光电式编码器制造技术

本发明专利技术的光电式编码器包括：标尺，其包括栅格刻度；发光部，其朝向所述标尺照射光；受光部，其检测所述标尺的栅格刻度的像；和远心光学单元，其设置在所述标尺与所述受光部之间并在所述受光部上形成所述栅格刻度的像，其中，所述远心光学单元包括：第一光学元件，其布置成靠近所述标尺；第二光学元件，其布置成比所述第一光学元件靠近所述受光部并布置成在所述第二光学元件与所述第一光学元件之间形成有间隙；和光圈，其设置于所述第一光学元件的靠近所述第二光学元件的面和所述第二光学元件的靠近所述第一光学元件的面中的至少一者。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用远心透镜的光电式编码器。
技术介绍
WO2005/090923A公开了一种包括两侧远心光学系统的光电式编码器，在该两侧远心光学系统中，第一透镜插在主标尺与受光元件之间，第二透镜和光圈布置在第一透镜的焦点位置处。在该光电式编码器中，改善了信号检测效率，并且由于扩大了的组装容许范围而能够减少调整步骤数。
技术实现思路
然而，在现有技术的光电式编码器中，由于透镜和光圈是独立的部件，所以难以使透镜与光圈之间的光轴对齐，并且需要确保光圈和用于保持光圈的空间在透镜之间。为此，使光学系统的光轴对齐或使光学系统小型化是困难的。本专利技术的目的在于提供能够在抑制光学系统的部件数量增加的同时使光轴高精度地对齐的光电式编码器。为了解决上述问题，本专利技术的光电式编码器包括：标尺，其包括栅格刻度；发光部，其朝向所述标尺照射光；受光部，其检测所述标尺的栅格刻度的像；和远心光学单元，其设置在所述标尺与所述受光部之间并在所述受光部上形成所述栅格刻度的像，其中，所述远心光学单元包括：第一光学元件，其布置成靠近所述标尺；第二光学元件，其布置成比所述第一光学元件靠近所述受光部并布置成在所述第二光学元件与所述第一光学元件之间形成有间隙；和光圈，其设置于所述第一光学元件的靠近所述第二光学元件的面和所述第二光学元件的靠近所述第一光学元件的面中的至少一者。根据这样的构造，由于第一光学元件和第二光学元件中的至少一者设置有光圈，所以无需设置作为独立部件的光圈，并且无需对齐光圈的光轴。也就是，在执行第一光学元件与第二光学元件之间的光轴对齐的同时也实现了光圈的光轴对齐。在本专利技术的光电式编码器中，所述栅格刻度可以具有线-空间图案。因此，通过限制线-空间图案(line-and-spacepattern)产生的衍射光中的一部分光的不必要的通过，能够在受光部中高精度地获得信号。在本专利技术的光电式编码器中，所述光圈可以包括遮光部和透光部。此外，所述光圈可以包括光散射部和透光部。因此，在远心光学单元中，能够抑制在遮光部或光散射部中的不必要的光的透过。在本专利技术的光电式编码器中，所述光圈可以包括：第一光圈部，其设置于所述第一光学元件的靠近所述第二光学元件的面；和第二光圈部，其设置于所述第二光学元件的靠近所述第一光学元件的面。因此，能够有效地抑制在光圈中的不必要的光的透过。在本专利技术的光电式编码器中，所述光圈可以限制由所述标尺的栅格刻度产生的衍射光中的具有等于或大于三级衍射角度的角度的光线的通过。因此，通过抑制受光部中的像的光强度分布的谐波失真(harmonicdistortion)，能够高精度地获得正弦波。在本专利技术的光电式编码器中，所述第一光学元件和所述第二光学元件可以为仅在一个方向上具有曲率的透镜。此外，所述第一光学元件和所述第二光学元件可以被形成为透镜阵列，在所述透镜阵列中，多个光学面在平面内以任意的节距平行地配置。本专利技术的光电式编码器还可以包括计算单元，所述计算单元从基于所述受光部检测到的像的电信号输出用于检测位置的信号。因此，能够从由受光部检测到的电信号高精度地计算出用于检测位置的信号。本专利技术的光电式编码器还可以包括计算单元，所述计算单元从基于所述受光部检测到的像的电信号输出两相正弦波信号。因此，能够以比标尺的栅格刻度的节距短的节距检测位置。附图说明图1是示例性地示出根据第一实施方式的光电式编码器的构造图；图2是示出由栅格刻度产生的衍射光的示意图；图3是在光学上与图1所示的构造等同的构造图；图4是示例性地示出根据第二实施方式的光电式编码器的构造图；图5是示例性地示出根据第三实施方式的光电式编码器的构造图；图6A至图6C是示例性地示出根据第四实施方式的光电式编码器的构造图；图7A和图7B是示例性地示出根据第五实施方式的光电式编码器的示意图；图8A和图8B是示例性地示出根据第六实施方式的光电式编码器的示意图；图9是示出根据第六实施方式的光电式编码器的成像的示意图；图10是示出适用例的示意图；和图11是示出适用例的示意图。具体实施方式以下，将参照附图说明本专利技术的优选实施方式。此外，在以下说明中，对相同的部件将给予相同的附图标记，并且将适当地省略相同部件的说明。[第一实施方式]图1是示例性地示出根据第一实施方式的光电式编码器的构造图。如图1所示，根据本实施方式的光电式编码器包括作为发光部的照明系统1、标尺(scale)2、成像光学系统4和作为受光部的受光元件8。照明系统1以平行光线的方式朝向标尺2照射光，使得标尺被平行光线照明。标尺2设置有栅格刻度(gridscale)3，栅格刻度3具有线-空间图案。成像光学系统4为远心光学单元并设置在标尺2与受光元件8之间。成像光学系统4在受光元件8上形成栅格刻度3的像7。受光元件8响应于像7输出电信号。在本实施方式中，设置有计算电路(未示出)。计算电路从由受光元件8转换的电信号输出用于检测位置的信号。例如，计算电路基于由受光元件8转换的电信号输出两相正弦波信号。在本实施方式中，成像光学系统4被构造为具有一倍倍率的远心光学系统。成像光学系统4整体上被构造为关于光轴旋转对称并相对于全视野的光线集中的位置10线对称的光学系统。成像光学系统4包括：第一透镜5A和第二透镜5B，其为两个光学元件；和光圈13，其设置在第一透镜5A与第二透镜5B之间。第一透镜5A和第二透镜5B均为远心透镜。期望的是，第一透镜5A和第二透镜5B具有相同的形状。光圈13包括：第一光圈13A，其设置于第一透镜5A的靠近第二透镜5B的面51；和第二光圈13B，其设置于第二透镜5B的靠近第一透镜5A的面52。第一光圈13A和第二光圈13B均包括遮光部和透光部。透光部设置在以光轴为中心的预定范围内，遮光部设置在透光部的周围。例如，使用铬(Cr)的薄膜或诸如墨等的具有大吸光度的遮光性的涂膜作为遮光部。能够通过包括第一光圈13A和第二光圈13B的光圈13的遮光部遮挡如下光线的通过：由标尺2的栅格刻度3产生的衍射光中的具有等于或大于三级衍射角度(thirddiffractionangle)的角度的光线。同时，具有小于三级衍射角度的角度的光线能够透过透光部。根据该构造，由于在保持如下特性时无需作为独立部件的光圈，所以能够减少部件数量：光从照明系统1照向标尺2之后由标尺2的栅格刻度3产生的衍射光中的三级以上的衍射光被光圈13遮蔽。此外，由于仅通过第一透镜5A与第二透镜5B之间光轴对齐来实现光圈13的光轴对齐，所以能够容易地执行组装。这里，将说明光圈13的开口尺寸的期望条件。作为光圈13(第一光圈13A和第二光圈13B)的开口尺寸的期望条件，开口尺寸被设定为如下尺寸：由具有线-空间图案的栅格刻度3(具有节距p)产生的衍射光中的零级衍射光(zero-thdiffractedlight)(透过光)和一级衍射光(firstdiffractedlight)能够透过，而三级以上的衍射光被限制。图2是示出由栅格刻度3产生的衍射光的示意图。图1所示的光路为图2所示的零级衍射光、一级衍射光和三级衍射光的光路。光圈13限制具有等于或大于三级衍射角度的角度的光线的通过。在光电式编码器中，通过受光元件8检测栅格刻度3的像7。受光元件8配备有位置相位差为90°的光电二极管阵列。基于光电二极管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电式编码器，其包括：标尺，其包括栅格刻度；发光部，其朝向所述标尺照射光；受光部，其检测所述标尺的栅格刻度的像；和远心光学单元，其设置在所述标尺与所述受光部之间并在所述受光部上形成所述栅格刻度的像，其中，所述远心光学单元包括：第一光学元件，其布置成靠近所述标尺；第二光学元件，其布置成比所述第一光学元件靠近所述受光部并布置成在所述第二光学元件与所述第一光学元件之间形成有间隙；和光圈，其设置于所述第一光学元件的靠近所述第二光学元件的面和所述第二光学元件的靠近所述第一光学元件的面中的至少一者。

【技术特征摘要】
2015.09.14 JP 2015-1805291.一种光电式编码器，其包括：标尺，其包括栅格刻度；发光部，其朝向所述标尺照射光；受光部，其检测所述标尺的栅格刻度的像；和远心光学单元，其设置在所述标尺与所述受光部之间并在所述受光部上形成所述栅格刻度的像，其中，所述远心光学单元包括：第一光学元件，其布置成靠近所述标尺；第二光学元件，其布置成比所述第一光学元件靠近所述受光部并布置成在所述第二光学元件与所述第一光学元件之间形成有间隙；和光圈，其设置于所述第一光学元件的靠近所述第二光学元件的面和所述第二光学元件的靠近所述第一光学元件的面中的至少一者。2.根据权利要求1所述的光电式编码器，其特征在于，所述栅格刻度具有线-空间图案。3.根据权利要求1或2所述的光电式编码器，其特征在于，所述光圈包括遮光部和透光部。4.根据权利要求1或2所述的光电式编码器，其特征在于，所述光圈包括光散射部和透光部。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光电式编码器，其特征在于，所述...

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