光电编码器制造技术

一种光电编码器包括：具有基于伪随机数据的绝对图案的绝对标尺、和探测头，该探测头包括向绝对标尺的绝对图案发射光的光源和从绝对图案接收光的光接收单元，并且其检测探测头相对于绝对标尺的绝对位置。在光电编码器中，绝对图案由以重复方式布置的光栅部和暗部组成。光电编码器进一步包括：干涉图案生成装置，其与光栅部组合起来产生干涉图案；以及包括干涉图案信号处理单元，其基于光接收单元接收的干涉图案来检测绝对图案的伪随机数据。

【技术实现步骤摘要】
光电编码器
本专利技术涉及一种光电编码器。
技术介绍
已知一种光电绝对编码器，其通过检测位于标尺上的伪随机图案来获得绝对位置。例如可使用称为M序列码的图案作为标尺上的伪随机图案(″Absolutepositionmeasurementusingopticaldetectionofcodedpatterns″，JTMStevensonet.al，J.Phys，E：Sci.Instrum.21(1988)1140-1145)。公开号为H07-286861的日本未经审查的专利申请中公开了一种绝对编码器，其利用一个透镜将标尺上的伪随机图案的图像引向探测器，并且由此检测出探测器相对于标尺的位置。进一步地，公开号为2004-317503的日本未经审查的专利申请中公开的绝对编码器使用了透镜组，而不是一个透镜。进一步地，还已知一种没有透镜的结构的绝对编码器。公开号为H05-71984的日本未经审查的专利申请中公开了一种绝对编码器，其使用探测元件直接检测穿过标尺上的伪随机图案的光线。
技术实现思路
公开号为H07-286861的日本未经审查的专利申请中公开的绝对编码器使用了一个透镜。因此就存在装置的尺寸大并且成本高的问题。进一步地，公开号为2004-317503的日本未经审查的专利申请中公开的绝对编码器使用了透镜组代替一个透镜。虽然这样减小了装置的尺寸，但是仍然存在高成本的问题。另一方面，公开号为H05-71984的日本未经审查的专利申请中公开的绝对编码器不使用透镜。但是，当标尺和光探测器之间的距离很大时，穿过伪随机图案的光线就会发散，并且因此光探测器就不能检测作为伪随机图案的该伪随机图案。为了防止穿过伪随机图案的光线发散，可使用相干光源来作为光源，诸如可发射具有非常高平行度的平行光的激光器。但是，当标尺和光探测器之间的距离很大时，即使发射了平行光，由于伪随机图案和平行光之间的交互作用，会发生光的衍射。于是，由于衍射光的干涉，与标尺上的伪随机图案不同的图案就到达了光探测器。因此，不能增大标尺和探测头之间的间距。因此有必要显著减小标尺和探测头之间的间距。但是，如果标尺和探测头之间的间距过小，就有如下问题，即当由于标尺弯曲造成间距变化时或当诸如金属粉末的外来物质进入时，就不能进行编码器的测量。本专利技术已经解决了上述问题并且因此本专利技术的目的是提供一种光电编码器，其能够在标尺和探测头之间具有很大的间距，而不需要使用透镜，并且能够检测标尺上的伪随机数据。根据本专利技术一个方面的光电编码器包括：绝对标尺，其具有基于伪随机数据的绝对图案；探测头，其包括向绝对标尺的绝对图案发射光的光源和从绝对图案接收光的光接收单元，其中光电编码器检测探测头相对于绝对标尺的绝对位置，和由以重复方式布置的光栅部和暗部组成的绝对图案；以及与光栅部联合起来产生干涉图案的干涉图案生成装置；以及干涉图案信号处理单元，其根据光接收单元接收的干涉图案来检测绝对图案的伪随机数据。在上述光电编码器中，干涉图案生成装置可包括在探测头中发射非相干光的光源、以及位于光路上的辅助光栅，其中光源发射的光线穿过绝对图案并且进入光接收单元。在根据本专利技术另一个方面的光电编码器中，光源可发射相干光。在根据本专利技术一个方面的光电编码器中，光源的发射强度为光源的中心轴上的发射强度50％处的半功率角θL、绝对图案的数据节距PDATA、绝对标尺和辅助光栅之间的距离u、辅助光栅与光接收单元之间的距离v可满足条件表达式(1)：进一步地，在根据本专利技术一个方面的光电编码器中，具有增量图案的增量标尺可与绝对标尺平行地放置。此外，在上述光电编码器中，绝对图案的光栅部的光栅节距可与增量图案的光栅节距相同。进一步地，在根据本专利技术一个方面的光电编码器中，根据从增量图案生成的干涉图案获得的周期信号可以检测绝对图案的伪随机数据。进一步地，在根据本专利技术一个方面的光电编码器中，绝对图案的光栅节距可与增量图案的光栅节距可以不相同。根据本专利技术一个方面的绝对位置检测方法为利用光电编码器的绝对位置检测方法，该光电编码器包括具有基于伪随机数据的绝对图案的绝对标尺、包括光源、干涉图案生成装置以及光接收单元的探测头、以及干涉图案信号处理单元，该绝对位置检测方法用于检测探测头相对于绝对标尺的绝对位置，该方法包括：光源向绝对图案发射光的步骤，通过干涉图案生成装置在来自绝对图案的光中生成干涉图案的步骤，通过光接收单元接收干涉图案的步骤，通过干涉图案信号处理单元根据干涉图案检测绝对图案的伪随机数据的步骤。根据本专利技术的上述方面，可以提供一种光电编码器，其具有在标尺和探测头之间的很大的间距，而不需要使用透镜，并且能够检测标尺上的伪随机数据。本专利技术的上述和其它目的、特征和优点从下文给出的详细说明和附图中将会有更加全面地理解，这里附图仅通过图示的方式给出，因此并不能被认为是对本专利技术的限制。附图说明图1为示出了根据第一实施例的光电编码器结构的视图；图2为示出了根据第一实施例的绝对标尺的结构的视图；图3为示出了根据第一实施例的光接收单元的结构的视图；图4为根据第一实施例的光电编码器的截面图；图5为示出了其中根据第一实施例的光电编码器的光源的光发射与光源的光发射方向特性图有50％重叠的范围的视图；图6为示出了根据第一实施例光电编码器的光源位于暗部中心正上方的状态的视图；图7为示出了在根据第一实施例的光电编码器中、光源的光发射部分在测量方向上的尺寸W小于数据节距PDATA的情形下、生成干涉图案的位置的视图；图8为示出了在根据第一实施例的光电编码器中、光源光发射部分在测量方向上的尺寸W大于数据节距PDATA的情形下、生成干涉图案的位置的视图；图9为示出了在根据第一实施例的光电编码器中、光源光发射方向特性设置得更尖的情形的视图；图10为示出了在根据第一实施例的光电编码器中、在光源的光发射方向特性设置得更尖的情形下、分别通过两个光栅部生成干涉图案的状态的视图；图11为示出了在根据第一实施例的光电编码器中、由具有暗部设置于其间的两个光栅部产生的干涉图案不交叠的条件的视图；图12为示出了在根据第一实施例的光电编码器中、当满足条件表达式(1)时、穿过暗部左边和右边的光栅部的光线不相互交叉的视图；图13为示出了根据第二实施例的光电编码器的结构的视图；图14为示出了根据第二实施例的标尺的结构的视图；图15为根据第二实施例的光电编码器的增量标尺侧的横截面图；图16为示出了根据第三实施例的光电编码器的结构的视图；图17为根据第三实施例的光电编码器的绝对标尺侧的横截面图；以及图18为根据第三实施例的光电编码器的增量标尺侧的横截面图。具体实施方式[第一实施例]参照附图在下文中将描述本专利技术的示例性实施例。图1为示出了根据第一实施例的光电编码器100的结构的视图。光电编码器100包括绝对标尺110和探测头120。探测头120可沿着在测量轴方向上的绝对标尺110移动，并且探测头120相对于绝对标尺110的绝对位置被检测。探测头120包括非相干光源121、光接收单元122以及干涉图案信号处理单元124。而且，在根据第一实施例的光电编码器100的探测头120中，绝对辅助光栅123被放置在绝对标尺110和光接收单元122之间。图1中示出的非相干光源121发射非相干光。例如，使用LED(发光二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电编码器，包括：绝对标尺，具有基于伪随机数据的绝对图案；探测头，其包括向绝对标尺的绝对图案发射光的光源、以及从绝对图案接收光的光接收单元，其中光电编码器检测探测头相对于绝对标尺的绝对位置，并且绝对图案由以重复方式布置的光栅部和暗部组成；干涉图案生成装置，其与光栅部联合起来产生干涉图案；以及干涉图案信号处理单元，其基于光接收单元接收的干涉图案来检测绝对图案的伪随机数据。

【技术特征摘要】
2013.09.03 JP 2013-1817841.一种光电编码器，包括：绝对标尺，具有基于伪随机数据的绝对图案；探测头，其包括向绝对标尺的绝对图案发射光的光源、以及从绝对图案接收光的光接收单元，其中光电编码器检测探测头相对于绝对标尺的绝对位置，并且绝对图案由以重复方式布置的光栅部和暗部组成；干涉图案生成装置，其与光栅部联合起来产生干涉图案；以及干涉图案信号处理单元，其基于光接收单元接收的干涉图案来检测绝对图案的伪随机数据，其中，干涉图案生成装置包括辅助光栅，其位于从光源发射的光线穿过绝对图案并且进入到光接收单元的光路上，光源的发射强度为光源的中心轴上的发射强度的50％处的半功率角θL、绝对图案的数据节距PDATA、绝对标尺和辅助光栅之间的距离u、辅助光栅与光接收单元之间的距离v满足条件表达式(1)：2.根据权利要求1的光电编码器，其中所述光源发射非相干光。3.根据权利要求1的光电编码器，其中所述光源发射相干光。4.根据权利要求1-3中任一项的光电编码器，其中具有增量图案的增量标尺与绝对标尺平行地放置。5.根据权利要求4的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：夜久亨，加藤庆显，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP