光学式旋转编码器制造技术

本发明专利技术提供一种小型、高分辨率，而且即使在由旋转轴的姿势变动等产生了旋转刻度盘的倾斜的情况下也难以发生检测误差的编码器，该编码器（２）具备：设置在旋转轴（１２）的旋转中心线（１０）附近的光源（４）；能够在旋转中心线周围旋转地安装在旋转轴上，具有由沿着圆周方向交互形成的透光部分以及遮光部分构成的光学型板（１６）的旋转刻度盘（１４）；与旋转刻度盘隔开间隔配置，把来自光源的光进行反射使得在包括旋转中心线的剖面内成为宽度几乎不变化的平行光束，由此平行光束照射旋转刻度盘的透光部分，使得透过了透光部分的光朝向光源周围的反射体（１８）；感光通过了透光部分的光的感光元件（８）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测旋转轴的旋转角度和速度的光学式旋转编码器。
技术介绍
在光学式旋转编码器中，有由具备反射式的光学型板或者衍射光栅型板的旋转刻度盘，配置在旋转刻度盘的旋转轴的大致延长线(旋转中心线)上的面发光型的光源，形成在搭载了光源的基板上并且具有在以光源为中心的圆周上按照预定角度间隔排列的感光元件组的光检测器构成的设备(例如，参照专利文献1)。另外，还有对于旋转刻度盘在与光源相反一侧以旋转中心线为中心遍及整个圆周配置感光元件组的设备(例如，参照专利文献2)，或者在旋转中心线上配置光源，通过由旋转刻度盘内的2个位置具备的45°斜面折返光，光束的主轴对于狭缝(光学型板)垂直入射的设备(例如，参照专利文献3)。另外，已知对于刻度板在一侧设置发光元件以及感光元件，在相反一侧设置反射镜，反射镜使来自发光元件的光朝向感光元件成为平行光束那样反射的光学式线性编码器(例如，参照专利文献4)。另外，已知在旋转刻度盘上形成反射面，把从光源出射的光平行地反射到旋转刻度盘的旋转中心线的光学式旋转编码器(例如，参照专利文献5)。专利文献1特开2002-48602号公报专利文献2特开昭58-147654号公报专利文献3特开平9-196703号公报专利文献4特开昭64-74412号公报专利文献5美国专利申请公开2002/0038848号在专利文献1所示的光学式旋转编码器中，从光源发射光束的主轴垂直入射到旋转刻度盘，另外，入射到旋转刻度盘的半径r1的光线照射到感光元件组上的半径r2的位置。这时，半径r1与r2满足r2＝r1(z1+z2)/z1(1)的关系。这里，z1是光源与旋转刻度盘的间隔，z2是旋转刻度盘与光检测器的间隔。光源的厚度由于相对光源与旋转刻度盘的间隔充分薄，因此如果近似为z1＝z2，则上式成为r2＝2×r1 (2)一般在光学式旋转编码器中，如果要高分辨率，则必须增加旋转刻度盘每一次旋转的狭缝数。这时，如果狭缝数相同而要小型化，则需要减小周期，该狭缝的狭窄周期的界限与旋转刻度盘的小型化，即编码器自身的小型化和高分辨率的界限相关联。在专利文献1所示的光学式旋转编码器的情况下如式(2)所示，感光元件组的径向长度一定成为光学型板径向长度的2倍。即，为了实现小型化、高分辨率，即使把光学型板周期狭窄到界线以内，编码器自身的大小仍然依赖于具有光学型板的2倍径向长度的感光元件组的大小，不能够实现充分的小型、高分辨率。另外，根据由旋转刻度盘反射后入射到光检测器的光束不是平行光束，光检测器与旋转刻度盘的间隔变动的情况下，由于旋转刻度盘上的照射分布发生很大变化，因此由感光元件组检测出的光量变动产生检测误差。进而，由于旋转刻度盘是反射式，因此在产生了旋转刻度盘的倾斜的情况下，感光元件组上的刻度盘图像变动，发生检测误差。另外，在专利文献3所示的光学式旋转编码器中，具有以下的这些问题，即，虽然从光源向旋转刻度盘的入射光使用平行光束，但是由于由旋转刻度盘内的2个位置具备的45°斜面折返光，照射到光学型板上，因此根据旋转轴的姿势变动，向光学型板照射分布发生很大变化产生检测误差，另外，照射到光学型板上的光束的宽度由于成为入射到旋转刻度盘的平行光束直径的大约1/2，因此限制了所形成的光学型板区域。从而，在进行小型化时，由于降低检测光量，因此在高分辨率方面存在限制等。
技术实现思路
本专利技术是为解决上述问题而产生的，目的在于提供小型、高分辨率，而且即使在由于旋转轴的姿势变动等产生了旋转刻度盘的倾斜的情况下也难以发生检测误差的光学式旋转编码器。为了达到上述目的，本专利技术的光学式旋转编码器的一个形态的特征是具备设置在旋转轴的旋转中心线附近的光源；在旋转中心线周围可旋转地安装在旋转轴上，具有沿着圆周方向交互形成的透光部分以及遮光部分的旋转刻度盘；与旋转刻度盘隔开间隔配置，反射来自光源的光使得成为在包括上述旋转中心线的剖面内宽度几乎不变化的平行光束，由此使得平行光束入射到旋转刻度盘的透光部分，使透过了透光部分的光朝向光源的周围的反射体；感光透过了透过部分的光的感光元件。如果依据本专利技术的一个形态，则通过把旋转刻度盘夹在中间，在光源以及感光元件的相反一侧配置把来自光源的光反射成平行光束的反射体，能够以平行光束照射由沿着圆周方向交互形成的透光部分以及遮光部分构成的光学型板的整个圆周，因此即使把编码器做得很小(减小感光元件的径向长度)也能够高度地保证分辨率。特别是如果使平行光束与旋转轴几乎平行则能够进一步小型化。另外，当存在旋转轴的姿势变动时，由于光学型板是透射式，连接到旋转轴上的旋转刻度盘与反射镜是不同的构件，因此光源与反射体的相对相位关系不改变，以及用平行光束照射光学型板，从而能够抑制由旋转轴的姿势变动引起的感光元件上的照射分布变动，能够减小检测误差。附图说明图1(a)是包括本专利技术实施形态1的光学式旋转编码器的旋转轴的旋转中心线的概略剖面图。(b)是图1(a)的凹面反射镜的俯视图。图2(a)是在图1的编码器的组装中使用的夹具的斜视图，(b)、(c)、(d)是示出组装工艺一例的侧面图，(e)示出沿着图2(d)IIe-IIe线的剖面图。图3(a)是包括本专利技术实施形态2的光学式旋转编码器的旋转轴的旋转中心线的概略剖面图。(b)是图3(a)的凹面反射镜的俯视图。图4(a)、(b)、(c)是示出图3的编码器的组装工艺一例的侧面图，(d)示出沿着图4(c)的IVd-IVd线的剖面图。图5(a)、(b)、(c)是示出图3的编码器的组装工艺的另一例的侧面图，(d)是沿着图5(c)的Vd-Vd线的剖面图。图6(a)、(b)分别是本专利技术实施形态3的光学式旋转编码器中的感光元件的俯视图以及放大图。图7(a)、(b)分别是本专利技术实施形态4的光学式旋转编码器中的旋转刻度盘的俯视图以及放大图。图8是本专利技术实施形态5的光学式旋转编码器中的旋转刻度盘的剖面图。图9(a)是包括本专利技术实施形态6的光学式旋转编码器的旋转轴的旋转中心线的概略剖面图。(b)是图9(a)的保持构件的部分剖面图。图10是包括本专利技术实施形态7的光学式旋转编码器的旋转轴的旋转中心线的概略剖面图。图11是包括本专利技术实施形态8的光学式旋转编码器的旋转轴的旋转中心线的概略剖面图。图12是包括本专利技术实施形态9的光学式旋转编码器的旋转轴的旋转中心线的概略剖面图。图13是本专利技术实施形态10的光学式旋转编码器中的旋转刻度盘的斜视图。图14是本专利技术实施形态10的光学式旋转编码器中的旋转刻度盘的俯视图。图15是包括本专利技术实施形态11的光学式旋转编码器的旋转轴的旋转中心线的概略剖面图。图16是包括本专利技术实施形态12的光学式旋转编码器的旋转轴的旋转中心线的概略剖面图。图17是包括本专利技术实施形态13的光学式旋转编码器的旋转轴的旋转中心线的概略剖面图。具体实施例方式以下，参照附图说明本专利技术的实施形态。另外，在本申请说明书中，适宜地使用表示方向的术语(例如，「上」、「下」、「右」、「左」以及包括这些术语的其它术语)，但这仅是表示在说明中使用的附图中的方向，并不应该用这些术语限定地解释本专利技术。实施形态1图1示出本专利技术实施形态1的光学式旋转编码器。用符号2示出整体的编码器具备搭载在基板6上的中央部分的面发光型的光源4，在其周围，与基板6整体地形成感光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学式旋转编码器，其特征在于具备：　　　　设置在旋转轴的旋转中心线附近的光源；　　　　能够在旋转中心线周围旋转地设置在旋转轴上，具有沿着圆周方向交互形成的透光部分以及遮光部分的旋转刻度盘；　　　　与旋转刻度盘隔开间隔配置，对来自光源的光进行反射使得成为在包括上述旋转中心线在内的剖面内宽度几乎不变化的平行光束，由此平行光束照射旋转刻度盘的透光部分，并且使透过了透光部分的光朝向光源周围的反射体；　　　　感光透过了透光部分的光的感光元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：岡彻，大村阳一，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]