Abstract
Position controls are very important in semiconductor manufacturing devices, machine tools, precision measuring instruments, etc. to measure the distance of movement of moving objects in minute units and the accuracy of measurement for the moving distance in these devices affect the performance of the whole devices. Therefore, in those precision instruments, a sensing device that can measure the distance of movement with high-precision resolution is required. Thus an optical encoder that has such advantages as easy digital interface, economical price, and a resolution similar to that of laser interferometers can be used. In this paper, a interferometer-type linear scale with easy digital interface and high-resolution has been set up and measured the distance of movement based on the diffraction principle. Interference signals produced in this optical setup of the linear scale have beers digitalized through fabricated photodetectors and designed signal processing circuits. A resolution of 0.5${\mu}{\textrm}{m}$ is acquired from the experimental interferometer-type linear scale without for the movement of scales any additional dividing circuits. It is shown that from this experiment a high-resolution distance measurement device can be designed by a simple optical setup.
미소 단위로 이동하는 물체의 이동 거리를 측정하기 위한 정밀 측정기기, 반도체 제조 장치, 공작기계 등의 위치 제어는 매우 중요한 요건이며, 이러한 장치들의 이동거리 측정에 대한 정확도는 전체 시스템의 성능을 좌우하게 된다. 따라서 정밀기기에서 이동 거리를 고정밀도로 측정할 수 있는 센싱 디바이스가 요구되며, 여기에는 레이저 간섭계의 분해능에 준하는 분해능을 갖고, 경제성 및 디지털 인터페이스에 대한 장점을 갖는 광학식 엔코더가 사용될 수 있다. 본 논문에서는 이동 거리를 측정하기 위해 회절 원리를 기초로한 고분해능 및 디지털 인터페이스가 용이한 간섭계형 리니어 스케일을 실험적으로 구성하였다. 그리고 이 리니어 스케일에서 발생된 간섭 신호는 제작된 광 검출기와 신호처리 회로를 통해 디지털화하였다. 그 결과 실험적으로 구성된 간섭계형 리니어 스케일은 스케일의 이동에 대하여 어떠한 분주 회로도 추가하지 않고, 단지 쉬운 광학적 구성으로 0.5$\mu\textrm{m}$의 분해능을 얻었다.