位置检测装置和方法、透镜和机床装置、图像拾取系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及位置检测装置和方法、透镜和机床装置、图像拾取系统。该检测对象的位置的位置检测装置(100)包括：包含周期性图案的刻度尺(2)；被配置为可相对于刻度尺移动的检测器(7)；和被配置为基于来自检测器的第一输出信号获取对象的位置信息并且基于来自检测器的第二输出信号执行异常确定的信号处理器(101)，第一输出信号的空间频率响应在第一空间频率处出现峰值，并且第二输出信号的空间频率响应在与第一空间频率不同的第二空间频率处出现峰值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测对象的位置的位置检测装置。
技术介绍
以前，编码器被用作设置在机床或FA设备等中的位置检测装置。在编码器中，由于诸如刻度尺上的外物粘附和刻度尺图案的缺陷之类的异常，位置检测精度劣化。如果位置检测精度的劣化不能被认识到，那么存在产生系统的误操作的可能性。日本专利公开No.H13-300518公开了检测对象的位移信息的编码器，并且还公开了基于被包含于周期性信号中的交流分量和直流分量中的每一个的信息来检测信号的异常的信号异常检测电路。但是，日本专利公开No.H13-300518的配置趋于受光强度的变化影响，因此难以执行高精度的确定。
技术实现思路
本专利技术提供能够以高精度检测异常(诸如刻度尺上的外物粘附和刻度尺图案缺陷)的位置检测装置、透镜装置、图像拾取系统、机床装置和位置检测方法。作为本专利技术的一个方面的位置检测装置检测对象的位置，并且包括：包含周期性图案的刻度尺；被配置为输出第一输出信号和第二输出信号的检测器，检测器和刻度尺可彼此相对地移动；和被配置为基于来自检测器的第一输出信号获取对象的位置信息并且基于来自检测器的第二输出信号执行异常确定的信号处理器，第一输出信号的空间频率响应在第一空间频率处出现峰值，并且第二输出信号的空间频率响应在与第一空间频率不同的第二空间频率处出现峰值。作为本专利技术的另一方面的透镜装置包括可在光轴方向上移动的透镜和被配置为检测透镜的位置的位置检测装置。作为本专利技术的另一方面的图像拾取系统包括透镜装置，以及包含被配置为对经由透镜形成的光学图像进行光电转换的图像拾取元件的图像拾取装置。作为本专利技术的另一方面的机床装置包括：包含机器人臂和被配置为传输要被组装的对象的传输器中的至少一个的机床；以及被配置为检测机床的位置和姿势中的至少一个的位置检测装置。作为本专利技术的另一方面的位置检测方法是基于来自检测器的输出信号检测与刻度尺或检测器中的一个一体化地移动的对象的位置的方法，刻度尺包含周期性图案，检测器被配置为输出第一输出信号和第二输出信号，并且检测器和刻度尺可以彼此相对地移动，该方法包括以下步骤：基于来自检测器的第一输出信号获取对象的位置信息；基于来自检测器的第二输出信号执行异常确定，第一输出信号的空间频率响应在第一空间频率处出现峰值，第二输出信号的空间频率响应在与第一空间频率不同的第二空间频率处出现峰值。根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的其它特征和方面将变得清楚。附图说明图1是第一和第二实施例中的每一个中的位置检测装置(光学编码器)的配置图。图2是第一实施例中的刻度尺的平面图。图3是第一实施例中的光接收IC的光接收元件阵列的平面图(第一组合)。图4是第一实施例中的光接收IC的光接收元件阵列的平面图(第二组合)。图5是示出第一实施例中的信号S1(A)、S1(B)、S2(A)和S2(B)的空间频率响应的示图。图6是第一实施例中的刻度尺图案上的缺陷的示图。图7A～7D是示出第一实施例中的在缺陷通过之前和之后获取的信号的示图。图8是第二实施例中的刻度尺的平面图。图9是第二实施例中的刻度尺轨道上的图案(区域A)的放大图。图10是第二实施例中的刻度尺轨道上的图案(区域B)的放大图。图11是第二实施例中的光接收IC的光接收元件阵列的平面图(第一组合)。图12是第二实施例中的光接收IC的光接收元件阵列的平面图(第二组合)。图13是第二实施例中的光接收IC的光接收元件阵列的平面图(第三组合)。图14是示出第二实施例中的信号S1(A)、S1(B)、S2(A)、S2(B)、S3(A)和S3(B)的空间频率响应的示图。图15A～15C是示出第二施例中的在缺陷通过之前和之后获取的信号的示图图16A～16D是示出第二施例中的在缺陷通过之前和之后获取的信号的示图图17是第三实施例中的图像拾取系统的截面的示意图。具体实施方式以下将参照附图描述本专利技术的示例性实施例。(第一实施例)首先，参照图1，将描述本专利技术的第一实施例中的位置检测装置(光学编码器)。图1是本实施例中的位置检测装置100的配置图。位置检测装置100是增量式编码器。位置检测装置100包含附接到可移动部分的刻度尺2、附接到固定部分的传感器单元7(检测器)和信号处理电路101(信号处理器)。信号处理电路101包含位置信息检测电路102、缺陷信息检测电路103、位置信号输出电路104和误差信号输出电路105。位置信息检测电路102检测由传感器单元7获得的编码器信号(位置信息)并且对该编码器信号执行内插处理以产生位置信号。缺陷信息检测电路103检测刻度尺2的缺陷信息(误差信息)。位置信号输出电路104输出由位置信息检测电路102产生的位置信号。误差信号输出电路105基于缺陷信息检测电路103的检测结果来输出误差信号。传感器单元7是包含安装于封装中的光源1和光接收IC3的光发射和接收传感器单元，该光源1包含例如LED，该光接收IC3包含光接收元件阵列9。刻度尺2被设置具有在玻璃基板上作为刻度尺轨道8形成(构图)的铬反射膜。从传感器单元7中的光源1发射的发散光束照射在刻度尺2的刻度尺轨道8上。由刻度尺轨道8反射的光束向着传感器单元7中的光接收元件阵列9被反射。光束在光接收元件阵列9上作为刻度尺轨道8的反射率分布的双倍尺寸图像被接收。由光接收元件阵列9接收的光束被转换成电信号，并且它作为编码器信号被发送到信号处理电路101。随后，参照图2，将描述刻度尺2的刻度尺轨道8的配置。图2是刻度尺2(刻度尺轨道8)的一部分的平面图(放大图)。刻度尺轨道8被设置具有以每个节距P(＝128μm)布置宽度W(＝64μm)的反射膜图案的图案阵列。随后，参照图3和图4，将描述光接收IC3的光接收元件阵列9的配置。图3和图4是光接收元件阵列9的平面图，并且分别示出了第一组合和第二组合中的光接收元件阵列9的光接收表面的布置。在光接收元件阵列9中，以32μm的节距在X方向上布置64个光接收元件。关于单个光接收元件，X方向上的宽度X_pd为32μm且Y方向上的宽度Y_pd为800μm。光接收元件中的每一个元件的输出由切换电路10切换，并且所述输出被选择性地与后级上的4个初级放大器(未示出)连接。4个初级放大器被连接到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测对象的位置的位置检测装置，所述位置检测装置包括：刻度尺，包含周期性图案；检测器，被配置为输出第一输出信号和第二输出信号，检测器和刻度尺能够彼此相对地移动；其特征在于，所述位置检测装置包含：信号处理器，被配置为基于来自检测器的第一输出信号来获取对象的位置信息并且基于来自检测器的第二输出信号来执行异常确定，其中，第一输出信号的空间频率响应在第一空间频率处出现峰值，并且，第二输出信号的空间频率响应在与第一空间频率不同的第二空间频率处出现峰值。

【技术特征摘要】
2014.12.19 JP 2014-2568421.一种检测对象的位置的位置检测装置，所述位置检测装置包括：
刻度尺，包含周期性图案；
检测器，被配置为输出第一输出信号和第二输出信号，检测器和
刻度尺能够彼此相对地移动；
其特征在于，所述位置检测装置包含：
信号处理器，被配置为基于来自检测器的第一输出信号来获取对
象的位置信息并且基于来自检测器的第二输出信号来执行异常确定，
其中，
第一输出信号的空间频率响应在第一空间频率处出现峰值，并且，
第二输出信号的空间频率响应在与第一空间频率不同的第二空间
频率处出现峰值。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，第一空间
频率与在刻度尺上形成的图案的周期对应。
3.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，第二输出
信号的空间频率响应在第一空间频率处被最小化。
4.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，在第一空
间频率处，第二输出信号的空间频率响应不大于第一输出信号的空间
频率响应的十分之一。
5.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，第二输出
信号的空间频率响应在为零的空间频率处被最小化。
6.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，第二空间
频率比第一空间频率低。
7.根据权利要求6所述的位置检测装置，其特征在于，
信号处理器被配置为基于来自检测器的第三输出信号来获取位置
信息作为对象的绝对位置信息，以及
第三输出信号的空间频率响应在比第二空间频率低的第三空间频
率处出现峰值。
8.根据权利要求6所述的位置检测装置，其特征在于，第一空间
频率为第二空间频率的2n倍，其中n是自然数。
9.根据权利要求8所述的位置检测装置，其特征在于，
第一和第二输出信号中的每一个是基于从检测器输出的四相信号
而获得的二相正弦信号，以及
第一空间频率为第二空间频率的四倍。
10.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
检测器包含：
光接收元件阵列，包含排列的多个光接收元件；以及
切换装置，被配置为切换对所述多个光接收元件的输出信号
中的每一个进行相加的组合，并且
所述切换装置被配置为：
在要获取对象的位置信息时，设定第一组合以产生第一输出
信号；以及
在要执行异常确定时，设定第二组合以产生第二输出信号。
11.根据权利要求10所述的位置检测装置，其特征在于，
所述多个光接收元件具有相同的面积，以及
信号处理器被配置为对所述多个光接收元件的输出信号中的每一
个执行差分计算。
12.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
第二输出信号是基于从检测器输出的四相信号而获得的二相正弦
信号，以及
信号处理器被配置为对四相信号的同相信号执行差分计算。
13.根据权利要求1到11中的任一项所述的位置检测装置，其特
征在于，
第二输出信号是基于从检测器输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：名仓千裕，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP