[发明专利]相位光栅及其制造、光学编码器及其应用电动机和机械手

权利要求书

1.一种相位光栅，它具有基本上为矩形形状的凹部，其特征在于，其光栅深度是比通过公式：|n-n₀|×(p-d′/e)p×d′＝(λ/2)×(1+2m)，(其中，m＝0，±1，±2，…)计算得到的深度d′为更深一个规定范围内的值，所述规定范围为深度d′的百分之三至百分之五，所述深度d′取决于因相位光栅的衍射产生部分干涉的光的波长λ、相位光栅的间距长度p、相位光栅之基料的折射率n、相位光栅周围介质的折射率n₀、以及作为光栅深度与光栅凹部斜面宽度之比的形态比e。

2.一种制造相位光栅的方法，其特征在于包括：

在形成相位光栅的基料上施加并形成薄膜的步骤，

通过在薄膜上形成图形制作掩模的步骤，以及

通过该掩模在基料上蚀刻光栅的步骤，该光栅深度是比通过公式：|n-n₀|×(p-d′/e)/p×d′＝(λ/2)×(1+2m)，(其中，m＝0，±1，±2，…)计算得到的深度d′为更深一个规定范围内的值，所述规定范围为深度d′的百分之三至百分之五，所述深度d′取决于因相位光栅的衍射产生部分干涉的光的波长λ、相位光栅的间距长度p、相位光栅之基料的折射率n、相位光栅周围介质的折射率n₀、以及作为光栅深度与光栅凹部斜面宽度之比的形态比e。

3、如权利要求2所述的制造相位光栅的方法，其特征在于，所述蚀刻利用蚀刻剂进行，其蚀相位深度由蚀刻时间控制。

4.如权利要求2所述的制造相位光栅的方法，其特征在于，所述蚀刻利用蚀刻剂进行，其蚀刻深度由蚀刻剂的浓度控制。

5.如权利要求2所述的制造相位光栅的方法，其特征在于，所述蚀刻利用蚀刻剂进行，并控制与蚀刻深度有关的能量。

6.如权利要求5所述的制造相位光栅的方法，其特征在于，所述能量控制为控制温度。

7.一种制造相位光栅的方法，其特征在于，光栅深度是比通过公式：|n-n₀|×(p-d′/e)/p×d′＝(λ/2)×(1+2m)，(其中，m＝0，±1，±2，…)计算得到的深度d′为更深一个规定范围内的值，所述规定范围为深度d′的百分之三至百分之五，所述深度d′取决于因相位光栅的衍射产生部分干涉的光的波长λ、相位光栅的间距长度p、相位光栅之基料的折射率n、相位光栅周围介质的折射率n₀、以及作为光栅深度与光栅凹部斜面宽度之比的形态比e，所述光栅通过模压成型。

8.一种制造相位光栅的方法，其特征在于，光栅深度是比通过公式：|n-n₀|×(p-d′/e)/p×d′＝(λ/2)×(1+2m)，(其中，m＝0，±1，±2，…)计算得到的深度d′为更深一个规定范围内的值，所述规定范围为深度d′的百分之三至百分之五，所述深度d′取决于因相位光栅的衍射产生部分干涉的光的波长λ、相位光栅的间距长度p、相位光栅之基料的折射率n、相位光栅周围介质的折射率n₀、以及作为光栅深度与光栅凹部斜面宽度之比的形态比e，所述光栅通过注塑成型。

9.一种光学编码器，其特征在于包括：

发射具有部分干涉的光的光源，

分别具有权利要求1所述相位光栅的固定衍射板和可移动衍射板，它们设置成基本上与从光源出射的光的光轴相垂直，以及

光电检测器，接收经由固定衍射板和可移动衍射板的除0次衍射光以外的特定阶次的衍射光。

10.如权利要求9所述的光学编码器，其特征在于进一步包括：

聚焦透镜，用以将经由固定衍射板和可移动衍射板的除0次衍射光以外的特定阶次的衍射光聚焦在光电检测器的光接收部件上。

11.一种包括权利要求10所述光学编码器的电动机，其特征在于所述光学编码器用以控制该电动机。

12.一种在其驱动单元至少一个位置上包括如权利要求11所述电动机的机械手，其特征在于，所述电动机用以驱动该驱动单元。