光学编码器制造技术

本发明专利技术公开了一种光学编码器。其能够在抑制光学编码器的尺寸增加的同时抑制采用噪声衍射光照射光接收单元的情况。技术方案手段：光学编码器(1)包括：具有衍射光栅(S)的标尺(2)；配置成接收来自光源(4)的光的光接收单元(6)；以及位于标尺(2)和光接收单元(6)之间的光学元件(5)。光学元件(5)包括多个凹槽部分(8)，其是在光学元件(5)的一个面中周期性地形成的周期性结构部分。多个凹槽部分(8)配置成将信号衍射光(10)和噪声衍射光(20)分成以预定行进角行进的第一分割光束(11、21)和以比第一分割光束(11、21)的行进角更大的行进角行进的第二分割光束(12、22)，并且使噪声衍射光(20)的第一分割光束(21)的衍射效率低于信号衍射光(10)的第一分割光束(12)的衍射效率。

Optical encoder

The invention discloses an optical encoder. It can suppress the size increase of optical encoder and the use of noise diffraction light to illuminate the light receiving unit. Technical scheme means: an optical encoder (1) includes a ruler (2) with a diffraction grating (S); a light receiving unit (6) configured to receive light from a light source (4); and an optical element (5) located between the ruler (2) and the light receiving unit (6). The optical element (5) comprises a plurality of grooves (8), which are periodically formed in one surface of the optical element (5). A plurality of groove sections (8) are configured to divide the signal diffraction light (10) and noise diffraction light (20) into a first partitioned beam (11, 21) traveling at a predetermined travel angle and a second partitioned beam (12, 22) traveling at a greater travel angle than the first partitioned beam (11, 21), and to derive the first partitioned beam (21) of the noise diffraction light (20). The ejection efficiency is lower than the diffraction efficiency of the first split beam (12) of the signal diffraction light (10).

【技术实现步骤摘要】
光学编码器
本专利技术涉及一种光学编码器。
技术介绍
现有技术的光学编码器是已知的。该光学编码器包括设置有沿着测量方向布置的衍射光栅的标尺和包括光接收单元的头部，所述光接收单元通过衍射光栅接收从光源发射的光。头部配置为沿着其测量方向相对于标尺移动并且检测与标尺的相对移动量。在该光学编码器中，衍射光栅将从光源发射的光变换为多束衍射光。多束衍射光产生具有与衍射光栅相同周期的干涉图案，并且光接收单元从该干涉图案检测信号。光学编码器根据来自光接收单元的检测结果(信号)计算标尺和头部之间的相对移动量。多束衍射光包括在与从光源发射的光的光轴相同的方向上行进的衍射光、在光轴的两侧上以预定衍射角行进的衍射光和以比光轴两侧上的预定衍射角更大的衍射角行进的衍射光。假设沿与光轴相同的方向行进的衍射光是零次衍射光，则多束衍射光可以被排序为±1次衍射光和±2次衍射光，在衍射角增大的方向上从零次衍射光移动。光接收单元主要检测来自于由±1次衍射光产生的干涉图案的信号。因此，±1次衍射光成为信号衍射光，比±1次衍射光更高次的衍射光成为噪声衍射光。当光接收单元被信号衍射光和噪声衍射光照射时，由信号衍射光产生的干涉图案由于噪声衍射光而失真，并且在由光接收单元检测到的信号中出现噪声。因此，问题在于，由光接收单元的信号计算的相对移动量的精度下降，并且光学编码器不太可靠。对此，专利文献1中公开的干涉型位置测量装置(光学编码器)包括沿着透射型衍射光栅(衍射光栅)布置的主标尺(标尺)、用光照射主标尺的光源、以及光检测器(光接收单元)，其从由已经穿过透射型衍射光栅的多个衍射光束产生的干涉图案输出信号。干涉型位置测量装置配置为使得主标尺布置在光源与光检测器之间。另外，干涉型位置测量装置在光源和主标尺之间包括衍射光栅分束器和光学块，该光学块仅用从光源穿过衍射光栅分束器的多个衍射光束的±1次衍射光照射主标尺。该光学块包括集成棱镜，其将±1次衍射光向主标尺反射，但在主标尺未被照射的方向上折射±1次衍射光以外的衍射光，以及物理地遮蔽零次衍射光的零次衍射光遮蔽装置(即，遮蔽±1次衍射光以外的衍射光的衍射光遮蔽装置)。集成棱镜形成为矩形平行六面体，其以与朝向衍射光栅分束器发射的光的光轴平行的方向作为纵向方向。零次衍射光遮蔽装置设置在集成棱镜内，并且大致布置在集成棱镜的中心部分。干涉型位置测量装置包括光学块，因此使用零次衍射光遮蔽装置和集成棱镜去除噪声衍射光，以便仅用±1次衍射光(信号衍射光)照射主标尺。引文列表专利文献专利文献1：JP2619566B
技术实现思路
技术问题然而，在该光学编码器中，设置集成棱镜和将±1次衍射光以外的衍射光遮蔽的衍射光遮蔽装置需要在光源和标尺之间设置用于反射和折射多个衍射光束的空间。因此存在光学编码器的结构变大的问题。本专利技术的目的在于提供一种光学编码器，其能够抑制其中用噪声衍射光照射光接收单元同时抑制光学编码器的尺寸增加的状况。问题的解决方案根据本专利技术一方面的光学编码器包括：配置成发射准直光的光源；包括衍射光栅的标尺，所述衍射光栅配置为将从所述光源发射的光衍射成多个衍射光束；光接收单元，配置为接收由所述衍射光栅衍射产生的信号衍射光和噪声衍射光，所述信号衍射光在从所述光源发射的光的光轴的两侧上以预定衍射角行进，并且所述噪声衍射光在从所述光源发射的光的光轴的两侧上以比所述信号衍射光的衍射角更大的衍射角行进；以及位于所述标尺和光接收单元之间的光学元件。所述光学元件包括在面向所述标尺或光接收单元的光学元件的一个面上周期性地形成的周期性结构部分。所述周期性结构部分将所述信号衍射光和噪声衍射光分成以预定行进角行进的第一分割光束和以比所述第一分割光束的行进角更大的行进角行进的第二分割光束，并且使所述噪声衍射光的第一分割光束的衍射效率低于所述信号衍射光的第一分割光束的衍射效率。基于从光源发射到标尺的光的光轴，从标尺的衍射光栅向光学元件行进的多个衍射光束可以在衍射角增加的方向上被排序为±1次衍射光和±2次衍射光。在本专利技术中，在多个衍射光束中，±1次衍射光对应于信号衍射光，±2次以上衍射光对应于噪声衍射光。“衍射角”是基于来自光源的光的光轴的角度，由标尺的衍射光栅衍射的信号衍射光和噪声衍射光以该角度朝向光学元件行进。“行进角”是基于来自光源的光的光轴的角度，由光学元件的周期性结构部分分割的信号衍射光以及噪声衍射光的第一分割光束和第二分割光束以该角度在光学元件内行进。“衍射效率”是入射到光学元件上的信号衍射光与噪声衍射光以及在光学元件内行进的信号衍射光和噪声衍射光的第一分割光束和第二分割光束之间的比率。根据本专利技术，对于由周期性结构部分分割的信号衍射光的第一分割光束和第二分割光束以及噪声衍射光的第一分割光束和第二分割光束，光学元件使噪声衍射光的第一分割光束的衍射效率低于信号衍射光的第一分割光束的衍射效率。因此，与未使用周期性结构部分的情况相比，可以抑制照射光接收单元的噪声衍射光，并且可以改善S/N比率。另外，光学元件可以通过使用形成在面向标尺或光接收单元的光学元件的一个面中的周期性结构部分来抑制照射光接收单元的噪声衍射光。因此，不需要在标尺和光接收单元之间提供用于反射和折射多个衍射光束且遮蔽多个衍射光束的空间。因此，光学元件能够抑制光学编码器的尺寸的增加，并且能够抑制采用噪声衍射光照射光接收单元的情况。这里，优选的是，光学元件包括形成在面向标尺的光学元件的一个面上的周期性结构部分，以及面向光接收单元并且与衍射光栅布置的方向平行的光滑表面；并且光滑表面完全反射第二分割光束。根据本专利技术，光学元件包括形成在面向标尺的光学元件的一个面中的周期性结构部分以及面向光接收单元并且与衍射光栅布置的方向平行的光滑表面。这样，由周期性结构部分产生的信号衍射光以及噪声衍射光的第二分割光束可以被完全反射，这使得可以抑制光接收单元被第二分割光束照射的情况。因此，光学元件可以进一步抑制采用噪声衍射光照射光接收单元的情况。这里，优选的是，周期性结构部分是形成为具有截面方波形状的多个凹槽部分。根据该配置，周期性结构部分是形成为具有截面方波形状的多个凹槽，因此照射光学元件的衍射光束可以以比周期性结构部分形成为具有不同形状的情况更高的衍射效率衍射。光学编码器因此可以稳定地获得信号衍射光。另外，优选的是，周期性结构部分是形成为具有截面正弦波形状的多个凹槽部分。根据该配置，周期性结构部分是形成为具有截面正弦波形状的多个凹槽，因此照射光学元件的多个衍射光束可以以比周期性结构部分形成为具有不同形状的情况更高的衍射效率衍射。光学编码器因此可以稳定地获得信号衍射光。附图说明图1是第一实施例的光学编码器的透视图。图2是示出光学编码器中的信号衍射光和噪声衍射光的图。图3是示出光学编码器中的信号衍射光的第一分割光束的图。图4是示出光学编码器中的噪声衍射光的第一分割光束的图。图5是示出光学编码器中的信号衍射光的第二分割光束的图。图6是示出光学编码器中的噪声衍射光的第二分割光束的图。图7是示出根据第二实施例的光学编码器的图。具体实施方式第一实施例以下将在附图的基础上描述本专利技术的第一实施例。图1是根据第一实施例的光学编码器的透视图。如图1所示，光学编码器1是一种线性编码器，其包括：沿测量方向包括衍射光栅S的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学编码器，包括：配置成发射准直光的光源；包括衍射光栅的标尺，所述衍射光栅配置为将从所述光源发射的光衍射成多个衍射光束；光接收单元，配置为接收由所述衍射光栅衍射产生的信号衍射光和噪声衍射光，所述信号衍射光在从所述光源发射的光的光轴的两侧上以预定衍射角行进，并且所述噪声衍射光在从所述光源发射的光的光轴的两侧上以比所述信号衍射光的衍射角更大的衍射角行进；以及位于所述标尺和光接收单元之间的光学元件，其中，所述光学元件包括在面向所述标尺或光接收单元的光学元件的一个面上周期性地形成的周期性结构部分；并且所述周期性结构部分配置成将所述信号衍射光和噪声衍射光分成以预定行进角行进的第一分割光束和以比所述第一分割光束的行进角更大的行进角行进的第二分割光束，并且使所述噪声衍射光的第一分割光束的衍射效率低于所述信号衍射光的第一分割光束的衍射效率。

【技术特征摘要】
2017.04.19 JP 2017-0825721.一种光学编码器，包括：配置成发射准直光的光源；包括衍射光栅的标尺，所述衍射光栅配置为将从所述光源发射的光衍射成多个衍射光束；光接收单元，配置为接收由所述衍射光栅衍射产生的信号衍射光和噪声衍射光，所述信号衍射光在从所述光源发射的光的光轴的两侧上以预定衍射角行进，并且所述噪声衍射光在从所述光源发射的光的光轴的两侧上以比所述信号衍射光的衍射角更大的衍射角行进；以及位于所述标尺和光接收单元之间的光学元件，其中，所述光学元件包括在面向所述标尺或光接收单元的光学元件的一个面上周期性地形成的周期性结构部分；并且所述周期性结构部分配置成将所述信号...

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