を形成したシリコン基板上に形成された、スリットを透してスケールに向けて照射され、このスケールによる反射光が明暗パターンを形成し、光検出器上に投影される構成となっている。このとき、シリコン基板上に形成されたスリットは、上下から透明な部材で挟み込まれており、前記光ビームはこの透明部材を通ってスケールに向けて照射される構成となっている。このような構成の場合、スリットを仮想的な光源と見なせるため、光源とスケール間の距離は、スリットとスケール間の距離と置き換えることができることが知られている。従って、スリット−スケール間のギャップとスケール−光検出器間のギャップは、等しく構成されているため、上記、ギャップ変動における不具合に対する対策がとられた構成となっている。
【００２９】
ここで、第二の従来技術の場合、該透明部材は、半導体プロセス中に用いられるシリコン酸化膜が想定されているが、半導体プロセスにより形成されるシリコン酸化膜は、一般的に内部にひずみや欠陥を多数有しており、また、光学特性を安定に成膜することは困難である。光源から出射される光ビームは、光学的にひずみや欠陥を有する透明部材を通過すると、屈折や散乱などを生じる。このため、該従来技術によるエンコーダヘッドの場合、光検出器上に投影される明暗パターンはこのようなひずみや散乱の影響を受けたものとなり、検出結果に重大な影響を及ぼす場合がある。
【００３０】
さらに、この従来例では開示されていないが、上記シリコン酸化膜による透明部材の厚さは、通常の半導体技術の場合、光源の波長の数分の一程度とすることが一般的である。このとき、光ビームの光路上の、透明部材の厚さが光ビームの波長λの１／２近傍では、その反射率が大きくなるため、スリットを通過する光強度は小さくなってしまい、また、光源上に戻る光ビーム強度が大きくなるため、光源の光出力に影響を及ぼす可能性がある。
【００３１】
つまり、スリットの透光部に半導体技術による透光部材がある場合、検出信号に悪影響を及ぼし、また、膜厚が波長の１／２近傍では、その反射率が大きくなるため、検出に用いられる光ビームのビーム強度が小さくなったり光源から出射される光ビームのビーム強度が不安定になるなどの問題点を有した構成となっている。
【００３２】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、光ビームの強度を安定化することができ、かつ、センサの小型化を可能にした光学式エンコーダ及びその製造方法並びに光学レンズモジュールを提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る光学式エンコーダは、光源と、前記光源から出射された光ビームの所定の部分を透過するスリットと、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スリットを透過し、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する、いわゆる３重スリット型の光学式エンコーダであって、半導体基板上に、前記光検出器と、前記光源の高さよりも深い空隙部が、前記半導体基板の凹部として形成されており、前記光源は前記半導体基板上の底面に配置され、さらに、前記半導体基板の前記光検出器が形成された面に、前記半導体基板とは別体のスリットが配置されている。
【００３４】
また、本発明の第２の態様に係る光学式エンコーダは、光源と、前記光源から出射された光ビームの所定の部分を透過するスリットと、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スリットを透過し、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する、いわゆる３重スリット型の光学式エンコーダであって、半導体基板上に、前記光検出器と、前記光源の高さよりも深い空隙部が、前記光検出器が形成された面から対向する面に向けて開口された貫通孔部として形成されており、前記光源は、前記半導体基板の貫通孔部の内部に配置され、前記光源と前記半導体基板は、共通の基板上に固定されており、前記貫通孔の前記光検出器が形成された面に、前記半導体基板とは別体に形成されたスリットが配置されている。
【００３５】
また、本発明の第３の態様に係る光学式エンコーダは、第１の態様において、前記スリットは前記半導体基板の表面に形成された電極パターンから前記光源に至る開口を有して前記半導体基板上に配置されており、前記開口を通して前記光源への電力供給配線が施されている。
【００３６】
また、本発明の第４の態様に係る光学式エンコーダは、第２の態様において、前記スリットは前記半導体基板の表面に形成された電極パターンから前記光源に至る開口を有して前記半導体基板上に配置されており、前記開口を通して前記光源への電力供給配線が施されている。
【００３７】
また、本発明の第５の態様に係る光学式エンコーダは、第３または第４の態様において、前記開口は、前記スリットに形成された切り欠き部からなる。
【００３８】
また、本発明の第６の態様に係る光学式エンコーダは、第１または第２の態様において、前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とからなる。
【００３９】
また、本発明の第７の態様に係る光学式エンコーダは、第１または第２の態様において、前記半導体基板上に、前記スリットを挟んで複数の光検出器が配置されている。
【００４０】
また、本発明の第８の態様に係る光学式エンコーダは、第７の態様において、前記複数の光検出器は、複数のスケールトラックにより変調された、複数の信号光の強度変化を検出する。
【００４１】
また、本発明の第９の態様に係る光学式エンコーダは、第８の態様において、前記複数のスケールトラックは、前記スケールの移動方向に周期的に変化する光学パターンである周期的トラックと、前記スケール上に形成された基準位置パターンである基準位置トラックとを含む。
【００４２】
また、本発明の第１０の態様に係る光学式エンコーダは、光源と、前記光源から出射された光ビームの所定の部分を透過するスリットと、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スリットを透過し、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する、いわゆる３重スリット型の光学式エンコーダであって、半導体基板は、それぞれが光検出器を有する、少なくとも二つの基板に分離されており、前記少なくとも二つの半導体基板は共通の基板上に、それぞれの受光面が前記スケール面に対向するように配置され、前記光源は、前記少なくとも二つの光検出器の間の、前記光源の高さよりも深い空隙部に配置され、前記少なくとも二つの半導体基板は略同じ厚さであり、前記半導体基板とは別体に形成されたスリットが、前記少なくとも二つの光検出器に橋を架けるように配置されている。
【００４３】
また、本発明の第１１の態様に係る光学式エンコーダは、第１０の態様において、前記少なくとも二つの光検出器は、少なくとも二つのスケールトラックにより変調された、少なくとも二つの信号光の強度変化を検出する。
【００４４】
また、本発明の第１２の態様に係る光学式エンコーダは、第１１の態様において、前記少なくとも二つのスケールトラックは、前記スケールの移動方向に周期的に変化する光学パターンである周期的トラックと、前記スケール上に形成された基準位置パターンである基準位置トラックとを含んでいる。
【００４５】
また、本発明の第１３の態様に係る光学式エンコーダは、第１，第２または第１０の態様において、前記スリットは、前記光源から出射される光ビームの波長に対して透光性を有する透明部材上に、前記光源から出射される光ビームの波長に対して遮光性を有する遮光部材により光学パターンを形成したものである。
【００４６】
また、本発明の第１４の態様に係る光学式エンコーダは、第１３の態様において、前記透明部材は、ガラス部材である。
【００４７】
また、本発明の第１５の態様に係る光学式エンコーダは、第１３の態様において、前記透明部材は、ポリエチレンテレフタレートまたは光透過性を有する樹脂材料である。
【００４８】
また、本発明の第１６の態様に係る光学式エンコーダは、第１３の態様において、前記スリット上に形成された光学パターン面は前記光源に面している。
【００４９】
また、本発明の第１７の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０の態様において、前記スリットは、前記光源から出射される光ビームの波長に対して遮光性を有する遮光部材をスリット状に成型して形成される。
【００５０】
また、本発明の第１８の態様に係る光学式エンコーダは、第１７の態様において、前記遮光部材は金属材料である。
【００５１】
また、本発明の第１９の態様に係る光学式エンコーダは、第１７の態様において、前記遮光部材は樹脂材料である。
【００５２】
また、本発明の第２０の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０の態様において、前記スリットと、前記光検出器上に配置されるインデックススケールとが共通部材上に形成されている。
【００５３】
また、本発明の第２１の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０の態様において、前記光検出器の受光部周辺には遮光部材が配置され、前記スリットと、前記受光部周辺の遮光部材とが共通の部材上に形成されている。
【００５４】
また、本発明の第２２の態様に係る光学式エンコーダは、第１乃至第２１のいずれか一つの態様において、前記光検出器が形成された前記半導体基板の、前記光源から出射される光ビームが直接照射される領域の少なくとも一部に遮光部材が形成されている。
【００５５】
また、本発明の第２３の態様に係る光学式エンコーダは、第１または第２の態様において、前記半導体基板上に形成された前記凹部または前記貫通孔部の壁面の少なくとも一部に遮光部材を設ける。
【００５６】
また、本発明の第２４の態様に係る光学式エンコーダは、第１０の態様において、前記複数の半導体基板の、前記光源から出射された光ビームが直接照射される領域の少なくとも一部に、遮光部材を設ける。
【００５７】
また、本発明の第２５の態様に係る光学式エンコーダは、第１乃至第２４のいずれか一つの態様において、前記光検出器は、前記光源から出射された光ビームが前記スケールにより変調され、前記光検出器上に投影される明暗パターンの所定の位相部分を検出可能に構成される。
【００５８】
また、本発明の第２６の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍の位置にある。
【００５９】
また、本発明の第２７の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは、ｋを整数として、前記スケールピッチの、略ｋ×（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍である。
【００６０】
また、本発明の第２８の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記光検出器は、前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１）倍の周期を有する光強度パターンの所定の位相部分を検出可能である。
【００６１】
また、本発明の第２９の態様に係る光学式エンコーダは、第１、第２または第１０のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記光検出器は、ｋを整数として、前記スケールピッチの、略ｋ×（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１）倍の周期を有する光強度パターンの所定の位相部分を検出可能である。
【００６２】
また、本発明の第３０の態様に係る光学式エンコーダは、第１乃至第２９のいずれか一つの態様において、前記半導体基板には、電気回路が集積されている。
【００６３】
また、本発明の第３１の態様に係る光学式エンコーダは、第３０の態様において、前記電気回路は、信号処理回路および／または光源ドライブ回路である。
【００６４】
また、本発明の第３２の態様に係る光学式エンコーダは、第２または第１０の態様において、前記光源と前記半導体基板は共通の基板上に固定されており、前記基板の前記光源が配置される部分は、前記半導体基板が固定される部分とは異なる高さとなっている。
【００６５】
また、本発明の第３３の態様に係る光学式エンコーダは、第３２の態様において、前記半導体基板の、前記光源が配置される部分は前記半導体基板の固定される部分に対して凹形状である。
【００６６】
また、本発明の第３４の態様に係る光学式エンコーダは、第１乃至第３３のいずれか一つの態様において、前記スリットと前記光検出器の受光部は、略同一平面上に形成されている。
【００６７】
また、本発明の第３５の態様に係る光学式エンコーダは、第１乃至第３４のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、ｚ１とｚ２が略等しく構成されている。
【００６８】
また、本発明の第３６の態様に係る光学式エンコーダの製造方法は、第１の態様に係る光学式エンコーダの製造方法であって、前記半導体基板に形成された前記凹部に前記光源を固定する工程と、前記光源に電気配線を施す工程と、前記電気配線を施す工程後に、前記スリットを前記半導体基板に取り付ける工程と、を有する。
【００６９】
また、本発明の第３７の態様に係る光学式エンコーダの製造方法は、第２の態様に係る光学式エンコーダの製造方法であって、前記半導体基板に貫通孔部を形成する工程と、前記半導体基板とは別の新たな基板に前記光源を固定する工程と、前記光源に電気配線を施す工程と、前記電気配線を施す工程の後に、前記半導体基板の貫通孔部の内部に前記光源が配置されるように、前記貫通孔部が形成された半導体基板を、前記新たな基板に固定する工程と、前記半導体基板の、前記貫通孔部上に、蓋をするように前記スリットを取り付ける工程を有する。
【００７０】
また、本発明の第３８の態様に係る光学式エンコーダの製造方法は、第４の態様に係る光学式エンコーダの製造方法であって、前記半導体基板上に貫通孔部を形成する工程と、前記半導体基板とは別の新たな半導体基板に前記光源を固定する工程と、前記半導体基板の貫通孔部に前記光源が配置されるように、前記貫通孔部が形成された反動他基板を、前記新たな半導体基板に固定する工程と、前記貫通孔部に前記スリットを配置する工程と、前記スリットを配置する工程の後に、前記光源への電気配線を行う工程と、を有する。
【００７１】
また、本発明の第３９の態様に係る光学式エンコーダの製造方法は、第１０の態様に係る光学式エンコーダの製造方法であって、前記基板に前記光源を固定する工程と、前記基板上に固定された光源に隣接させて複数の半導体基板を配置する工程と、前記光源に電気配線を施す工程と、前記半導体基板上の、前記光検出器が形成された面に前記スリットを配置する工程と、を有しており、前記スリットは前記基板上に配置された複数の半導体基板のうち少なくとも二つと接している。
【００７２】
また、本発明の第４０の態様に係る光学レンズモジュールは、第２の態様に係る光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行う。
【００７３】
また、本発明の第４１の態様に係る光学レンズモジュールは、第１の態様に係る光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行う。
【００７４】
また、本発明の第４２の態様に係る光学レンズモジュールは、第１０の態様に係る光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行う。
【００７５】
また、本発明の第４３の態様に係る光学レンズモジュールは、第４０乃至第４２のいずれか一つの態様において、前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍の位置にある。
【００７６】
また、本発明の第４４の態様に係る光学レンズモジュールは、第４０乃至第４２のいずれか一つの態様において、前記スリットと前記光検出器の受光部は、略同一平面上に形成されている。
【００７７】
また、本発明の第４５の態様に係る光学レンズモジュールは、第３６の態様に係る光学式エンコーダの製造方法を用いて製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行う。
【００７８】
また、本発明の第４６の態様に係る光学レンズモジュールは、第３７の態様に係る光学式エンコーダの製造方法を用いて製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行う。
【００７９】
また、本発明の第４７の態様に係る光学レンズモジュールは、第３９の態様に係る光学式エンコーダの製造方法により製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行う。
【００８０】
また、本発明の第４８の態様に係る光学レンズモジュールは、第４０乃至第４７のいずれか一つの態様において、前記移動レンズはフォーカス位置を制御するためのレンズである。
【００８１】
また、本発明の第４９の態様に係る光学レンズモジュールは、第４８の態様において、前記移動レンズは、複数のレンズ要素により構成されたレンズ群である。
【００８２】
また、本発明の第５０の態様に係る光学レンズモジュールは、第４９の態様において、前記複数のレンズ要素は互いに所定の関係に従って可動する。
【００８３】
また、本発明の第５１の態様に係る光学レンズモジュールは、第４０乃至第５０のいずれか一つの態様において、前記レンズモジュールは、その像倍率が連続的に変更可能なレンズモジュールであり。前記移動レンズはレンズの像倍率を制御するためのレンズである。
【００８４】
また、本発明の第５２の態様に係る光学式エンコーダの製造方法は、第３の態様に係る光学式エンコーダの製造方法であって、前記半導体基板に前記凹部を形成する工程と、前記半導体基板の前記凹部内に前記光源を配置する工程と、前記凹部に前記スリットを配置する工程と、前記スリットを配置する工程の後に、前記光源への電気配線を行う工程と、を有する。
【００９６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００９７】
（第１実施の形態）
本発明の第１実施の形態について、図１から図３および図２２、２８を参照しながら説明する。
【００９８】
図１は、本発明の第１実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す図である。この光学式エンコーダは、光検出器３を有する半導体基板５に凹部１１０を設け、前記凹部１１０内に光源１を配置し、前記半導体基板５の光検出器３を形成した面の、前記凹部１１０上にスリット１００を配置した構成となっている。光源１は可干渉光源であり、波長λの光ビームを出射するＬＥＤである。スケール２は、スケールピッチｐ１を有する反射型のスケールである。スリット１００には金属板にスケールピッチｐ１と同程度のスリット開口部１０２が形成されたものであり、開口部１０２は貫通孔となっている。
【００９９】
光源１から出射した光ビームは、スリット１００の開口部１０２を通過し、スケール２に向かって照射される。そして、スケール２によって変調された前記光ビームは、光検出器３に入射し、その強度変化からスケール２の移動を検出することが可能である。
【０１００】
次に、上記した構成の光学式エンコーダの動作について説明する。光源１から出射された光ビームは、スリット１００に向かって進み、スリット１００の開口部１０２を通過した光ビームがスケール２に向かって照射される。このとき、スリット１００の開口部１０２を通過した光はこの開口部１０２を仮想的な点光源とした球面波となってスケール２に向かって進むため、該開口部１０２を仮想的な点光源と見なすことが可能である。
【０１０１】
このスリット開口部１０２を通過した光ビームはスケール２に照射され、スケール２により変調された光ビームは、スケール２の有する周期パターンと相似な明暗パターンとなり、光検出器３上に投影される。このとき、スリット１００からスケール２までの距離をｚ１、スケール２から光検出器３までの距離をｚ２、光源１から出射される光ビームの波長をλ、スケール２の有する周期パターンのピッチをｐ１、ｋを整数としたときに、以下の式（３）が満足されるときにスケールパターンと相似の明暗パターンが光検出器３上に投影される。この明暗パターンをタルボットイメージという。
【０１０２】
（１／ｚ１）＋（１／ｚ２）＝λ／ｋ（ｐ１）2 …（３）
ここで、受光面上に投影される明暗パターンのピッチｐ２は以下の（４）式に示すように表すことが出来る。
【０１０３】
ｐ２＝ｐ１×（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１ …（４）
ここで、本実施の形態では、ｚ１とｚ２が同じになるように構成されているため、この値をｚ１＝ｚ２＝ｚとすると、以下の関係が導かれる。
【０１０４】
ｚ＝（２ｋ（ｐ１）2 ／λ） …（３’）
ｐ２＝２×ｐ１ …（４’）
つまり、（３’）の条件が満足されている条件下では、光検出器３上に投影される明暗パターンのピッチｐ２は常にスケールピッチｐ１の２倍となる。ここで、（３’）の条件は、この位置において明暗パターンのコントラストが最大になるという意味であり、必ずしもこの条件が完全に満たされている必要はなく、ｚの値で言えば、この値からずれた位置に於いても明暗パターンを観察することが出来る。
【０１０５】
従って、本実施の形態では、上記（３’）により計算されるｚの値を中心として、ｚが多少上下したとしても明暗パターンが検出可能なように構成されている。このｚの許容範囲は我々の実験結果によるとおおよそ、スケールピッチｐ１＝２０μｍ、光源の波長λ＝８５０ｎｍとして、ｋ＝２のとき、ｚは１．７ｍｍ±０．５ｍｍ程度であった。
【０１０６】
以上より、本実施の形態では、スケール２とセンサヘッドとのギャップが変化しても、光検出器３上に投影される明暗パターンのピッチｐ２は常にスケールピッチｐ１の２倍となるように構成されており、該ギャップ変化に強い構成となっている。また、開口部１０２は貫通孔であるため、この貫通孔部での屈折や散乱などは発生しない。
【０１０７】
次に図１に示される、本実施の形態に係るエンコーダヘッドの製造方法について説明する。まず半導体基板５上に、通常の技術により光検出器３を製造する。このとき、必要に応じて、光源１のドライブ回路やＩ−Ｖ変換回路、信号増幅回路などの信号処理回路等を同様に半導体基板５上に製造することも可能である。この半導体基板５の光検出器３を形成した面に凹部１１０を、光源１の厚さよりも深く形成する。この凹部１１０の形成方法は、半導体基板５のドライエッチングまたはウェットエッチング等により形成可能である。
【０１０８】
次に、前記凹部１１０内に光源１の上下電極と電気的に接続するための電極パターンを一組形成し、該電極パターンの一方と光源１の下部電極とが電気的に接触するように光源１を配置する。次に、他方の電極パターンと光源１の上部電極とが電気的に接触するように光源１に電気配線を接続する。このとき、該電気配線１１は前記凹部１１０からはみ出さないように形成する。
【０１０９】
前記電気配線の接続工程が終了した後、半導体基板５の凹部１１０上に、スリット１００を図１に示すように固定する。このとき、スリット１００の開口部１０２は、開口部１０２の長手方向が、半導体基板５に光検出器３を形成した面内であってスケール移動方向と略直交するように配置されるようにする。
【０１１０】
このようにして、光検出器３とスリット１００と光源１を有するセンサヘッドが組み立てられる。このとき、図１には示されていないが、センサヘッドを固定する基材や保護部材、配線部材などは必要に応じて適宜取り付けることが出来る。
【０１１１】
上記した本実施の形態に係るエンコーダヘッドの製造方法は、図２８のフローチャートのように要約される。まず、半導体基板５上に形成された凹部１１０に光源１を固定する（ステップＳ６１）。次に、半導体基板５上に固定された光源１の電極に、発光可能なように電気配線を施す（ステップＳ６２）。次に、光源１から出射される光ビームの少なくとも一部がスリット１００を通過してスケール２に照射されるように、半導体基板５上にスリット１００を固定する（ステップＳ６３）。
【０１１２】
次に、本実施の形態に於ける光検出器３について説明する。本実施の形態に用いられる光検出器３は図２２に示されるように、複数の受光部４が１次元的に配列した受光部群によって構成されている。各受光部４は、周期ｐ２を有する明暗パターンの、９０deg ずつ位相の異なる４つの位相部分を検出可能なように、それぞれが、周期ｐ２ごとに電気的に接続された４つのグループ、＋Ａ、＋Ｂ、−Ａ、−Ｂにグループ分けされている。これら４つのグループが検出する信号は、互いに９０deg ずつ位相が異なっており、例えば（＋Ａ）と（−Ａ）は位相が１８０deg 異なる反転信号の関係になっている。
【０１１３】
そして、図３５のＡ相信号、Ｂ相信号は、図示されない信号処理回路により、Ａ相信号＝（＋Ａ）−（−Ａ）、Ｂ相信号＝（＋Ｂ）−（−Ｂ）のように計算され出力される。ここで、本実施の形態においては、周期ｐ２で受光部４を一次元的に配列した光検出器３を想定したが、実際には、周期ｐ２の所定の位相部分を検出可能であれば構わない。すなわち、周期ｐ２で配列した受光部４のうちの一部を選び出して用いることが可能である。例えば、一つ置きに選び出した場合は、周期ｐ２の２倍の周期を有するものとなり、このようなものでも構わない。さらには、周期ｐ２の整数倍の周期を有するものであれば、使用することが出来る。また、周期性を有して選び出す必要もない。ただし、光検出器３のスケール移動方向の幅は、周期ｐ２以下であるべきで、望ましくは、周期ｐ２の半分以下とされるべきである。
【０１１４】
以上のように構成することで、センサヘッドとスケール２間のギャップが変化した場合でも、光検出器３上に投影される明暗パターンのピッチｐ２は常にスケールピッチの２倍となるため、ギャップ変動に対して影響を受けにくい構成を提供する事ができる。また、スリット１００の開口部１０２は貫通孔となっており、透明部材などは配置されていないため、この領域での反射や散乱、屈折などの影響を受けることがなく、光検出器３上に安定な明暗パターンを投影する事が可能となる。
【０１１５】
なお、本実施の形態においては、スリット１００を挟んで、複数の光検出器３を配置する事ができる。このとき、例えば一つの光検出器３は、例えば図２２に示されるような、同じ明暗パターンを検出するための光検出器を複数配置しても構わないし、図２に示されるように、スリット１００の右側に配置される光検出器３−１は、図２２に代表される、明暗パターンを検出するための光検出器であり、スリット１００の左側に配置される光検出器３−２は、スケール２上に形成された基準位置パターンを検出するような光検出器のようなものであっても構わない。以降の説明では、光検出器３−１と３−２とを区別せず、いずれも光検出器３と総称することとする。
【０１１６】
また、図３に示すように、スリット１００が複数の開口１０２を有するようなものでももちろん構わない。このとき、複数のスリット１００のピッチは、スケールピッチに基づいて決定される必要がある。本実施の形態においては、スリットピッチはスケールピッチの２倍の位置に開口を有するように形成する。ここでスケールピッチの２倍の位置とは、スケールピッチの２倍のピッチを有するスリット開口部１０２のうちの一部を選び出したものと言う意味である。
【０１１７】
例えば、スケールピッチの２倍で形成されたスリット開口部１０２を、一つ置きに選び出したスリット１００は、スケールピッチの４倍のスリットピッチということになるが、これはスケールピッチの２倍の位置に全て含まれているため、スケールピッチの２倍の位置に開口を有するスリットであると定義できる。
【０１１８】
すなわち、スケールピッチの偶数倍のスリットであれば、これはスケールピッチの２倍の位置に開口を有するスリットと言える。また、この定義において、選び出されるスリット開口部１０２の位置は周期性を有している必要はないのは言うまでもない。なお、この場合でも、スリット開口部１０２の幅は、スケールピッチの２倍以下であるべきで、望ましくは、スケールピッチ以下とされる。
【０１１９】
なお、本実施の形態において、スリット１００は金属板に、エッチング等により貫通孔を形成したものを用いたが、樹脂等を整形した、貫通孔を有するスリットでも構わないし、また、ガラス板上に金属等によりパターニングしたタイプのスリットを用いることも可能である。
【０１２０】
さらに、該スリットは、透明なＰＥＴフィルム上にパターニングしたものでも構わない。ＰＥＴフィルムは、樹脂としては比較的熱膨張係数が小さく、また高度、光学特性などの点から、スケールやスリットの基材として用いることが可能なものである。このような場合、スリット開口部は貫通孔ではなく、ガラスまたはＰＥＴフィルムが存在することになるが、従来技術の問題点のように半導体プロセスによって形成したシリコン酸化膜と比較してその光学特性は遥かに均一であり安定している。また、スリット表面に反射防止膜を形成することも容易であり、本実施の形態の特徴を何ら阻害することはない。
【０１２１】
（第２実施の形態）
次に、本発明の第２実施の形態について、図４から図６及び図３０を用いて説明する。
【０１２２】
本実施の形態においては、各部材の構成は図１に示される、本発明の第１実施の形態と同様に構成されており、基本的な動作についてもこの第１実施の形態と同様である。
【０１２３】
第２実施の形態においては、光源１上に配置されるスリット１００が開口部１０４を有する点が第１実施の形態と異なっている。この第２実施の形態においては、第１実施の形態と比較して、そのエンコーダとしての動作はなんら変わらないが、開口部１０４を有することにより、光源１に電気配線を施すのが容易となる。
【０１２４】
図５（ａ）は、図４のＡ−Ａ’断面を表した図である。光源１の電気配線１１は、開口部１０４を通して半導体基板５の表面に設けられた電極に接続されている。
【０１２５】
以下に、この第２実施の形態に係るエンコーダの製造方法について説明する。まず、半導体基板５上に、通常の技術により光検出器３および、必要に応じて光源ドライブ回路や信号処理回路を製造する。この半導体基板５の光検出器３を形成した面に凹部１１０を、光源１の厚さよりも深く形成する。この凹部１１０の形成方法は、半導体基板５のドライエッチングまたはウェットエッチング等により形成可能である。
【０１２６】
次に、前記凹部１１０内に光源１の下部電極と電気的に接続する電極パターンを少なくとも一つ形成し、該電極パターンと光源１の下部電極とが電気的に接触するように光源１を配置する。次に、半導体基板５の凹部１１０上に、スリット１００を固定する。このとき、開口部１０４を通して電気配線が可能なようにスリット１００を固定する必要がある。次に、光源１の上部電極と、半導体基板５上に形成された光源１の上部電極と電気的に接続するための電極との間に電気配線１１を接続する。前記電気配線工程の終了後、図には示されていないが、センサヘッドを固定する基材や保護部材、配線部材などは必要に応じて適宜取り付けることが出来る。
【０１２７】
上記のように形成する事で、スリット１００を固定した後に電気配線１１を施すことが可能となり、製造時に配線工程を一括して実施することが可能となる。また、半導体基板５の凹部１１０内部から、半導体基板５の表面に至るような、光源１の上部電極からの電気配線１１を凹部１１０から引き出すような電極パターンを形成する必要もない。さらに、光源１の上部電極と接続されたワイヤとスリットが接触する危険性が減少する。
【０１２８】
また、光源１上の十分なエリアにスリットを配置するために、図５（ｂ）に示すように、半導体基板５の凹部１１０内部に中継電極１２を設け、光源上部からの配線電極を一旦中継して配線する方法も可能である。さらに、開口部１０４をなるべく小さくするために、凹部１１０の形状を適宜調整する事も可能である。例えば、スリット１００にて覆われていない部分を小さくするために、凹部１１０の形状を単なる四角形ではなく、図６に示すような多角形にすることも可能である。
【０１２９】
また、本実施の形態においては、半導体基板５上に凹部を設けたタイプを想定しているが、図８に示されるように貫通孔１１２を設け、この貫通孔１１２に光源１を配置したタイプであっても同様の効果を得ることが出来る。
【０１３０】
以下に、図３０のフローチャートを参照して上記した貫通孔１１２を有するエンコーダヘッドの製造方法について説明する。まず半導体基板５に貫通孔を形成する（ステップＳ８１）。次に、光源取り付け用基板に光源１を取り付ける（ステップＳ８２）。次に、貫通孔内部に光源の少なくとも一部が配置されるように半導体基板５を光源取り付け用基板に固定する（ステップＳ８３）。次に、光源１から出射される光ビームの少なくとも一部がスリット１００を通過した後、スケール２に照射されるように、貫通孔部にスリット１００を固定する（ステップＳ８４）。次に、光源取り付け用基板に固定された光源１の電極に、発光可能なように電気配線を施す（ステップＳ８５）。
【０１３１】
なお、本実施の形態では、スリットとしては、ガラス板に金属膜等によりパターニングしたものや、金属板を貫通エッチングしたものなど、様々なスリットを利用する事が可能である。また、ガラス板にパターニングを施したスリットを用いる場合には、より、光検出器とスリットが同じ平面となるように、図５に示されるように、スリットパターン面は光源側とすることが望ましい。
【０１３２】
以上のように構成することで、第１実施の形態をそのままに維持し、より、組立製造の容易な光学式エンコーダおよびその製造方法を提供する事が可能となる。
【０１３３】
（第３実施の形態）
次に、本発明の第３実施の形態について、図７、図８及び図２３、図２９を参照しながら説明する。
【０１３４】
本実施の形態においては、各部材の構成は図１に示される、本発明の第１実施の形態と同様に構成されており、基本的な動作についてもこの第１実施の形態と同様である。
【０１３５】
第３実施の形態においては、半導体基板５が貫通孔１１２を有しており、光源１と半導体基板５は、共通の基板７に固定されている点が第１実施の形態とは異なっている。この第３実施の形態においては、第１実施の形態と比較して、そのエンコーダとしての動作はなんら変わらないが、光源１を、半導体基板５の有する凹部１１０ではなく、半導体基板７に固定する構成のため、半導体基板５に凹部１１０を形成する時の凹部１１０の深さの制御や、凹部１１０内への電極形成の工程が不要となるため、より組立製造の容易な光学式エンコーダおよびその製造方法を提供する事が可能となる。
【０１３６】
図７は、第３実施の形態のエンコーダの断面を表した図である。図７において、半導体基板５は貫通孔１１２を有しており、この貫通孔１１２の内部に、光源１が配置されている。光源１は、半導体基板５が固定されている基板７に固定されている。基板７には、光源１と電気的に接続するための電気配線１１が設けられており、本実施の形態では光源１の上部電極と基板７上に設けられた電極とが電気配線１１により電気的に接続されている。また、図示していないが、光源１の下部電極と基板７上に形成された別の配線電極とが直接的に、あるいは接着層を介して接続されている。
【０１３７】
また、本実施の形態においては、スリット１００が貫通孔１１２の、光検出器３を形成した面に固定されている。このとき、スリット１００は金属板に貫通孔を設けたメタルスリットであっても、また、ガラス板等の透明基板上に遮光パターンを設けたガラススリットであっても構わない。
【０１３８】
光源１から出射された光ビームはスリット１００を通過してスケール２に照射され、このスリット２により変調された光強度パターンが光検出器３によって検出される構成となっている。
【０１３９】
以下に、第３実施の形態のエンコーダについての製造方法を以下に記載する。まず半導体基板５上に、従来技術により光検出器３および、必要に応じて光源１のドライブ回路や信号処理回路等を製造する。この半導体基板５に貫通孔１１２を形成する。この貫通孔１１２は、通常の半導体製造技術であるドライエッチングまたはウェットエッチング等により形成する事が可能である。このとき、貫通孔１１２は図７に示すように、半導体基板５の光検出器３を形成した面からエッチングを開始しても構わないし、図８に示すように、裏面からエッチングを行っても構わない。さらに、両面からエッチングを行うことも可能である。次に、光源１の上下電極と電気的に接続可能な配線パターンを施した基板７の所定の位置に光源１を配置し、上部電極に配線電極１１を接続する。次に、光源１が半導体基板５に形成された貫通孔１１２の内部に配置されるように、半導体基板５を基板７に固定する。ここで、基板７の、半導体基板５と接する部分には電極が設けられており、半導体基板５の基準電位が得られるようになっている。なお、基板７には、光源１への電気配線１１がなされているが、それ以外に、半導体基板５への電気配線を設けておくことも可能である。このような配線を設けた場合、半導体基板５と基板７を接続した後に、半導体基板５と半導体基板７を電気的に接続することができる。
【０１４０】
なお、本製造組立方法では、スリット１００を半導体基板５の貫通孔１１２上に配置する工程を必要とするが、この工程は、半導体基板５に貫通孔１１２を設けた後であれば、基板７に半導体基板５を固定する前であっても、構わないし、基板７に固定して、電気配線１１を接続した後であっても構わない。
【０１４１】
上記した本実施の形態に係るエンコーダヘッドの製造方法は、図２９のフローチャートのように要約される。まず半導体基板５に貫通孔１１２を形成する（ステップＳ７１）。同時に光源取り付け用基板７に光源１を取り付ける（ステップＳ７２）。次に、光源取り付け用基板７に固定された光源１の電極に、発光可能なように電気配線１１を施す（ステップＳ７３）。次に、貫通孔１１２内部に光源１の少なくとも一部が配置されるように半導体基板５を光源取り付け用基板７に固定する（ステップＳ７４）。
【０１４２】
なお、センサヘッドを固定する基材や保護部材、配線部材などは必要に応じて適宜取り付けることが出来る。
【０１４３】
上記のように形成する事で、光源１を半導体基板５ではない新たな基板７に取り付けることが可能となるため、半導体基板５の製造工程が簡易化され、凹部内に電極を設ける工程や、配線を行う工程、さらに凹部の深さを制御する工程が不要となるため、より容易に半導体基板を形成する事が可能となる。
【０１４４】
なお、本実施の形態では、スリットとしては、ガラス板やＰＥＴフィルム等の透明基板上に金属膜等によりパターニングしたものや、金属板を貫通エッチングしたものなど、様々なスリットを利用する事が可能である。また、ガラス板にパターニングを施したスリットを用いる場合には、光検出器とスリットが同じ平面となるように、スリットパターン面を光源側とすることが望ましい。
【０１４５】
なお、半導体基板５の厚さと比較して、光源１が大きい場合、図２３に示すように、基板７にも凹部を設け、この部分に光源１を配置することで、本実施の形態と同様の構成を実現することが可能となる。また、光源１が小さく、スリット１００の近傍に配置したい場合は、逆に光源１を配置する部分を、半導体基板５が接する部分に対し凸部となるように構成した基板７を用いればよい。
【０１４６】
以上のように構成することで、第１実施の形態をそのままに利用しながら組立製造の容易な光学式エンコーダおよびその製造方法を提供する事が可能となる。
【０１４７】
（第４実施の形態）
次に、本発明の第４実施の形態について、図９から図１１および図３１を参照しながら説明する。本実施の形態において、各部材の構成は図７に示される、本発明の第３実施の形態と同様に構成されており、また、基本的な動作については本発明の第１実施の形態と同様である。
【０１４８】
図９に示される第４実施の形態においては、第３実施の形態と同様に、半導体基板５が貫通孔１１２を有しており、光源１と半導体基板５は共通の基板７に固定されている。この第４実施の形態においては、第３実施の形態と比較して、そのエンコーダとしての動作はなんら変わらないが、スリット１００が半導体製造技術を用いて、半導体基板５と一体形成されている点が第３実施の形態とは異なっている。
【０１４９】
このように構成することで、スリット１００を別途製造し、取り付ける必要がないため、部品点数を減らすことが可能となり、より低価格化が可能となる。また、スリット１００の位置と光検出器３の位置、および方向ずれが半導体製造技術レベルで調整可能なため、より高精度のエンコーダを構成する事が可能となる。
【０１５０】
次に、この第４実施の形態に係るエンコーダの製造方法について、以下に説明する。まず、半導体基板５上に、通常の技術により光検出器３および、必要に応じて光源１のドライブ回路や信号処理回路等を製造する。これらの工程中か、あるいは後に、半導体基板５の光検出器３を形成した面の、スリット１００を形成する面にスリット１００のパターン部分を形成する。このスリットパターンは、半導体基板５上の配線電極などを形成するための金属部材等を用いることが可能である。次にこの半導体基板５に貫通孔１１２を、半導体基板５の基板７と接する面側から形成する。この貫通孔１１２は、通常の半導体製造技術であるドライエッチングまたはウェットエッチング等により形成する事が可能である。そして、スリットパターン近傍に、エッチングストッパー層などがあり、スリット開口部が貫通孔となっていない場合には、この部分を開口する。
【０１５１】
この工程は、エッチングストッパー層などの材質によって異なるが、一般にドライエッチングやウェットエッチングなどにより可能である。この時、スリット開口部が貫通孔となっていれば、スリットパターン部にはエッチングストッパー層が残っていても構わないし、除去されていても構わない。従って、エッチングストッパー層除去工程は、半導体基板の片面からのみ行うことも可能であるし、両面から行うことも可能である。
【０１５２】
上記した本実施の形態に係るエンコーダヘッドの製造方法は、図３１のフローチャートのように要約される。まず半導体基板５に光検出器３を形成する（ステップＳ９１）。次に、スリット形成部を半導体基板裏面からエッチングする（ステップＳ９２）。次に、スリット１００を形成する（ステップＳ９３）。このとき、スリット１００を形成するために必要な構造体、例えば、スリット１００を開口部を有するメタルパターンなどはステップＳ９２よりも前のステップで半導体基板５上に形成されていても良い。なお、ステップＳ９３は、スリット透光部を貫通させるステップ（ステップＳ９４）を有する。
【０１５３】
次に、光源１の上下電極と電気的に接続可能な配線パターンを施した基板７の所定の位置に、光源１の下部電極と下部電極接続用パッドとを直接的に、あるいは、接着層を介して接続するように光源１を配置し、さらに、上部電極に配線電極１１を接続する。次いで、光源１が半導体基板５に形成された貫通孔１１２の内部に配置されるように、半導体基板５を基板７に固定する。ここで、基板７の、半導体基板５と接する部分には電極が設けられており、半導体基板５の基準電位を得られるようになっている。なお、基板７には、光源１への電気配線がなされているが、それ以外に、半導体基板５への電気配線を設けておくことが可能である。このような配線を有する場合、半導体基板５と基板７を接続した後に、半導体基板５と半導体基板７を電気的に接続する。
【０１５４】
また、センサヘッド３０を固定する基材や保護部材、配線部材などは必要に応じて適宜取り付けることが出来る。
【０１５５】
なお、本実施の形態においては、スリット１００のパターンは、半導体製造工程で用いられる、配線電極用の金属部材等が想定されているが、それ以外に、図１０及び図１１に示されるように、半導体基板そのもので形成する事も可能である。
【０１５６】
図１０は、本発明の第４実施の形態の変形例を説明するための断面図である。基本構成は、図９に示される第４実施の形態と同様であるが、スリット１００が、半導体基板７そのものにより形成されている点が異なっている。図１１は、この図１０を構成する半導体基板５の上面図を示している。図１１に示されるとおり、スリット１００の開口部１０２そのものが半導体基板５の貫通孔部であり、スリット１００の遮光領域は半導体基板５となっている。このように構成すれば、スリット用の部材を新たに設ける必要が無く、また、半導体基板５のエッチングプロセス中にスリットを形成する事が可能となる。
【０１５７】
上記第４実施の形態およびその変形例のように構成する事で、第３実施の形態に加えて、スリット１００を別途製造して取り付ける必要が無く、また、各部材とスリット間の位置調整、特に、光検出器とスリットの取付位置、角度の調整が、半導体製造技術レベルで可能となるため、低価格と高性能を両立する事が可能となる。
【０１５８】
従って、第１、第３実施の形態の特徴をそのままに維持し、より、組立製造が容易であり、かつ高性能な光学式エンコーダおよびその製造方法を提供する事が可能となる。
【０１５９】
（第５実施の形態）
次に、本発明の第５実施の形態について、図１２から図１４を参照しながら説明する。
【０１６０】
本実施の形態においては、各部材の構成は図９に示される、本発明の第４実施の形態と同様に構成されており、また、基本的な動作については本発明の第１実施の形態と同様である。
【０１６１】
図１２、図１３に示される、第５実施の形態においては、第４実施の形態と同様に、半導体基板５が貫通孔１１２を有しており、光源１と半導体基板５は、共通の基板７に固定されている。また、スリット１００は、半導体製造技術を用いて、半導体基板５と一体に形成されている。この第５実施の形態においては、第４実施の形態と比較して、そのエンコーダとしての動作はなんら変わらないが、スリット１００の遮光部分に補強部材１０３が設けられている点が第４実施の形態と異なっている。
【０１６２】
図１２は、第５実施の形態に用いられる半導体基板５の上面図であり、図１３はこの図のＢ−Ｂ’断面を示している。図１２に示すように、二つの光検出器３の間にスリット１００が、半導体基板５に形成された貫通孔部１１２上に配置されている。そして、補強部材１０３が、スリットパターンを形成した金属部材を挟み込むように形成されている。
【０１６３】
図１３は、図１２のＢ−Ｂ’断面図である。補強部材１０３は、スリットパターン１０５を挟み込むように配置されている。このとき、スリットパターン１０５が存在しない部分、すなわちスリットの開口部１０２では補強部材がないように形成されている。これは、スリットの開口部１０２に補強部材１０３が存在するとスリット１００を通過する光ビームに影響を与えてしまうためである。
【０１６４】
また、この様な補強部材１０３は、図１３のようにスリットパターン１０５の両面に形成することも可能であるし、いずれか一方に形成することも可能である。
【０１６５】
この補強部材１０３は、本実施の形態においては、半導体製造技術で容易に形成可能なシリコン酸化膜を想定しているが、同様にシリコン窒化膜などでも構わないし、ポリイミド膜などを用いることも可能である。
【０１６６】
このように構成することで、製造工程中や、センサ使用中に、スリット１００が変形したり、破損したりすることを防ぐことができる。
【０１６７】
なお、スリット１００に、図１４に示すように横方向に梁１０７を持たせることで、さらに強固なものとする事が可能となる。
【０１６８】
本実施の形態によると、第４実施の形態の特徴をそのままに維持し、より強固なスリットを提供することが可能となる。
【０１６９】
（第６実施の形態）
次に、本発明の第６実施の形態について、図１２、図１３を参照しながら説明する。
【０１７０】
本実施の形態においては、各部材の構成は基本的には、図１２、図１３に示される、本発明の第５実施の形態と同様に構成されており、また、基本的な動作については本発明の第１実施の形態と同様である。
【０１７１】
本発明の第６実施の形態においては、スリット１００による、光源１から出射される光ビームや、スケール２によって反射された光ビームに対する反射を軽減することを目的とする。
【０１７２】
本実施の形態においては、スリットパターン１０５は金属部材で形成されており、このスリットパターン１０５の光源１側の面に何ら処理等がなされていない状態では光源１から出射される光ビームを反射してしまう。この反射光が光源１に入射すると、光源１から出射される光ビームのビーム強度が変動してしまうおそれがあり、また、スケール２からの反射光が再びスリットパターン１０５によって反射され、スケール２等を経由して光検出器３に入射すると、検出信号にノイズや誤差信号等の影響を及ぼす可能性があるため、必ずしも望ましい構成ではない。
【０１７３】
そこで、スリットパターン１０５の上下に設けられた補強部材１０３が、光源１から出射される光ビームの反射を低減するように構成されている。本実施の形態においては、補強部材１０３はシリコン酸化膜によって形成されており、その光学的な厚さは、光源１から出射される光ビームの波長をλとして、
（１／４＋ｎ／２）λ：ｎは整数
となるように構成されている。このように構成する事で、スリット１００のスリットパターン１０５に入射した波長λの光ビームの反射率を軽減する事が可能となる。実際に補強部材１０３の厚さを求める場合には、用いられるシリコン酸化膜の屈折率をも考慮して計算されるべきである。
【０１７４】
なお、本実施の形態では、補強部材１０３を透明なシリコン酸化膜として、反射率を軽減するような膜厚となるように構成したが、別の透明膜を用いて同様に構成しても構わないし、また、光源１から出射される光ビームの反射率を軽減するような部材であれば、例えば黒色の部材や、表面に凹凸を設けて光ビームを散乱させるようなものを用いても、本実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【０１７５】
また、本実施の形態においては、補強部材１０３を用いて反射率を軽減するような構成としたが、必ずしも補強部材１０３である必要はなく、補強部材１０３の上に反射率を軽減するような部材を設けても構わないし、また、補強部材１０３を用いる必要のないような構成の場合は、スリットパターン１０５に直接的に反射低減部材を設けても構わない。
【０１７６】
さらに、本実施の形態では、スリットパターン１０５の上下に補強部材１０３を設けたが、反射を低減するのは、スリット１００の光源１側またはスケール２側のいずれか一方であってもその効果を享受することができる。
【０１７７】
（第７実施の形態）
次に、本発明の第７実施の形態について、図１５、図１６、および図３２を参照しながら説明する。
【０１７８】
本実施の形態においては、基本的な動作については、本発明の第１実施の形態と同様に構成されている。本発明の第１実施の形態では、一つの半導体基板上に凹部１１０が設けられており、この凹部１１０内に光源１が設けられ、さらに、凹部１１０上にスリット１００が配置される構成となっていた。図１５に示される、本発明の第７実施の形態においては、複数の半導体基板５が基板７上に設けられ、この複数の半導体基板５の近傍に、光源１が配置され、複数の半導体基板５を跨ぐようにスリット１００が配置されている点が第１実施の形態とは異なっている。
【０１７９】
すなわち、本発明の第７実施の形態においては、光検出器３を有する半導体基板５が２個、基板７上に配置されている。この二つの半導体基板５は、略同じ高さとして形成されている。光源１は、これら二つの半導体基板５の間でかつ基板７上に配置されており、スリット１００は、図１５、図１６に示されるように二つの半導体基板５に跨ぐように光源１上に配置されている。基板７には、光源１および半導体基板７と電気的に接続される電気配線１１が形成されており、それぞれが適当に接続されるように構成されている。光源１上の空間に配置されているスリット１００の配置方向は、検出しようとする信号および、光検出器３の配置方向に応じて決められている。
【０１８０】
次に本実施の形態における、組立製造方法を以下に示す。まず、通常の半導体技術により製造された、光検出器３を有する二つの半導体基板５、および、光源１が所定の位置関係となるように基板７上に固定される。次に、光源１および半導体基板５に電気配線１１が接続される。この後、光源１上の空間に、二つの半導体基板５を跨ぐようにスリット１００を配置して組立を行う。
【０１８１】
上記した本実施の形態に係るエンコーダヘッドの製造方法は、図３２のフローチャートのように要約される。まず、光源固定用基板に光源１を固定する（ステップＳ１０１）。次に、光源１の近傍に光検出器３を有する複数の半導体基板５を固定する（ステップＳ１０２）。次に、半導体基板５が形成された面にスリット１００を固定する（ステップＳ１０３）。このとき、スリット１００は光検出器３の受光エリア上に固定されてもそれ以外のエリアのみに固定されても構わない。ステップＳ１０３において、スリット１００は少なくとも複数の半導体基板５と接するようにする（ステップＳ１０４）。
【０１８２】
なお、上記組立工程は、構成に応じて適宜組み立て順序を入れ替えることが可能である。
【０１８３】
このように構成することで、光検出器３を搭載した半導体基板５を小型化でき、また、半導体基板５に凹部１１０または貫通孔１１２を設ける工程を省略する事ができる。また、検出する信号や、スケールパターンに応じて、適当な光検出器３を選択し組み合わせることも可能となる。
【０１８４】
なお、本実施の形態においては、二つの半導体基板５を用いたが、３個以上の半導体基板を用いても構わないし、複数の半導体基板のうち、少なくとも一つが光検出器３を有していれば、それ以外の半導体基板は信号処理回路等のみが集積されたものでも構わないし、単にスリット１００を保持する目的のもので特に機能を有さないものであっても構わない。また、スリット１００は少なくとも二つの半導体基板５に保持されていれば構わないし、３以上の半導体基板を跨ぐように取り付けられていても構わない。
【０１８５】
また、本実施の形態において、複数の半導体基板５が光検出器３を有する場合、それぞれの光検出器３は、同じ光信号を検出するように構成されていても構わないし、別々の光信号を受光するように構成されていても構わない。さらに、少なくとも一つの光検出器３が、タルボットイメージを検出するような光検出器３であり、少なくとも別の一つの光検出器が基準位置を検出するような光検出器３を有するように構成することも可能である。
【０１８６】
（第８実施の形態）
次に、本発明の第８実施の形態について、図１７、図１８を参照しながら説明する。本実施の形態においては、基本的な動作については、本発明の第１実施の形態と同様に構成されている。
【０１８７】
図１７は本発明の第８実施の形態に用いられる、スリット１００が設けられた半導体基板の上面図を示す図である。ここでのスリット１００は、半導体基板５の、スリットを配置すべき領域と、光検出器３の周辺部も含めて配置されており、光検出器３の受光部上は開口部となっている。さらに光検出器３の受光部の周辺部分はスリット１００の遮光領域１３により遮光されており、光源１はスリット１００のスリット開口部が形成された領域の下側に配置されている。
【０１８８】
このように構成することで、スリット１００は、光検出器３の周辺に入射する光ビームを遮光できるため、光検出器３の周辺に入射した光が、周辺に配置されているＩＣ回路素子の動作に影響を与えるのを防止するとともに、半導体基板５を透して光検出器３により検出される信号ノイズを軽減することができる。
【０１８９】
なお、本実施の形態において、スリット１００は金属板にエッチング等により開口を設けたタイプを想定しているが、ガラス等透明基板上にパターニングによりスリットを構成したものを用いても構わない。また、図１８に示されるように、スリット１００が、光検出器３上に形成されるインデックススリット１０１を有しているような構造であっても構わない。
【０１９０】
また、本実施の形態に用いられる光検出器３を有する半導体基板５は、本発明の第１、第２実施の形態に示されるような、凹部１１０を有するものでも構わないし、本発明の第３実施の形態に示されるような、貫通孔１１２を有するものでも構わない。さらに、本発明の第７実施の形態のような、複数の半導体基板上を跨ぐようにスリット１００を設けたものであっても構わない。
【０１９１】
なお、スリット１００は、半導体基板５上に設けられる、電気配線が接続される領域が除かれていれば、半導体基板５のほぼ全域を覆っていても構わない。
【０１９２】
（第９実施の形態）
次に、本発明の第９実施の形態について、図１９〜２１を参照しながら説明する。本実施の形態においては、基本的な動作については、本発明の第１実施の形態と同様に構成されている。
【０１９３】
図１９は本発明の第９実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す図である。基本的な構造は第１実施の形態と同一であり、半導体基板５の有する凹部１１０の壁面に遮光部材１１５が設けられている点が第１実施の形態とは異なっている。この遮光部材１１５は、光源１から出射される光ビームを遮蔽するような部材であれば何でも良いが、本実施の形態においては、アルミ等金属薄膜により形成されている。このように構成すると、光源１から出射した光ビームのうち、半導体基板５に設けられた凹部１１０の壁面に向かって進行する成分は遮光部材１１５によって遮られ、半導体基板５内に進入することがない。
【０１９４】
もし、遮光部材１１５がない場合には、凹部１１０の壁面に向かって照射された光は、半導体基板５によって吸収され、半導体基板５の内部で、電子−ホール対を形成する。この電子−ホール対が半導体基板５内を移動して光検出器３に到達した場合には光検出器３によって検出されることになる。同時に、スケール２により変調された光ビームが信号光として光検出器３により検出されるので、光検出器３はノイズ成分と信号光の成分とを区別する事が出来なくなる。そこで本発明の第９実施の形態のように構成する事で、このような検出誤差やノイズ成分を減少させることが可能となる。
【０１９５】
なお、本実施の形態においては、図１９に示されるような、凹部１１０を有するタイプのエンコーダヘッドに遮光部材１１５を形成しているが、図２０に示されるような、貫通孔１１２を有するタイプのエンコーダヘッドに遮光部材１１５を設けた構成も、また、図２１に示されるような、複数の半導体基板５を有するタイプのエンコーダヘッドに遮光部材１１５を設けた構成も可能である。
【０１９６】
また、遮光部材１１５が金属膜等で形成されている場合、反射光が光源１に戻ったりして、光源１の光出力が不安定となる可能性がある。このため、遮光部材１１５は、光源１から出射される光ビームに対して反射率を軽減するような部材または、そのような処置を行った部材を用いることが望ましい。
【０１９７】
（第１０実施の形態）
次に、本発明の第１０実施の形態について、図２５から図２７を参照して説明する。第１０実施の形態は、点光源を用いた場合において、光ビーム出射部の高さと、光検出器の高さとを同一に形成する実施形態である。図２５に示すように、本実施形態の光学式エンコーダでは、光検出器３を有する半導体基板５に凹部１１０を設け、前記凹部１１０内に光源（ここでは点光源）１を配置している。ここで、光源１の光ビーム出射部としての光ビーム出射窓２００の高さと、光検出器３の高さとが等しくなるように配置されている。この場合、光源１として点光源を用いているので第１から第９実施の形態で用いられたスリットは不要である。
【０１９８】
このような構成の光学式エンコーダの動作は、光源１の光ビーム出射窓２００から出射された光ビームは直接スケール２に向かって照射される点を除いて基本的には第１実施の形態と同様である。
【０１９９】
図２６は、半導体基板５に貫通孔１１２を設け、この貫通孔１１２の内部に光源１を配置した構成である。光源１と、半導体基板５は、共通の基板７に固定されている。ここでは光源１の光ビーム出射部としての光ビーム出射窓２００の高さと、光検出器３の高さとを一致させるために光源高さ調整用台２０１を配置したことを特徴とする。
【０２００】
図２７は、図２６で説明した実施形態の変形例を示す図であり、ここでは光源１の光ビーム出射部としての光ビーム出射窓２００の高さと、光検出器３の高さとを一致させるために共通の基板７に光源高さ調整用突起部２０２を設けたことを特徴とする。
【０２０１】
図２６，図２７の構成の動作は基本的に図２６の構成の動作と同様である。
【０２０２】
本実施形態によれば、光源１の光ビーム出射部の高さと、光検出器３の高さが同一なので、センサヘッドとスケール２間のギャップを一定に保つことができ、これによってセンサの小型化を計ることができる。
【０２０３】
（第１１実施の形態）
次に、本発明の第１１実施の形態について図２４を用いて説明する。
【０２０４】
図２４は、上記本発明の第１から第１０実施の形態に示した光学式エンコーダを用いてレンズ位置の検出を行うレンズモジュールの構成を示している。図２４は、３つのレンズ群を有するズームレンズモジュールを示している。図中の４１，４２，４３は、それぞれ第一、第二、第三のレンズ群を表しており、前記第一、第二、第三のレンズ群４１，４２，４３が相対的に移動することにより、レンズモジュールのズーム倍率および、スクリーン４７でのいわゆるピントの調節を行うように構成されている。
【０２０５】
本実施の形態においては、第一のレンズ群４１は図示されない筐体に固定されており、第二のレンズ群４２および、第三のレンズ群４３は、該筐体に対して矢印の方向に移動可能な筐枠４５および４６に固定されている。このレンズモジュールは、図中第二のレンズ群４２を移動させることによりズーム倍率を、第三のレンズ群４３を移動させることによりスクリーン４７面でのピントを調整出来るように構成されている。スクリーン４７はＣＣＤ等の撮像素子や、銀塩写真用のフィルムが相当する。
【０２０６】
次に、このレンズモジュールの動作の一例について説明する。
【０２０７】
今、スクリーン４７でのピントを調整しようとする場合、第三のレンズ群４３を筐体に対して移動させて調整を行う。まず、スクリーン４７から被写体までの距離を測定する。この距離の測定方法は、通常のさまざまな測距方法を用いることが可能である。レンズモジュールにおいては、この測定された距離に応じた、スクリーン４７上に合焦させるための第三のレンズ群４３の位置があらかじめ設定されているため、光学式エンコーダ３０−２の出力によって所望の位置を示すように図示されないアクチュエータ等により移動させる。このようにする事で、スクリーン４７上においてピントの合った画像となるようなレンズ位置関係となるように設定する事が可能となる。
【０２０８】
このとき、撮影距離は同じであってもズーム倍率によって、言い換えれば、ズーム倍率設定用である、第二のレンズ群４２の位置によって、ピントが合うための第三のレンズ群４３の位置は異なっている。従って、ピントが合うための第三のレンズ群４３の位置は、撮影距離だけでなく第二のレンズ群４２の関数にもなっている。このため、第二のレンズ群４２の位置を正確に知る必要がある。
【０２０９】
本実施の形態においては、第二のレンズ群４２の移動は、光学式エンコーダ３０−１の出力によって得ることが出来る。従って、通常の測距方法により得た撮影距離と、第二のレンズ群４２の位置を示す、光学式エンコーダ３０−１の出力から、ピントが合うための第三のレンズ群４３の位置を算出する。そして、光学式エンコーダ３０−２の出力が当該位置となるように監視しながら、第三のレンズ群４３の位置を調整することにより、所望のレンズ倍率、撮影距離において、ピントを合わせることが可能となる。
【０２１０】
なお、本実施の形態に於けるレンズモジュールは、３つのレンズ群を用いたズームレンズモジュールを想定して記載したが、４つ以上のレンズ群を用いたものや、二つのレンズ群を用いたレンズモジュールについても適用可能である。また、本実施の形態に於けるレンズモジュールは、ズームレンズモジュールが想定されているが固定焦点型のレンズにも適用する事が可能である。
【０２１１】
さらに、本実施の形態においては、二つのレンズ群の位置を検出するために二つの光学式エンコーダを用いているが、一つのレンズ群の位置を検出するための一つの光学式エンコーダであっても構わないし、３つ以上のレンズ群の位置を検出するための３つ以上の光学式エンコーダを搭載しても構わない。また、必要に応じて別の変位センサと共載することも可能である。
【０２１２】
上記のようなレンズモジュールにおいて、各レンズ群の位置の測定に必要な測定精度は、レンズモジュールの小型化に伴い、より高精度な位置検出が要求されてくるため、レンズモジュールの小型化の場面において、特に有効である。
【０２１３】
本発明のこれまで述べてきた上記全ての実施の形態において、スケールとしては、反射強度が周期的に異なる反射型のスケールについて説明してきたが、本発明はこのスケールに限定されるものではなく、いわゆる位相変調型のスケールや、反射面が周期的な凹凸を有するグレーティングなど、その光学的特性が周期的に変化するように構成されている光学パターンを有するものであれば、どのようなスケールを用いることも可能である。
【０２１４】
また、本発明のこれまで述べてきた上記すべての実施の形態において、光源として、可干渉光源を用いることで、タルボットイメージなどに代表される、回折干渉パターンなどを用いたより高性能なエンコーダを形成する事が可能となる。
【０２１５】
特に、可干渉光源としてＬＥＤを用いた場合には、価格と性能を両立する事が可能となる。また、可干渉光源としてＲＣ−ＬＥＤやＳＬＤを用いた場合には、より、可干渉性が優れているため、エンコーダとしての特性を特に向上させることが可能となる。上記以外にも、面発光レーザや、ストライブ型の半導体レーザ、電流狭窄型のＬＥＤなどあらゆる可干渉光源を使用することで、目的に応じたエンコーダを提供することが可能となる。
【０２１６】
本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々多くの変形や修整が可能であり、上に説明した実施の形態はその一例に過ぎない。
【０２１７】
（付記）
１． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する反射型の光学式エンコーダであって、
半導体基板上に前記光検出器と凹部が形成されており、前記光源は前記半導体基板上の凹部に配置され、さらに、前記凹部上にスリットが配置されており、前記光源から出射された光ビームは前記スリットを通過した後に前記スケールを照射することを特徴とする光学式エンコーダ。
【０２１８】
（効果）スリットと光検出器をほぼ同じ高さに出来るため、スケール−ヘッド間ギャップが変化しても明暗パターンのピッチが変化しない。さらに、光源が保護され、超小型化が容易となる。
【０２１９】
なお、前項１の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０２２０】
２． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する反射型の光学式エンコーダであって、
半導体基板上に前記光検出器と貫通孔部を有し、前記光源は、前記貫通孔部の内部に配置されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【０２２１】
（効果）光源を光検出器を形成した半導体内部に形成出来るため、より小型化が可能であり、また、光検出器上に凸部が形成されないため、より小さなギャップにおいても、光源とスケールが接する心配がない。また、光源から出射された光ビームが直接光検出器に入射する事を防ぐことも出来る。さらに、エッチング部が単なる貫通孔なので、凹部に光源を配置する場合と比べ、底面に電極を設けるのに技術も必要ないし、光源の高さを安定に形成する必要もない。
【０２２２】
なお、前項２の詳細については本発明の少なくとも第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２２３】
３． 前記光源と前記貫通孔部を有する半導体基板とは共通の基板上に配置されていることを特徴とする２に記載の光学式エンコーダ。
【０２２４】
（効果）光源と半導体基板を共通の基板に固定することで、基板を一枚に出来る。また、光源と光検出器の位置関係を固定する事が可能となる。光源と光検出器に電気配線するための電気配線パターンを行う場合、一つの基板に一度に出来るので小型化と低コスト化が容易となる。さらに、エッチング部が単なる貫通孔なので、凹部に光源を配置する場合と比べ、底面に電極を設けるのに技術も必要ないし、光源の高さを安定に形成する必要もない。
【０２２５】
なお、前項３の詳細については本発明の少なくとも第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２２６】
４． 前記半導体基板の貫通孔部上にスリットが配置されており、前記光源から出射された光ビームは前記スリットを通過した後に前記スケールを照射する事を特徴とする２または３に記載の光学式エンコーダ。
【０２２７】
（効果）スリットと光検出器をほぼ同じ高さに出来るので、ヘッド−スケールギャップが変化したとしても光検出器上に投影される明暗パターンのピッチが変化しない構成ができる。さらに、エッチング部が単なる貫通孔なので、凹部に光源を配置する場合と比べ、底面に電極を設けるのに技術も必要ないし、光源の高さを安定に形成する必要もない。
【０２２８】
なお、前項４の詳細については本発明の少なくとも第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２２９】
５． 前記スリットは前記半導体基板の表面に形成された電極パターンから前記光源に至る開口を有して前記半導体基板上に配置されており、前記開口を通して前記光源への電力供給配線が施されていることを特徴とする１または４に記載の光学式エンコーダ。
【０２３０】
（効果）光源の上下基板への配線が通常のワイヤボンディング等の技術のみにより可能となるため、生産性および低価格性に優れている。
【０２３１】
なお、前項５の詳細については本発明の少なくとも第２実施の形態に於いて述べられている。
【０２３２】
６． 前記開口は、前記スリットに形成された切り欠き部からなることを特徴とする５に記載の光学式エンコーダ。
【０２３３】
（効果）前項５とほぼ同様。加えて、スリットに切り欠きを設けることで、半導体基板上に形成する凹部または貫通孔の形状に制限を与えない構成である。
【０２３４】
なお、前項６の詳細については本発明の少なくとも第２実施の形態に於いて述べられている。
【０２３５】
７． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
半導体基板に前記光検出器とスリットとが形成されており、前記光源は前記スケールに対して前記スリットを挟んで配置され、前記半導体基板と共通の基板上に固定されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【０２３６】
（効果）スリットを光検出器と同じように半導体プロセスで作成可能なため、θ方向のずれが半導体製造レベルで安定化する。また、光検出器とスリットの高さもほぼ等しく出来る。さらに特別なプロセスを用いずにスリットまで形成できる。
【０２３７】
なお、前項７の詳細については本発明の少なくとも第４実施の形態に於いて述べられている。
【０２３８】
８． 前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とからなることを特徴とする７に記載の光学式エンコーダ。
【０２３９】
（効果）スリット開口部にシリコン酸化膜などが有ると光学特性が安定でないため、散乱光成分が大きくなったり膜厚分布などにより屈折などがおこる場合がある。また、透光膜の厚さを光の波長の数分の一以下のレベルで制御しないと、膜厚により反射光の強度が著しく強められたり弱められたりする場合があるが、これは貫通孔を用いることにより克服可能である。
【０２４０】
なお、前項８の詳細については本発明の少なくとも第４実施の形態に於いて述べられている。
【０２４１】
９． 前記スリットは前記半導体基板上に形成された金属膜からなることを特徴とする８に記載の光学式エンコーダ。
【０２４２】
（効果）配線パターン用金属等により通常の半導体プロセスでスリットを製造可能である。このため、スリット製造のためのプロセスがほとんど必要ない。
【０２４３】
なお、前項９の詳細については本発明の少なくとも第４実施の形態に於いて述べられている。
【０２４４】
１０． 前記金属膜のスケール側および／または光源側に補強部材を設けたことを特徴とする９に記載の光学式エンコーダ。
【０２４５】
（効果）プロセス中およびエンコーダ使用中、スリットが断線したり、撓んだりする可能性が低くなる。
【０２４６】
なお、前項１０の詳細については本発明の少なくとも第５実施の形態に於いて述べられている。
【０２４７】
１１． 前記金属膜の、前記光源側に配置された前記補強部材は透光性を有する部材であり、前記補強部材の膜厚は、前記光源から出射される光ビームの反射率を軽減するように決められていることを特徴とする１０に記載の光学式エンコーダ。
【０２４８】
（効果）スリットにより反射された光ビームが、光源に戻ったり光検出器に入射したりすることがなくなる。
【０２４９】
なお、前項１１の詳細については本発明の少なくとも第６実施の形態に於いて述べられている。
【０２５０】
１２． 前記光源から出射される光ビームの波長をλ、前記透光性を有する部材の屈折率をｎ、ｋを整数とした場合、前記補強部材の膜厚は（（１／４＋ｋ／２）λ）／ｎで表わされることを特徴とする１１に記載の光学式エンコーダ。
【０２５１】
（効果）スリットにより反射された光ビームが、光源に戻ったり光検出器に入射したりすることがなくなる。
【０２５２】
なお、前項１２の詳細については本発明の少なくとも第６実施の形態に於いて述べられている。
【０２５３】
１３． 前記補強部材はポリイミド膜または酸化シリコン膜または窒化シリコン膜であることを特徴とする１２に記載の光学式エンコーダ。
【０２５４】
（効果）ポリイミド膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜はいずれも半導体プロセスにおいて使用しやすい材料であり、比較的容易に形成できる。ポリイミドは特に強靭である。
【０２５５】
なお、前項１３の詳細については本発明の少なくとも第５実施の形態に於いて述べられている。
【０２５６】
１４． 前記スリットの前記遮光部材は、前記半導体基板の一部により形成されていることを特徴とする８に記載の光学式エンコーダ。
【０２５７】
（効果）半導体基板のエッチングで遮光部材を形成することにより、強度を確保でき、かつ特別なプロセスが必要ない。
【０２５８】
なお、前項１４の詳細については本発明の少なくとも第４実施の形態に於いて述べられている。
【０２５９】
１５． 前記半導体基板上に、前記スリットを挟んで複数の光検出器が配置されていることを特徴とする１から１４のいずれか１つに記載の光学式エンコーダ。
【０２６０】
（効果）同じ光源からの光ビームを用いて複数の信号要素を検出する事が可能となるため、小型低価格可能である。またスリットを挟んで対称とすれば、環境変化などによる光学的な変化などもほぼ等しくなる。
【０２６１】
なお、前項１５の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０２６２】
１６． 前記複数の光検出器は、複数のスケールトラックにより変調された、複数の信号光の強度変化を検出する事を特徴とする１５に記載の光学式エンコーダ。
【０２６３】
（効果）複数のトラックからの信号を検出することが可能となる。例えば、ＡＢ相とＺ相の他に、バーニア型エンコーダやアブソリュートエンコーダなどが考えられる。
【０２６４】
なお、前項１６の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０２６５】
１７． 前記複数のスケールトラックは、前記スケールの移動方向に周期的に変化する光学パターンである周期的トラックと、前記スケール上に形成された基準位置パターンである基準位置トラックとを含むことを特徴とする１６に記載の光学式エンコーダ。
【０２６６】
（効果）一つの光源でＡＢ相とＺ相を検出可能となるため、より小型で低価格なエンコーダを提供出来る。
【０２６７】
なお、前項１７の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０２６８】
１８． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する反射型の光学式エンコーダであって、
前記光検出器は、それぞれ別々の半導体基板上に形成された少なくとも二つの光検出器により構成され、前記少なくとも二つの光検出器は共通の基板上に、それぞれの受光面が前記スケール面に対向するように配置され、前記光源は、前記少なくとも二つの光検出器の間の前記共通の基板上に固定されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【０２６９】
（効果）光源の大きさが大きくなってもＰＩＣを大きくする必要がないので、ＰＩＣの単価を低減できる。また、ＡＢ相のみ、Ｚ相のみというニーズにも応えられると共に、様々なバリエーション展開が可能となる。
【０２７０】
なお、前項１８の詳細については本発明の少なくとも第７実施の形態に於いて述べられている。
【０２７１】
１９． 前記少なくとも二つの光検出器は略同じ厚さであり、前記光源と前記スケールとの間に、前記少なくとも二つの光検出器に跨ってスリットを配置したことを特徴とする１８記載の光学式エンコーダ。
【０２７２】
（効果）スリットを取り付ける部材を用意する必要がなく、光検出器とスケールとスリットが略平行になるように構成することが容易である。
【０２７３】
なお、前項１９の詳細については本発明の少なくとも第７実施の形態に於いて述べられている。
【０２７４】
２０． 前記少なくとも二つの光検出器は、少なくとも二つのスケールトラックにより変調された、少なくとも二つの信号光の強度変化を検出する事を特徴とする１９に記載の光学式エンコーダ。
【０２７５】
（効果）複数のトラックからの信号を検出することが可能となる。例えば、ＡＢ相とＺ相の他に、バーニア型エンコーダやアブソリュートエンコーダなどが考えられる。
【０２７６】
なお、前項２０の詳細については本発明の少なくとも第７実施の形態に於いて述べられている。
【０２７７】
２１． 前記少なくとも二つのスケールトラックは、前記スケールの移動方向に周期的に変化する光学パターンである周期的トラックと、前記スケール上に形成された基準位置パターンである基準位置トラックとを含んでいることを特徴とする２０に記載の光学式エンコーダ。
【０２７８】
（効果）一つの光源でＡＢ相とＺ相を検出可能となるため、より小型で低価格なエンコーダを提供出来る。
【０２７９】
なお、前項２１の詳細については本発明の少なくとも第７実施の形態に於いて述べられている。
【０２８０】
２２． 前記スリットは、前記光源から出射される光ビームの波長に対して透光性を有する透明部材上に、前記光源から出射される光ビームの波長に対して遮光性を有する遮光部材により光学パターンを形成したものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つまたは１８から２１のいずれか１つに記載の光学式エンコーダ。
【０２８１】
（効果）本構成のスリットは取り扱いも容易で量産向きであるうえ、光学特性も比較的安定である。
【０２８２】
なお、前項２２の詳細については本発明の少なくとも第１または第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２８３】
２３． 前記透明部材は、ガラス部材であることを特徴とする２２に記載の光学式エンコーダ。
【０２８４】
（効果）ガラス部材は比較的低価格でありながら光学特性や、スリットのピッチ精度などの点で優れているため、比較的高性能が期待できる。
【０２８５】
なお、前項２３の詳細については本発明の少なくとも第１または第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２８６】
２４． 前記透明部材は、ポリエチレンテレフタレートまたは光透過性を有する樹脂材料であることを特徴とする２２に記載の光学式エンコーダ。
【０２８７】
（効果）ＰＥＴは、樹脂部材の中では比較的熱膨張などが小さく、また低価格である。また、スリットは印刷等でも形成可能であるため、より低価格が期待できる。
【０２８８】
なお、前項２４の詳細については本発明の少なくとも第１または第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２８９】
２５． 前記スリット上に形成された光学パターン面は前記光源に面していることを特徴とする１乃至６のいずれか１つまたは１８乃至２４のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０２９０】
（効果）光検出器とスリット面がスケールに対してほぼ同じ高さとなるため、明暗パターンのピッチがヘッド−スケールギャップの影響を受けにくい。
【０２９１】
なお、前項２５の詳細については本発明の少なくとも第２実施の形態に於いて述べられている。
【０２９２】
２６． 前記スリットは、前記光源から出射される光ビームの波長に対して遮光性を有する遮光部材をスリット状に成型して形成されることを特徴とする１乃至６のいずれか一つまたは１８乃至２４のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０２９３】
（効果）本構成のスリットは低価格で量産容易である。しかも取り扱いも容易で安定なスリット特性を有するため、低価格化が容易となる。
【０２９４】
なお、前項２６の詳細については本発明の少なくとも第１または第３実施の形態に於いて述べられている。
【０２９５】
２７． 前記遮光部材は金属材料であることを特徴とする２６に記載の光学式エンコーダ。
【０２９６】
（効果）貫通型のエッチングスリットとしては、パターン精度や薄さなどの点で優れている。
【０２９７】
なお、前項２７の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０２９８】
２８． 前記遮光部材は樹脂材料であることを特徴とする２６に記載の光学式エンコーダ。
【０２９９】
（効果）樹脂成形等により形成可能であるため、特に量産性と低価格化に優れている。
【０３００】
なお、前項２８の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３０１】
２９． 前記スリットと、前記光検出器上に配置されるインデックススケールとが共通部材上に形成されていることを特徴とする１、４、５、６、または１９乃至２８のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３０２】
（効果）光源スリットと、光検出器用スリットを同時に製造、配置出来るため、より低価格化が可能である。さらに、両スリット間の位置ズレ（特にθずれ）はスリットパターン形成レベルであるため、より高精度な検出が可能となる。
【０３０３】
なお、前項２９の詳細については本発明の少なくとも第８実施の形態に於いて述べられている。
【０３０４】
３０． 前記光検出器の受光部周辺には遮光部材が配置され、前記スリットと、前記受光部周辺の遮光部材とが共通の部材上に形成されていることを特徴とする１、４乃至１３のいずれか一つ、または１５乃至１７のいずれか一つ、または１９乃至２９のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３０５】
（効果）スリット周辺からの漏れ光や、光検出器の周辺への入射光の影響を改善出来る。
【０３０６】
なお、前項３０の詳細については本発明の少なくとも第８実施の形態に於いて述べられている。
【０３０７】
３１． 前記光検出器が形成された前記半導体基板の、前記光源から出射される光ビームが直接照射される領域の少なくとも一部に遮光部材が形成されていることを特徴とする１乃至３０のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３０８】
（効果）半導体基板端面およびエッチング面から入射した光ビームによる電子−ホール対が光検出器に入射するのを防ぐことが可能となる。
【０３０９】
なお、前項３１の詳細については本発明の少なくとも第９実施の形態に於いて述べられている。
【０３１０】
３２． 前記半導体基板上に形成された前記凹部または前記貫通孔部の壁面の少なくとも一部に遮光部材を設けたことを特徴とする１乃至１７のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３１１】
（効果）光源から直接基板に入射した光ビームによる電子−ホール対が光検出器に入射するのを防ぐことが可能となる。
【０３１２】
なお、前項３２の詳細については本発明の少なくとも第８実施の形態に於いて述べられている。
【０３１３】
３３． 前記複数の半導体基板の、前記光源から出射された光ビームが直接照射される領域の少なくとも一部に、遮光部材を設けたことを特徴とする１８乃至３０のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３１４】
（効果）光源から直接基板に入射した光ビームによる電子−ホール対が光検出器に入射するのを防ぐことが可能となる。
【０３１５】
なお、前項３３の詳細については本発明の少なくとも第９実施の形態に於いて述べられている。
【０３１６】
３４． 前記光源が可干渉光源であり、前記スリット、前記スケールおよび前記光検出器が、いわゆるタルボットイメージを検出可能に配置されたことを特徴とする１、４乃至１７のいずれか一つ、または１９乃至３３のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３１７】
（効果）本構成は、スリットと光検出器の高さをほぼ等しく出来るため、タルボットイメージをより安定に形成する事が可能であると共に、最も小型なヘッドを提供する事が可能である。
【０３１８】
なお、前項３４の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３１９】
３５． 前記光検出器は、前記光源から出射された光ビームが前記スケールにより変調され、前記光検出器上に投影される明暗パターンの所定の位相部分を検出可能に構成されたことを特徴とする１乃至３４のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３２０】
（効果）光検出器が明暗パターンを検出可能である。
【０３２１】
なお、前項３５の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３２２】
３６． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍の位置にあることを特徴とする１、４乃至１７のいずれか一つ、または１９乃至３５のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３２３】
（効果）このような配置関係によれば複数のスリットでタルボットイメージを得ることが出来る。
【０３２４】
なお、前項３６の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３２５】
３７． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは、ｋを整数として、前記スケールピッチの、略ｋ×（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍であることを特徴とする１、４から１７のいずれか一つ、または１９乃至３３のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３２６】
（効果）本構成によれば、ＬＥＤでもタルボットイメージを形成させることが可能である。
【０３２７】
なお、前項３７の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３２８】
３８． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記光検出器は、前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１）倍の周期を有する光強度パターンの所定の位相部分を検出可能であることを特徴とする１乃至３７のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３２９】
（効果）反射型のタルボットイメージに合致したエンコーダの形成が可能になる。
【０３３０】
なお、前項３８の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３３１】
３９． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記光検出器は、ｋを整数として、前記スケールピッチの、略ｋ×（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１）倍の周期を有する光強度パターンの所定の位相部分を検出可能であることを特徴とする１乃至３８のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３３２】
（効果）タルボットイメージで反射型であり、スリットとフォトディテクタが略同じ平面上に配置されているエンコーダの形成が可能になる。
【０３３３】
なお、前項３９の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３３４】
４０． 前記半導体基板には、電気回路が集積されていることを特徴とする１乃至３９のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３３５】
（効果）フォトディテクタと電気回路を一体で製造可能であるため、より小型、低価格化が可能となり、部品点数などを少なくすることが可能である。
【０３３６】
なお、前項４０の詳細については本発明の少なくとも第１から第４の実施の形態に於いて述べられている。
【０３３７】
４１． 前記電気回路は、信号処理回路および／または光源ドライブ回路であることを特徴とする４０に記載の光学式エンコーダ。
【０３３８】
（効果）信号処理回路および／または光源ドライブ回路をＰＤと一体で製造可能となるため、より小型、低価格化が可能となり、部品点数などを少なくすることが可能となる。
【０３３９】
なお、前項４１の詳細については本発明の少なくとも第１から第４実施の形態に於いて述べられている。
【０３４０】
４２． 前記光源と前記半導体基板は共通の基板上に固定されており、前記基板の前記光源が配置される部分は、前記半導体基板が固定される部分とは異なる高さとなっていることを特徴とする２乃至４１のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３４１】
（効果）本構成によれば、光源の高さが薄かったり厚すぎたりする場合にも対処できる。
【０３４２】
なお、前項４２の詳細については本発明の少なくとも第３実施の形態に於いて述べられている。
【０３４３】
４３． 前記半導体基板の、前記光源が配置される部分は前記半導体基板の固定される部分に対して凹部であることを特徴とする４２に記載の光学式エンコーダ。
【０３４４】
（効果）シリコン基板はＩＣ回路形成技術やフォトディテクタ形成技術、基板エッチング技術などが確立されており、比較的容易に上記構成を形成する事が可能となる。
【０３４５】
なお、前項４３の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３４６】
４４． 前記スリットと前記光検出器の受光部は、略同一平面上に形成されていることを特徴とする１乃至４３のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３４７】
（効果）本構成によれば、スケールのピッチに対し、スリットピッチも光検出器のピッチもスケールピッチの略２倍とすることが可能となり、容易に設計出来るようになると共に、スケールとエンコーダヘッド間の距離、いわゆるギャップが変化した場合においても、スリットピッチと光検出器のピッチが変化しないため、ギャップ変動に強い、より安定したエンコーダを提供することが可能となる。
【０３４８】
なお、前項４４の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３４９】
４５． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、ｚ１とｚ２が略等しく構成されていることを特徴とする１乃至４４のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
【０３５０】
（効果）本構成によれば、スケールのピッチに対し、スリットピッチも光検出器のピッチもスケールピッチの略２倍とすることが可能となり、容易に設計出来るようになると共に、スケールとエンコーダヘッド間の距離、いわゆるギャップが変化した場合においても、スリットピッチと光検出器のピッチが変化しないため、ギャップ変動に強い、より安定したエンコーダを提供することが可能となる。
【０３５１】
なお、前項４５の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３５２】
４６． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
前記光源と、前記光検出器とは、前記光源の光ビーム出射部の高さと、前記光検出器の高さが同一となるように、半導体基板上に形成されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【０３５３】
（効果）光源の光ビーム出射部の高さと、光検出器の高さが同一なので、センサヘッドとスケール間のギャップを一定に保つことができ、これによってセンサの小型化を計ることができる。
【０３５４】
なお、前項４６の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３５５】
４７． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と凹部が形成されており、前記光源は前記半導体基板上の凹部に配置され、さらに、前記凹部上にスリットが配置されており、前記光源から出射された光ビームは前記スリットを通過した後に前記スケールを照射する光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に形成された前記凹部に前記光源を固定する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記スリットを前記半導体基板に取り付ける工程と、
を有することを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。
【０３５６】
（効果）本構成の光学式エンコーダを効率よく製造する事が出来る。
【０３５７】
なお、前項４７の詳細については本発明の少なくとも第１実施の形態に於いて述べられている。
【０３５８】
４８． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と貫通孔部を有し、前記光源は、前記貫通孔部の内部に配置されている光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に貫通孔部を形成する工程と、
前記半導体基板とは別の新たな基板に前記光源を固定する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記半導体基板の貫通孔部の内部に前記光源が配置されるように、前記貫通孔部が形成された半導体基板を、前記新たな基板に固定する工程と
を有する光学式エンコーダの製造方法。
【０３５９】
（効果）本構成の光学式エンコーダを効率よく製造する事が出来る。
【０３６０】
なお、前項４８の詳細については本発明の少なくとも第３、第４実施の形態に於いて述べられている。
【０３６１】
４９． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と貫通孔部を有し、前記光源は、前記貫通孔部の内部に配置されており、前記半導体基板の貫通孔部上にスリットが配置されており、前記スリットは前記半導体基板表面に形成された電極パターンから前記光源に至る開口を有して前記半導体基板上に配置されており、前記開口を通して前記光源への電力供給配線が施されている光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に貫通孔部を形成する工程と、
前記半導体基板とは別の新たな半導体基板に前記光源を固定する工程と、
前記半導体基板の貫通孔部に前記光源が配置されるように、前記貫通孔部が形成された半導体基板を、前記新たな半導体基板に固定する工程と、
前記貫通孔部に前記スリットを配置する工程と、
前記光源への電気配線を行う工程と、
を有することを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。
【０３６２】
（効果）本構成の光学式エンコーダを効率よく製造する事が出来る。
【０３６３】
なお、前項４９の詳細については本発明の少なくとも第２実施の形態に於いて述べられている。
【０３６４】
５０． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板に前記光検出器とスリットが形成されており、前記光源は前記スケールに対し前記スリットを挟んで配置され、前記半導体基板と共通の基板上に固定されており、さらに、前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とにより形成されている光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板上に光検出器を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面から、前記スリットが配置される部分をエッチングする工程と、前記スリットを形成する工程と、を有し、
前記スリットを形成する工程は、前記スリットの透光部分を貫通させる工程を含むことを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。
【０３６５】
（効果）上記構成の光学式エンコーダを効率よく製造する事が出来る。
【０３６６】
なお、前項５０の詳細については本発明の少なくとも第４実施の形態に於いて述べられている。
【０３６７】
５１． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
前記光検出器は、それぞれ別々の半導体基板上に形成された少なくとも二つの光検出器により構成され、前記少なくとも二つの光検出器は共通の基板上に、それぞれの受光面が前記スケール面に対向するように配置され、前記光源は、前記少なくとも二つの光検出器の間の前記共通の基板上に固定されている光学式エンコーダの製造方法であって、
半導体基板に前記光源を固定する工程と、
前記半導体基板上に固定された光源に隣接させて複数の半導体基板を配置する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記半導体基板上の、前記光検出器が形成された面に前記スリットを配置させる工程と、を有しており、
前記スリットは前記基板上に配置された複数の半導体基板のうちの少なくとも二つと接していることを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。
【０３６８】
（効果）上記構成の光学式エンコーダを効率よく製造する事が出来る。
【０３６９】
なお、前項５１の詳細については本発明の少なくとも第７実施の形態に於いて述べられている。
【０３７０】
５２． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と貫通孔部を有し、前記光源は、前記貫通孔部の内部に配置されており、前記半導体基板の貫通孔部上にスリットが配置されており、前記光源から出射された光ビームは前記スリットを通過した後に前記スケールを照射する光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３７１】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３７２】
なお、前項５２の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３７３】
５３． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板に前記光検出器とスリットが形成されており、前記光源は前記スケールに対し前記スリットを挟んで配置され、前記半導体基板と共通の基板上に固定されており、前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とにより形成された反射型の光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３７４】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３７５】
なお、前項５３の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３７６】
５４． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
前記光検出器は、それぞれ別々の半導体基板上に形成された少なくとも二つの光検出器により構成され、前記少なくとも二つの光検出器は共通の基板上に、それぞれの受光面が前記スケール面に対向するように配置され、前記光源は、前記少なくとも二つの光検出器の間の前記共通の基板上に固定されており、前記少なくとも二つの光検出器は略同じ厚さであり、前記光源と前記スケールとの間に、前記少なくとも二つの光検出器に跨ってスリットを配置した光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３７７】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３７８】
なお、前項５４の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３７９】
５５． 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍の位置に開口していることを特徴とする５２乃至５４のいずれか一つに記載の光学レンズモジュール。
【０３８０】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３８１】
なお、前項５５の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３８２】
５６． 前記スリットと前記光検出器の受光部は、略同一平面上に形成されていることを特徴とする５２乃至５５のいずれか一つに記載の光学レンズモジュール。
【０３８３】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３８４】
なお、前項５６の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３８５】
５７． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と凹部が形成されており、前記光源は前記半導体基板上の凹部に配置され、さらに、前記凹部上にスリットが配置されており、前記光源から出射された光ビームは前記スリットを通過した後に前記スケールを照射する光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に形成された凹部に前記光源を固定する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記スリットを前記半導体基板に取り付ける工程と、を有する製造方法を用いて製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３８６】
（構成）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３８７】
なお、前項５７の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３８８】
５８． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板上に前記光検出器と貫通孔部を有し、前記光源は、前記貫通孔部の内に配置されている光学式エンコーダ製造方法であって、
前記半導体基板に貫通孔を形成する工程と、
前記半導体基板とは別の新たな基板に前記光源を固定する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記貫通孔を有する半導体基板の貫通孔部の内部に光源が配置されるように前記半導体基板を前記新たな基板に固定する工程と、を有する製造方法を用いて製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３８９】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３９０】
なお、前項５８の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３９１】
５９． 光源と、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有し、
さらに半導体基板に前記光検出器とスリットが形成されており、前記光源は前記スケールに対し前記スリットを挟んで配置され、前記半導体基板と共通の基板上に固定されており、さらに、前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とにより形成されている光学式エンコーダに用いられる半導体基板の製造方法であって、
半導体基板上に光検出器を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面から、前記スリットが配置される部分をエッチングする工程と、
前記スリットを形成する工程と、を有し、前記スリットを形成する工程は、前記スリットの透光部分を貫通させる工程を含む製造方法により製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
【０３９２】
（効果）各レンズ群の位置関係を精密に測定することが可能となる。
【０３９３】
なお、前項５９の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３９４】
６０． 前記移動レンズはフォーカス位置を制御するためのレンズであることを特徴とする５２乃至５９のいずれか一つに記載の光学レンズモジュール。
【０３９５】
（効果）フォーカス位置を制御するためのレンズ群の位置を正確に知ることが可能となる。
【０３９６】
なお、前項６０の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０３９７】
６１． 前記移動レンズは、複数のレンズ要素により構成されたレンズ群であることを特徴とする６０に記載の光学レンズモジュール。
【０３９８】
（効果）フォーカス位置を制御するためのレンズ群の位置を正確に知ることが可能となる。
【０３９９】
なお、前項６１の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０４００】
６２． 前記複数のレンズ要素は互いに所定の関係に従って可動する事を特徴とする６１に記載の光学レンズモジュール。
【０４０１】
（効果）フォーカス位置を制御するためのレンズ群の位置を正確に知ることが可能となる。
【０４０２】
なお、前項６２の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０４０３】
６３． 前記レンズモジュールは、その像倍率が連続的に変更可能なズームレンズモジュールであり、前記移動レンズはレンズの像倍率を制御するためのレンズであることを特徴とする５２乃至６２のいずれか一つに記載の光学レンズモジュール。
【０４０４】
（効果）ズーム倍率を制御するためのレンズ群の位置を正確に知ることが可能となる。
【０４０５】
なお、前項５６の詳細については本発明の少なくとも第１０実施の形態に於いて述べられている。
【０４０６】
【発明の効果】
本発明によれば、光ビームの強度を安定化することができ、かつ、センサの小型化を可能にした光学式エンコーダ及びその製造方法並びに光学レンズモジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す図である。
【図２】光検出器の配置の一例を説明するための図である。
【図３】第１実施の形態の変形例を示す図である。
【図４】スリット１００が開口部１０４を有する第２実施の形態の構成を示す図である。
【図５】（ａ）は、図４のＡ−Ａ’断面を表した図であり、（ｂ）は第２実施の形態の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施の形態の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第３実施の形態の光学式エンコーダの構成を示す図である。
【図８】本発明の第３実施の形態の変形例を示す図である。
【図９】本発明の第４実施の形態の光学式エンコーダの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施の形態の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の第４実施の形態の変形例を示す図である。
【図１２】本発明の第５、第６実施の形態に用いられる半導体基板５の上面図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ’断面を示す図である。
【図１４】本発明の第５実施の形態の変形例を示す図である。
【図１５】本発明の第７実施の形態の光学式エンコーダの構成を示す図（断面図）である。
【図１６】本発明の第７実施の形態の光学式エンコーダの構成を示す図（上面図）である。
【図１７】本発明の第８実施の形態の光学式エンコーダの構成を示す上面図である。
【図１８】本発明の第８実施の形態の変形例を示す図である。
【図１９】本発明の第９実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す図である。
【図２０】本発明の第９実施の形態の変形例を示す図である。
【図２１】本発明の第９実施の形態の変形例を示す図である。
【図２２】光検出器の具体的な構成を示す図である。
【図２３】本発明の第３実施の形態の変形例を示す図である。
【図２４】本発明の第１１実施の形態を説明するための図である。
【図２５】本発明の第１０実施の形態を説明するための図である。
【図２６】本発明の第１０実施の形態の変形例を説明するための図である。
【図２７】本発明の第１０実施の形態の変形例を説明するための図である。
【図２８】本発明の第１実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２９】本発明の第３実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３０】本発明の第２実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３１】本発明の第４実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３２】本発明の第７実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３３】第一の従来技術として、代表的な光学式エンコーダについて説明するための図である。
【図３４】各構成パラメータの定義を説明するのに用いられる図である。
【図３５】センサヘッドからの出力信号の波形を示す図である。
【図３６】第二の従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１…光源、２…スケール、３…光検出器、５…半導体基板、１００…スリット、１０２…開口部、１１０…凹部。
Claims (52)
- 光源と、前記光源から出射された光ビームの所定の部分を透過するスリットと、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スリットを透過し、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する、いわゆる３重スリット型の光学式エンコーダであって、
半導体基板上に、前記光検出器と、前記光源の高さよりも深い空隙部が、前記半導体基板の凹部として形成されており、前記光源は前記半導体基板上の底面に配置され、さらに、前記半導体基板の前記光検出器が形成された面に、前記半導体基板とは別体のスリットが配置されていることを特徴とする光学式エンコーダ。 - 光源と、前記光源から出射された光ビームの所定の部分を透過するスリットと、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スリットを透過し、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する、いわゆる３重スリット型の光学式エンコーダであって、
半導体基板上に、前記光検出器と、前記光源の高さよりも深い空隙部が、前記光検出器が形成された面から対向する面に向けて開口された貫通孔部として形成されており、前記光源は、前記半導体基板の貫通孔部の内部に配置され、前記光源と前記半導体基板は、共通の基板上に固定されており、前記貫通孔の前記光検出器が形成された面に、前記半導体基板とは別体に形成されたスリットが配置されていることを特徴とする光学式エンコーダ。 - 前記スリットは前記半導体基板の表面に形成された電極パターンから前記光源に至る開口を有して前記半導体基板上に配置されており、前記開口を通して前記光源への電力供給配線が施されていることを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットは前記半導体基板の表面に形成された電極パターンから前記光源に至る開口を有して前記半導体基板上に配置されており、前記開口を通して前記光源への電力供給配線が施されていることを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダ。
- 前記開口は、前記スリットに形成された切り欠き部からなることを特徴とする請求項３または４に記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットは遮光部材により形成された遮光部と、貫通された透光部とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式エンコーダ。
- 前記半導体基板上に、前記スリットを挟んで複数の光検出器が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学式エンコーダ。
- 前記複数の光検出器は、複数のスケールトラックにより変調された、複数の信号光の強度変化を検出することを特徴とする請求項７に記載の光学式エンコーダ。
- 前記複数のスケールトラックは、前記スケールの移動方向に周期的に変化する光学パターンである周期的トラックと、前記スケール上に形成された基準位置パターンである基準位置トラックとを含むことを特徴とする請求項８に記載の光学式エンコーダ。
- 光源と、前記光源から出射された光ビームの所定の部分を透過するスリットと、前記光源に対して相対的に移動し周期的な光学パターンを有するスケールと、前記光源から出射され、前記スリットを透過し、前記スケールによって反射および変調された光ビームの強度パターンの変化を検出可能な光検出器とを有する、いわゆる３重スリット型の光学式エンコーダであって、
半導体基板は、それぞれが光検出器を有する、少なくとも二つの基板に分離されており、前記少なくとも二つの半導体基板は共通の基板上に、それぞれの受光面が前記スケール面に対向するように配置され、前記光源は、前記少なくとも二つの光検出器の間の、前記 光源の高さよりも深い空隙部に配置され、前記少なくとも二つの半導体基板は略同じ厚さであり、前記半導体基板とは別体に形成されたスリットが、前記少なくとも二つの光検出器に橋を架けるように配置されていることを特徴とする光学式エンコーダ。 - 前記少なくとも二つの光検出器は、少なくとも二つのスケールトラックにより変調された、少なくとも二つの信号光の強度変化を検出することを特徴とする請求項１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記少なくとも二つのスケールトラックは、前記スケールの移動方向に周期的に変化する光学パターンである周期的トラックと、前記スケール上に形成された基準位置パターンである基準位置トラックとを含んでいることを特徴とする請求項１１に記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットは、前記光源から出射される光ビームの波長に対して透光性を有する透明部材上に、前記光源から出射される光ビームの波長に対して遮光性を有する遮光部材により光学パターンを形成したものであることを特徴とする請求項１，２または１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記透明部材は、ガラス部材であることを特徴とする請求項１３に記載の光学式エンコーダ。
- 前記透明部材は、ポリエチレンテレフタレートまたは光透過性を有する樹脂材料であることを特徴とする請求項１３に記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリット上に形成された光学パターン面は前記光源に面していることを特徴とする請求項１３に記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットは、前記光源から出射される光ビームの波長に対して遮光性を有する遮光部材をスリット状に成型して形成されることを特徴とする請求項１、２または１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記遮光部材は金属材料であることを特徴とする請求項１７に記載の光学式エンコーダ。
- 前記遮光部材は樹脂材料であることを特徴とする請求項１７に記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットと、前記光検出器上に配置されるインデックススケールとが共通部材上に形成されていることを特徴とする請求項１、２または１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記光検出器の受光部周辺には遮光部材が配置され、前記スリットと、前記受光部周辺の遮光部材とが共通の部材上に形成されていることを特徴とする請求項１、２または１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記光検出器が形成された前記半導体基板の、前記光源から出射される光ビームが直接照射される領域の少なくとも一部に遮光部材が形成されていることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
- 前記半導体基板上に形成された前記凹部または前記貫通孔部の壁面の少なくとも一部に遮光部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の光学式エンコーダ。
- 前記複数の半導体基板の、前記光源から出射された光ビームが直接照射される領域の少なくとも一部に、遮光部材を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記光検出器は、前記光源から出射された光ビームが前記スケールにより変調され、前記光検出器上に投影される明暗パターンの所定の位相部分を検出可能に構成されたことを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍の位置にあることを特徴とする請求項１、２または１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは、ｋを整数として、前記スケールピッチの、略ｋ×（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍であることを特徴とする請求項１、２または１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記光検出器は、前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１）倍の周期を有する光強度パターンの所定の位相部分を検出可能であることを特徴とする請求項１，２または１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記光検出器は、ｋを整数として、前記スケールピッチの、略ｋ×（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ１）倍の周期を有する光強度パターンの所定の位相部分を検出可能であることを特徴とする請求項１、２または１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記半導体基板には、電気回路が集積されていることを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
- 前記電気回路は、信号処理回路および／または光源ドライブ回路であることを特徴とする請求項３０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記光源と前記半導体基板は共通の基板上に固定されており、前記基板の前記光源が配置される部分は、前記半導体基板が固定される部分とは異なる高さとなっていることを特徴とする請求項２または１０に記載の光学式エンコーダ。
- 前記半導体基板の、前記光源が配置される部分は前記半導体基板の固定される部分に対して凹形状であることを特徴とする請求項３２に記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットと前記光検出器の受光部は、略同一平面上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３３のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
- 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、ｚ１とｚ２が略等しく構成されていることを特徴とする請求項１乃至３４のいずれか一つに記載の光学式エンコーダ。
- 請求項１に記載の光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に形成された前記凹部に前記光源を固定する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記電気配線を施す工程後に、前記スリットを前記半導体基板に取り付ける工程と、
を有することを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。 - 請求項２に記載の光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に貫通孔部を形成する工程と、
前記半導体基板とは別の新たな基板に前記光源を固定する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記電気配線を施す工程の後に、前記半導体基板の貫通孔部の内部に前記光源が配置されるように、前記貫通孔部が形成された半導体基板を、前記新たな基板に固定する工程と、
前記半導体基板の、前記貫通孔部上に、蓋をするように前記スリットを取り付ける工程を有することを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。 - 請求項４に記載の光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板上に貫通孔部を形成する工程と、
前記半導体基板とは別の新たな半導体基板に前記光源を固定する工程と、
前記半導体基板の貫通孔部に前記光源が配置されるように、前記貫通孔部が形成された反動他基板を、前記新たな半導体基板に固定する工程と、
前記貫通孔部に前記スリットを配置する工程と、
前記スリットを配置する工程の後に、前記光源への電気配線を行う工程と、
を有することを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。 - 請求項１０に記載の光学式エンコーダの製造方法であって、
前記基板に前記光源を固定する工程と、
前記基板上に固定された光源に隣接させて複数の半導体基板を配置する工程と、
前記光源に電気配線を施す工程と、
前記半導体基板上の、前記光検出器が形成された面に前記スリットを配置する工程と、
を有しており、
前記スリットは前記基板上に配置された複数の半導体基板のうち少なくとも二つと接していることを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。 - 請求項２に記載の光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
- 請求項１に記載の光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
- 請求項１０に記載の光学式エンコーダを用いて、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
- 前記スリットから前記スケールまでの距離をｚ１、前記スケールから前記光検出器の受光面までの距離をｚ２としたときに、前記スリットの開口部のピッチは前記スケールピッチの、略（（ｚ１＋ｚ２）／ｚ２）倍の位置にあることを特徴とする請求項４０乃至４２のいずれか一つに記載の光学レンズモジュール。
- 前記スリットと前記光検出器の受光部は、略同一平面上に形成されていることを特徴とする請求項４０乃至４２のいずれか一つに記載の光学レンズモジュール。
- 請求項３６に記載の製造方法を用いて製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
- 請求項３７に記載の製造方法を用いて製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
- 請求項３９に記載の製造方法により製造された光学式エンコーダにより、移動レンズの位置検出を行うことを特徴とする光学レンズモジュール。
- 前記移動レンズはフォーカス位置を制御するためのレンズであることを特徴とする請求項４０から請求項４７のいずれか１つに記載の光学レンズモジュール。
- 前記移動レンズは、複数のレンズ要素により構成されたレンズ群であることを特徴とする請求項４８記載の光学レンズモジュール。
- 前記複数のレンズ要素は互いに所定の関係に従って可動することを特徴とする請求項４９に記載の光学レンズモジュール。
- 前記レンズモジュールは、その像倍率が連続的に変更可能なレンズモジュールであり。前記移動レンズはレンズの像倍率を制御するためのレンズであることを特徴とする請求項４０から請求項５０のいずれか１つに記載の光学レンズモジュール。
- 請求項３に記載の光学式エンコーダの製造方法であって、
前記半導体基板に前記凹部を形成する工程と、
前記半導体基板の前記凹部内に前記光源を配置する工程と、
前記凹部に前記スリットを配置する工程と、
前記スリットを配置する工程の後に、前記光源への電気配線を行う工程と、
を有することを特徴とする光学式エンコーダの製造方法。
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