编码器制造技术

本发明专利技术涉及一种编码器。在标尺中，形成有参考检测图案和位移检测图案。检测头输出参考检测信号、相位补偿信号和位移检测信号。信号处理单元通过对相位补偿信号和参考检测信号其中之一或这两者进行放大并进行相加来生成参考信号，并且检测检测头相对于标尺的位置。复合受光光栅包括参考检测用受光光栅和被配置成相对于参考检测用受光光栅在测量方向上发生偏移的相位补偿用受光光栅。复合受光元件包括被配置为输出参考检测信号的参考检测用受光元件和被配置为输出相位补偿信号的相位补偿用受光元件。

【技术实现步骤摘要】
编码器
本专利技术涉及编码器，并且例如涉及光学线性编码器。
技术介绍
当前，作为用于测量位移的一种设备，已知有光学线性编码器。光学线性编码器包括标尺和沿着该标尺移动的检测头。标尺设置有用于检测参考位置的参考图案和用于检测标尺和检测头之间的相对位移的主图案。光学线性编码器通过在使用标尺上所形成的参考图案作为基准的情况下检测具有与主图案的间距等同的宽度的参考信号，来检测参考位置。可以通过在使用参考位置作为基准的情况下考虑到上述的位移来检测标尺和检测头之间的绝对位置关系。作为用于确定参考位置的方法，已知有使表示主图案的检测结果的主信号的相位与参考信号的相位同步的方法。例如，提出了用于将参考图案包括在主图案中以使参考信号的相位与主信号的相位同步的技术(日本特开平10-160442)。此外，公开了如下方法(专利申请的PCT国际公开的公布日文翻译(日本特表)2008-503745)：参考图案和主图案配置在相互不同的轨道中，并且使参考信号的相位与主信号的相位同步，以对围绕光入射方向的转动机械未对准进行微调整(即，微校正)。
技术实现思路
然而，本专利技术人在上述技术中发现了以下问题。在日本特开平10-160442所公开的方法中，在检测头与参考图案交叉的情况下，主信号可能劣化，由此导致测量精度劣化。在专利申请的PCT国际公开的公布日文翻译(日本特表)2008-503745所公开的方法中，由于在主图案中不包括参考图案，因此不会发生上述问题。然而，在专利申请的PCT国际公开的公步日文翻译(日本特表)2008-503745所公开的方法中，在主信号的重复周期短的情况下，需要精确地调整转动方向上的对准。在转动方向上的对准的调整精度不够、因而在检测头的安装时发生转动方向上的偏差的情况下，参考位置的精度劣化。然而，很难以足够的精度进行这种对准调整。本专利技术的目的是提供一种即使在检测头的安装时出现误差的情况下也能够维持参考位置的精度的编码器。本专利技术的第一示例性方面是一种编码器，包括：标尺，其中在所述标尺中形成有用于检测测量方向上的参考位置的参考检测图案和用于检测所述测量方向上的位移的位移检测图案；检测头，其被配置为输出参考检测信号、相位补偿信号和位移检测信号，其中所述参考检测信号和所述相位补偿信号是所述参考检测图案的检测结果，所述位移检测信号是所述位移检测图案的检测结果；以及信号处理单元，其被配置为通过对所述相位补偿信号和所述参考检测信号其中之一或这两者进行放大并进行相加来生成参考信号，并且基于所述参考信号和所述位移检测信号来检测所述检测头相对于所述标尺的位置，其中，所述检测头包括：光源，其被配置为向所述标尺照射光；复合受光光栅，其包括参考检测用受光光栅和相位补偿用受光光栅，其中所述参考检测用受光光栅被配置为使来自所述参考检测图案的光穿过，所述相位补偿用受光光栅被配置为使来自所述参考检测图案的光穿过并且被配置成相对于所述参考检测用受光光栅在所述测量方向上发生偏移；以及复合受光元件，其包括参考检测用受光元件和相位补偿用受光元件，其中所述参考检测用受光元件被配置为对穿过所述参考检测用受光光栅的光进行光电转换以输出所述参考检测信号，所述相位补偿用受光元件被配置为对穿过所述相位补偿用受光光栅的光进行光电转换以输出所述相位补偿信号。本专利技术的第二示例性方面是上述的编码器，其中，构成所述相位补偿用受光光栅的光栅在所述测量方向上的宽度是与构成所述参考检测用受光光栅的光栅在所述测量方向上的宽度相同的预定宽度，以及构成所述相位补偿用受光光栅的光栅被配置成相对于构成所述参考检测用受光光栅的光栅在所述测量方向上偏移了与所述预定宽度的一半相等的距离。本专利技术的第三示例性方面是上述的编码器，其中，构成所述参考检测用受光光栅的多个光栅沿所述测量方向排成行，以及构成所述相位补偿用受光光栅的多个光栅各自被配置成相对于构成所述参考检测用受光光栅的多个光栅中的相应光栅发生偏移。本专利技术的第四示例性方面是上述的编码器，其中，所述相位补偿用受光光栅被配置成在与所述标尺的形成有所述参考检测用受光光栅和所述相位补偿用受光光栅的面平行且与所述测量方向垂直的方向上远离所述参考检测用受光光栅。本专利技术的第五示例性方面是上述的编码器，其中，所述信号处理单元包括：放大器，其被配置为按范围为-1～1的倍率对所述相位补偿信号的振幅值进行放大；以及相加器，其被配置为将通过放大后的相位补偿信号与所述参考信号进行相加所获得的信号输出作为所述参考信号。本专利技术的第六示例性方面是上述的编码器，其中，所述光源向所述标尺照射准直光。本专利技术的第七示例性方面是上述的编码器，其中，从所述光源照射的并且穿过所述标尺的光入射到所述复合受光光栅上。本专利技术的第八示例性方面是上述的编码器，其中，从所述光源照射的并且在所述标尺上发生反射的光入射到所述复合受光光栅上。本专利技术的第九示例性方面是上述的编码器，其中，所述复合受光光栅还包括位移检测用受光光栅，所述位移检测用受光光栅被配置为使来自所述位移检测图案的光穿过，以及所述复合受光元件还包括位移检测用受光元件，所述位移检测用受光元件被配置为对穿过所述位移检测用受光光栅的光进行光电转换以输出所述位移检测信号。根据本专利技术，可以提供一种即使在检测头的安装时出现误差的情况下也能够维持参考位置的精度的编码器。通过以下给出的详细说明和附图，将更加充分地理解本专利技术的上述和其它目的、特征和优点，其中，这些附图仅是通过例示方式给出的，因而不应被视为限制本专利技术。附图说明图1是示出根据第一典型实施例的光学编码器的示意结构的立体图；图2是示出根据第一典型实施例的光学编码器的结构的立体图；图3是示出根据第一典型实施例的复合受光光栅的平面图；图4是示出根据第一典型实施例的信号处理单元的结构的框图；图5是示出参考检测信号的示例的图；图6是示出相位补偿信号的示例的图；图7是示出通过将参考检测信号和相位补偿信号相加所获得的参考信号的示例的图；图8是示意性示出根据比较例的光学编码器的结构的立体图；图9是在根据比较例的光学编码器中没有出现转动偏差的状态下的标尺和复合受光光栅的平面图；图10是在根据比较例的光学编码器中出现转动偏差的状态下的标尺和复合受光光栅的平面图；以及图11是示出在根据比较例的光学编码器中出现转动偏差的状态下的参考信号和位移检测信号的示例的图。具体实施方式以下参考附图来说明根据本专利技术的典型实施例。在整个附图中，向相同的组件指派相同的附图标记，并且适当省略了针对这些组件的重复说明。第一典型实施例说明根据本专利技术的第一典型实施例的光学编码器。图1是示出根据第一典型实施例的光学编码器100的示意结构的立体图。如图1所示，光学编码器100包括标尺1、检测头2和信号处理单元3。标尺1和检测头2被配置成这两者可以沿着与标尺1的长边方向平行的测量方向(图1的X轴方向)相对于彼此移动。标尺1设置有位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码器，包括：标尺，其中在所述标尺中形成有用于检测测量方向上的参考位置的参考检测图案和用于检测所述测量方向上的位移的位移检测图案；检测头，其被配置为输出参考检测信号、相位补偿信号和位移检测信号，其中所述参考检测信号和所述相位补偿信号是所述参考检测图案的检测结果，所述位移检测信号是所述位移检测图案的检测结果；以及信号处理单元，其被配置为通过对所述相位补偿信号和所述参考检测信号其中之一或这两者进行放大并进行相加来生成参考信号，并且基于所述参考信号和所述位移检测信号来检测所述检测头相对于所述标尺的位置，其中，所述检测头包括：光源，其被配置为向所述标尺照射光；复合受光光栅，其包括参考检测用受光光栅和相位补偿用受光光栅，其中所述参考检测用受光光栅被配置为使来自所述参考检测图案的光穿过，所述相位补偿用受光光栅被配置为使来自所述参考检测图案的光穿过并且被配置成相对于所述参考检测用受光光栅在所述测量方向上发生偏移；以及复合受光元件，其包括参考检测用受光元件和相位补偿用受光元件，其中所述参考检测用受光元件被配置为对穿过所述参考检测用受光光栅的光进行光电转换以输出所述参考检测信号，所述相位补偿用受光元件被配置为对穿过所述相位补偿用受光光栅的光进行光电转换以输出所述相位补偿信号。...

【技术特征摘要】
2015.01.21 JP 2015-0095681.一种编码器，包括：
标尺，其中在所述标尺中形成有用于检测测量方向上的参考位置的参考检测图案和用于检测所述测量方向上的位移的位移检测图案；
检测头，其被配置为输出参考检测信号、相位补偿信号和位移检测信号，其中所述参考检测信号和所述相位补偿信号是所述参考检测图案的检测结果，所述位移检测信号是所述位移检测图案的检测结果；以及
信号处理单元，其被配置为通过对所述相位补偿信号和所述参考检测信号其中之一或这两者进行放大并进行相加来生成参考信号，并且基于所述参考信号和所述位移检测信号来检测所述检测头相对于所述标尺的位置，其中，所述信号处理单元包括：
放大器，其被配置为按范围为-1～1的倍率对所述相位补偿信号的振幅值进行放大；以及
相加器，其被配置为将通过放大后的相位补偿信号与所述参考检测信号进行相加所获得的信号输出作为所述参考信号；
其中，所述检测头包括：
光源，其被配置为向所述标尺照射光；
复合受光光栅，其包括参考检测用受光光栅和相位补偿用受光光栅，其中所述参考检测用受光光栅被配置为使来自所述参考检测图案的光穿过，所述相位补偿用受光光栅被配置为使来自所述参考检测图案的光穿过并且被配置成相对于所述参考检测用受光光栅在所述测量方向上发生偏移；以及
复合受光元件，其包括参考检测用受光元件和相位补偿用受光元件，其中所述参考检测用受光元件被配置为对穿过所述参考检测用受光光栅的光进行光电转换以输出所述参考检测信号，所述相位补偿用受光元件被配置为对穿过所述相位补偿用受光光栅的光进行光电转换以输出所述相位补偿信号。

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【专利技术属性】
技术研发人员：加藤庆显，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP