光学编码器制造技术

本发明专利技术提供一种光学编码器，其中，标尺(140)包括以周期P形成的标尺光栅。光源光栅(120)包括以周期2P形成的光栅，该光源光栅(120)配置在光源(110)和标尺(140)之间。干涉条纹检测部件(150)被配置为能够以周期P来检测干涉条纹的明部，其中该干涉条纹是通过光源光栅(120)和标尺(140)所生成的。干涉条纹检测部件(150)检测由来自标尺(140)的光所形成的第一干涉条纹和由来自标尺(140)的光所形成的第二干涉条纹，其中第二干涉条纹的明部的位置相对于第一干涉条纹的明部的位置偏移了周期P的一半(即，P/2)。

Optical encoder

The present invention provides an optical encoder in which a scale (140) includes a scale grating formed by periodic P. The light source grating (120) comprises a grating formed by a periodic 2P (a) which is arranged between the light source (110) and the scale (140). The interference fringe detection component (150) is configured to detect the bright part of the interference fringe with a period P, wherein the interference fringe is generated by a light source grating (120) and a scale (a). Interference fringe detection part (150) detected from the first scale (140) interference fringes formed by light and from the ruler (140) formed by the second light interference fringes, second interference fringes of the Ming Ming Department of the first position relative to the interference fringe position shift of half cycle (P that is, P/2).

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学编码器。
技术介绍
已知有各种编码器作为用于检测两个相对移动的组件之间的相对移位的装置。例如，作为线性编码器的示例，提出了使用三光栅系统的光学编码器(日本特开昭63-33604)。以下说明使用三光栅系统的光学编码器。图14是示出使用三光栅系统的光学编码器800的结构示例的立体图。光学编码器800包括标尺840和检测头870。检测头870在测量方向(X轴方向)上相对于标尺840移动。检测头870检测检测头870相对于标尺840的相对移动量。标尺840配备有标尺光栅841。标尺光栅841包括透光部842和不透光部843。透光部842和不透光部843在测量方向(X轴方向)上以周期P(即，循环P)交替地配置。检测头870包括光源110、光源光栅120和干涉条纹检测部件850。光源光栅120包括透光部121和不透光部122，并且光源光栅120配置在光源110的正下方。透光部121和不透光部122在测量方向(X轴方向)上以周期2P(即，循环2P)交替地配置。干涉条纹检测部件850包括光接收光栅851和光电二极管852。光接收光栅851包括透光部853和不透光部854，并且光接收光栅851配置在光电二极管852的正上方。透光部853和不透光部854在测量方向(X轴方向)上以周期2P交替地配置。光电二极管852将穿过了光接收光栅851的光转换成电信号，并且基于该电信号的强度变化来检测检测头870的移动量。在光学编码器800中，光源光栅120、标尺光栅841和光接收光栅851与用于实现三光栅系统的三种光栅相对应。光学编码器800被配置为使得光源光栅120和标尺840之间的间隙(G3)等于标尺840和光接收光栅851之间的间隙(G4)(即，G3＝G4)。以下将简要说明光学编码器800中的标尺840的移动和利用三种光栅所形成的干涉条纹的外观。这里，参考图15～17来说明如下事实：每当标尺840在测量方向(X轴方向)上移动了周期P的一半(即，P/2)(以下称为“半个周期(P/2)”)时，由于三光栅系统而在信号强度出现峰值。图15示意性地示出初始状态下的检测头870和标尺840的截面结构。图15示出沿着图14中的线XV-XV而截取的截面。图15示出：在初始状态下，光源光栅120的光栅没有与标尺光栅841的光栅对齐。换句话说，图15示出不存在可以使第0次光通过光源光栅120和标尺光栅841这两者的透光部所经由的路径的状态。由于光接收光栅851被配置成使得光接收光栅851的光栅与光源光栅120的光栅对齐，因此在图15所示的状态下，标尺光栅841的光栅没有与光源光栅120和光接收光栅851的光栅对齐。在图15中，为了将透光部和不透光部彼此区分开，将符号121A和121B从左侧开始按顺序添加至光源光栅120的多个透光部121，并且将符号122A～122C从左侧开始按顺序添加至光源光栅120的多个不透光部122。此外，将符号842A～842E从左侧开始按顺序添加至标尺光栅841的多个透光部842，并且将符号843A～843F从左侧开始按顺序添加至标尺光栅841的多个不透光部843。此外，将符号853A和853B从左侧开始按顺序添加至光接收光栅851的多个透光部853，并且将符号854A～854C从左侧开始按顺序添加至光接收光栅851的多个不透光部854。注意，为了使附图清楚，在不透光部122A～122C、843A～843F以及854A～854C中添加了阴影。在图15所示的状态下，通过穿过光源光栅120和标尺光栅841的透光部并
且光路长度彼此相等的光线之间的干涉，在光电二极管852上形成干涉条纹的明部。例如，行进通过路径“121A->842B->853A”的光的光路长度与行进通过路径“121A->842C->853A”的光的光路长度相等。因此，在光接收光栅851的透光部853A上形成干涉条纹的明部。如上所述，可以理解，在图15所示的状态下，穿过了光源光栅120和标尺光栅841的光在光接收光栅851上形成以周期P为间隔出现明部的干涉条纹IP8。在该状态下，在光电二极管852所输出的检测信号中产生峰值。接着，检查标尺光栅841从图15所示的状态起逐渐向右移动的情况。在该处理中，干涉条纹也随着标尺光栅841的移动而逐渐改变其位置。在干涉条纹的明部的位置相对于光接收光栅851的透光部853逐渐偏移的情况下，从光电二极管852输出的检测信号的信号强度逐渐降低。图16示意性地示出在图15所示的状态之后的状态下的检测头870和标尺840的截面结构。与图15相同。图16示出沿着图14的线XV-XV而截取的截面。检查如图16所示在标尺840随后移动了周期P之后的状态。如从图16的光线的轨迹可以理解，例如，进行通过路径“121A->842A->853A”的光(以下称为“光线81”)的光路长度与行进通过路径“121A->842C->853A”的光(以下称为“光线82”)的光路长度相等。然而，行进通过路径“121A->842B->853A”的光的光路长度与光线81和光线82的光路长度不同。因此，在透光部853A上没有形成干涉条纹的明部。如上所述，可以理解，在图16所示的状态下，穿过光源光栅120和标尺光栅841的光没有形成干涉条纹。在该状态下，在从光电二极管852输出的检测信号中没有产生峰值。不必说，在标尺光栅841进一步移动了周期P的情况下，光学编码器具有与图15所示的状态相同的状态。因此，在这种情况下，形成与图15所示的状态下的干涉条纹相同的干涉条纹。图17示出由于标尺光栅841的移动而引起的检测信号的变化。可以理解，每当标尺光栅841移动了周期P时，在检测信号产生峰值。即，即使在将光源光栅120和光接收光栅851的周期设置成作为标尺光栅841的周期P的2倍的周期2P的情况下，光学编码器也可以具有周期P的检测分辨率。这是使用三光栅系统的编码器的显著优点。此外，在使用三光栅系统的编码器中，信号强度按照特定周期以重复方式发生变化(即，每当标尺光栅841移动周期P时发生变化)。因此，可以进行如下插值：将一个信号周期(即，一个信号循环)进一步分割成多个区间以利用比该信号周期(周期P)更短的周期来精确地检测标尺光栅841的移位。不必说，与在针对作为周期P的2倍的周期2P进行插值的情况下的分辨率相比，在针对周期P进行插值的情况下可以将分辨率提高为2倍。
技术实现思路
本专利技术人发现了如下问题。如上所述，每当由于三光栅系统而使标尺光栅841移动周期P时，在检测信号产生峰值。通常，基于使用均具有周期P的光源光栅、标尺光栅和光接收光栅的三光栅系统的编码器能够提供每当标尺光栅移动周期P/2时产生峰值的检测信号。与此相对，将如上所述的光学编码器800的光源光栅和光接收光栅的周期设置成作为周期P的2倍的周期2P，以使得能够缓和(即降低)光学编码器800所需的制造精度，从而使光学编码器800的制造更容易。然而，由此，检测分辨率从P/2降低成P。因此，即使在针对检测信号进行插值的情况下，检测精度也降低。有鉴于上述情形而做出本专利技术，并且本专利技术的目的是提供一种光学编码器，该光学编码器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学编码器，包括：光源，用于发出光；标尺，其包括以预定周期所形成的标尺光栅；光源光栅，其包括以所述预定周期的两倍的周期所形成的光栅，其中所述光源光栅配置在所述光源和所述标尺之间；以及干涉条纹检测部件，其被配置为能够以所述预定周期来检测干涉条纹的明部，其中所述干涉条纹是通过所述光源光栅和所述标尺所生成的，其中，所述干涉条纹检测部件检测由来自所述标尺的光所形成的第一干涉条纹和由来自所述标尺的光所形成的第二干涉条纹，其中所述第二干涉条纹的明部的位置相对于所述第一干涉条纹的明部的位置偏移了所述预定周期的一半。

【技术特征摘要】
2015.06.11 JP 2015-1181221.一种光学编码器，包括：光源，用于发出光；标尺，其包括以预定周期所形成的标尺光栅；光源光栅，其包括以所述预定周期的两倍的周期所形成的光栅，其中所述光源光栅配置在所述光源和所述标尺之间；以及干涉条纹检测部件，其被配置为能够以所述预定周期来检测干涉条纹的明部，其中所述干涉条纹是通过所述光源光栅和所述标尺所生成的，其中，所述干涉条纹检测部件检测由来自所述标尺的光所形成的第一干涉条纹和由来自所述标尺的光所形成的第二干涉条纹，其中所述第二干涉条纹的明部的位置相对于所述第一干涉条纹的明部的位置偏移了所述预定周期的一半。2.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，所述标尺包括以所述预定周期所形成的至少两个标尺光栅，以及所述至少两个标尺光栅并排配置，并且邻接的标尺光栅彼此偏移了所述预定周期的一半。3.根据权利要求2所述的光学编码器，其中，所述标尺包括偶数个标尺光栅。4.根据权利要求2或3所述的光学编码器，其中，配置有所述至少两个标尺光栅的区域的宽度比所述光源光栅的宽度短，其中各宽度是并排配置所述至少两个标尺光栅的方向上的宽度。5.根据权利要求1或2所述的光学编码器，其中，所述光源光栅包括以所述预定周期的两倍的周期所形成的至少两个光栅，以及所述至少两个光栅并排配置，并且邻接的光栅彼此偏移了所述预定周期。6.根据权利要求5所述的光学编码器，其中，所述光源光栅包括偶数个
\t光栅。7.根据权利要求1或2所述的光学编码器，其中，所述干涉条纹检测部件检测所述第一干涉...

【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