位置检测装置、透镜装置、摄像系统和机床装置制造方法及图纸

公开了位置检测装置、透镜装置、摄像系统和机床装置。位置检测装置（100）包括：刻度盘（10），包括在以预定点为中心的圆上沿着圆周周期性形成的图案；传感器单元（20），相对于刻度盘（10）能相对移动；以及信号处理器（40），处理传感器单元（20）的输出信号以获得被检物的位置信息，并且，传感器单元（20）包括第一检测器（21）和第二检测器（22），并且信号处理器（40）基于从第一检测器（21）输出的第一检测信号和从第二检测器（22）输出的第二检测信号来减小位置信息中包含的因刻度盘（10）的旋转中心与所述预定点之间的差异所致的误差成分。

【技术实现步骤摘要】
位置检测装置、透镜装置、摄像系统和机床装置
[0001 ] 本专利技术涉及检测位置的位置检测装置(编码器)。
技术介绍
传统上，旋转编码器(位置检测装置)是已知的，其通过读取附着于被检物的旋转轴并被配置成与被检物的旋转相应地旋转的刻度盘(scale)的预定图案来检测被检物的位置(旋转位移)。在旋转编码器中，当刻度盘的旋转中心和图案中心相互偏移时，具有以每旋转为一周期的正弦波的特性的周期性误差(偏心误差)发生。 日本专利特开(“JP”)6-58771号公报公开了一种位置检测装置，其包括布置在相对于旋转轴彼此相差180度的位置处的两个传感器，并且通过对从两个传感器获得的信号取平均来校正偏心误差。 JP6-58771中公开的位置检测装置可校正偏心误差以提高检测精度。然而，其要求两个传感器布置在相对于旋转轴彼此偏移180度的位置处。这导致了传感器的保持构件的大小的增大，这妨碍了位置检测装置的小型化。
技术实现思路
本专利技术提供了小型高精度位置检测装置、透镜装置、摄像系统和机床装置(machine tool apparatus)0 作为本专利技术的一个方面的一种位置检测装置被配置成检测被检物的位置，并且包括:刻度盘，包括在以预定点为中心的圆上沿着圆周周期性形成的图案，该刻度盘被配置成根据被检物的位移而旋转；传感器单元，相对于刻度盘能相对移动；以及信号处理器，被配置成处理传感器单元的输出信号以获得被检物的位置信息，传感器单元包括:第一检测器，被配置成检测在开始于刻度盘的所述预定点的半直线上的径向上与所述预定点相距第一距离的第一区域中形成的第一部分图案；以及第二检测器，被配置成检测在与所述预定点相距第二距离的第二区域中形成的第二部分图案，第二距离不同于第一距离，并且信号处理器被配置成基于从第一检测器输出的第一检测信号和从第二检测器输出的第二检测信号来减小位置信息中包含的因刻度盘的旋转中心与所述预定点之间的差异所致的误差成分。 作为本专利技术的另一方面的一种透镜装置包括在光轴方向上能移位的透镜，以及所述位置检测装置。 作为本专利技术的另一方面的一种摄像系统包括所述透镜装置和摄像装置，所述摄像装置包括被配置成对经由透镜形成的光学图像执行光电转换的摄像元件。 作为本专利技术的另一方面的一种机床装置包括:机床，包括机械手臂和被配置成输送待组装的对象物的输送机中的至少一者；以及被配置成检测机床的位置和姿势中的至少一者的所述位置检测装置。 通过以下参照附图对示范性实施例的描述，本专利技术的更多特征和方面将变得清/E.ο 【附图说明】 图1是第一实施例中的编码器(位置检测装置)的示意性配置图。 图2是示出第一实施例中的编码器的截面(传感器与刻度盘之间的位置关系)的图。 图3Α和3Β是第一实施例和第三实施例中的光接收部的配置图。 图4是第一实施例中的信号处理器的框图。 图5是第一实施例中的刻度盘的旋转角度与误差的关系图。 图6是示出第一实施例中的传感器与刻度盘之间的位置关系的图。 图7是第一实施例中的刻度盘的旋转角度与误差的关系图。 图8是第二实施例中的信号处理器的框图。 图9是第三实施例中的编码器(位置检测装置)的示意性配置图。 图10是第三实施例中的信号处理器的框图。 图1lA至IlD是第三实施例中的刻度盘的旋转角度与误差的关系图。 图12是第四实施例中的摄像装置(摄像系统)的示意性配置图。 【具体实施方式】 下面将参考附图描述本专利技术的示范性实施例。在附图中，将用相同的标号来指示相同的元素并且将省略对其的描述。 (第一实施例) 首先，参考图1和图2，将描述本专利技术的第一实施例中的编码器(位置检测装置)。图1是第一实施例中的编码器100的示意性配置图。图2是示出编码器100的截面(传感器与刻度盘之间的位置关系)的图。编码器100是检测被检物的位置(位移)的位置检测装置，并且尤其是反射型光学增量编码器。 如图1所示，编码器100包括刻度盘10、传感器20和信号处理器40。刻度盘10包括在以预定点(图案中心或刻度盘10的旋转中心)为中心的圆上沿着圆周周期性形成的图案，并且刻度盘10伴随着被检物的位移而旋转。刻度盘10附着于旋转轴30 (待测物的旋转轴)。传感器20 (传感器单元)附着于固定构件(图中未示出)，并且相对于刻度盘10能相对移动。这种配置使得传感器20能够检测旋转轴30的旋转角度(刻度盘10与传感器20之间的相对角度)。 在刻度盘10上，形成具有反射部(图1中的黑色部分)和非反射部(图1中的白色部分)的轨道11 (图案)。如图2所示，传感器20包括两个光接收部21和22和光源23。图2示出了从与旋转轴30垂直的方向看来刻度盘10与传感器20之间的位置关系。从光源23发出的光被轨道11的反射部反射，然后到达光接收部21 (第一检测器)和光接收部22 (第二检测器)。 从光源23到光接收部21和22的路径中的光到达轨道11的位置是轨道11上的读取位置。以下，从轨道11的图案中心O到轨道11的读取位置的长度(距离)被称为“检测半径”。如图2所示，从光源23到光接收部21和22的路径的检测半径，即开始于刻度盘10的预定点(图案中心O)的半直线上的径向半径(距离)，分别由符号rl和r2表示。如上所述，此实施例的传感器20 (传感器单元)包括光接收部21 (第一检测器)，该光接收部21被配置成检测在开始于轨道11的预定点的半直线上的径向上与图案中心O相距第一距离(半径rl)的区域(第一区域)中形成的图案(第一部分图案)。传感器20还包括光接收部22，该光接收部22被配置成检测在与图案中心O相距第二距离(半径r2)的区域(第二区域)中形成的图案(第二部分图案)，其中第二距离(半径r2)不同于第一距离(半径rl )。 光接收部21和22中的每一个包括排列在长度测量方向(与图2的纸面正交的方向)上的多个光接收元件。刻度盘10和传感器20之间的相对位置的位移使得每个光接收元件反射的光的强度依据位移量而改变。传感器20对于光接收部21和22中的每一个把各反射光中的每一个的强度作为两相位伪正弦信号输出。 图3B是光接收部21和22的示意性配置图。在此实施例中，如图3B所示，光接收元件的每四个相邻输出被分类成A(+)、B(+)、A(_)和B(-)这四种类型。基于表达式A=A(+)-A(-)和B=B(+)-B(-)，输出两相位伪正弦信号A和B。在轨道11的图案周期是λ并且每个光接收元件在角度检测方向(长度测量方向)上的宽度是d的情况下，满足2 λ ^ 4d的关系，因为轨道11的图案的图像在每个光接收元件上被放大两倍。 随后，参考图4，将描述此实施例中的信号处理器40。图4是信号处理器40的框图。信号处理器40处理传感器20的输出信号以获得被检物的位置信息。此外，如后文所述，信号处理器40被配置成基于从光接收部21 (第一检测器)输出的第一检测信号和从光接收部22 (第二检测器)输出的第二检测信号来减小被检物的位置信息中包含的刻度盘10的偏心误差(由于偏心引起的误差)。在此实施例中，“偏心误差”指的是刻度盘10的预定点(图案中心O)与旋转中心之间的差异(位置的差异)，也就是说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测被检物的位置的位置检测装置，所述位置检测装置包括：刻度盘，包括在以预定点为中心的圆上沿着圆周周期性形成的图案，所述刻度盘被配置成根据所述被检物的位移而旋转；传感器单元，相对于所述刻度盘能相对移动；以及信号处理器，被配置成处理所述传感器单元的输出信号以获得所述被检物的位置信息，其中，所述传感器单元包括：第一检测器，被配置成检测在开始于所述刻度盘的所述预定点的半直线上的径向上与所述预定点相距第一距离的第一区域中形成的第一部分图案；以及第二检测器，被配置成检测在与所述预定点相距第二距离的第二区域中形成的第二部分图案，所述第二距离不同于所述第一距离，并且特征在于所述信号处理器被配置成基于从所述第一检测器输出的第一检测信号和从所述第二检测器输出的第二检测信号来减小所述位置信息中包含的因所述刻度盘的旋转中心与所述预定点之间的差异所致的误差成分。

【技术特征摘要】
2013.03.15 JP 2013-0527471.一种检测被检物的位置的位置检测装置，所述位置检测装置包括: 刻度盘，包括在以预定点为中心的圆上沿着圆周周期性形成的图案，所述刻度盘被配置成根据所述被检物的位移而旋转； 传感器单元，相对于所述刻度盘能相对移动；以及 信号处理器，被配置成处理所述传感器单元的输出信号以获得所述被检物的位置信息， 其中，所述传感器单元包括: 第一检测器，被配置成检测在开始于所述刻度盘的所述预定点的半直线上的径向上与所述预定点相距第一距离的第一区域中形成的第一部分图案；以及 第二检测器，被配置成检测在与所述预定点相距第二距离的第二区域中形成的第二部分图案，所述第二距离不同于所述第一距离，并且 特征在于所述信号 处理器被配置成基于从所述第一检测器输出的第一检测信号和从所述第二检测器输出的第二检测信号来减小所述位置信息中包含的因所述刻度盘的旋转中心与所述预定点之间的差异所致的误差成分。2.根据权利要求1所述的位置检测装置，特征在于所述信号处理器被配置成还减小所述刻度盘的圆周方向上的相距所述第一距离的第一区域和相距所述第二距离的第二区域之间的差异。3.根据权利要求1所述的位置检测装置，特征在于所述信号处理器包括: 位置检测处理单元，被配置成基于所述第一检测信号获得所述位置信息， 偏心误差计算单元，被配置成基于所述第一检测信号、所述第二检测信号、所述第一距离和所述第二距离来计算因所述刻度盘的所述旋转中心与所述预定点之间的差异所致的偏心误差，以及 位置校正单元，被配置成从由所述位置检测处理单元获得的位置信息中减去由所述偏心误差计算单元计算出的偏心误差以获得校正位置信息。4.根据权利要求3所述的位置检测装置，特征在于所述偏心误差计算单元被配置成利用以下表达式来计算所述偏心误差: el= ( Θ 1- Θ 2).(r2/ (r2-rl))， 其中el是所述偏心误差，Θ I是所述第一检测信号，Θ 2是所述第二检测信号，rl是所述第一距离，并且r2是所述第二距离。5.根据权利要求1所述的位置检测装置，特征在于所述信号处理器包括: 位置检测处理单元，被配置成基于所述第一检测信号获得所述位置信息， 校正...

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