光电旋转编码器制造技术

提供了一种光电旋转编码器，其中在采用三格栅原理的同时可以保持检测精度。光电旋转编码器1包括：大致盘状的标尺2，其具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案20，测量方向是在预定轴线上旋转的测量目标的旋转方向，标尺是板状的并且以旋转轴线为中心；以及头部3，其从标尺2检测由测量目标的旋转引起的位移量。头部3包括光源4、具有多个格栅部分50的衍射单元5和具有多个光接收元件60的光接收单元6。衍射单元5的多个格栅部分50形成为多个变形格栅部分，其沿着标尺2的格栅状图案20从旋转轴线的中心向外宽展。多个光接收元件60形成为多个线性格栅部分，其从标尺2的旋转轴线上的中心沿着正交于径向方向的正交方向具有预定周期。周期。周期。

【技术实现步骤摘要】
光电旋转编码器


[0001]本专利技术涉及光电旋转编码器。

技术介绍

[0002]关于光电线性编码器，那些基于三格栅原理的编码器通常是已知的。具体而言，光电线性编码器包括光源、具有第一格栅的分度、具有第二格栅的标尺以及具有第三格栅的光接收单元。分度的第一格栅是具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅图案的格栅。分度设置在光源和标尺之间，并允许来自光源的光穿过其自身到达标尺。标尺的第二格栅具有沿着测量方向形成的格栅状图案。光接收单元的第三格栅包括沿测量方向以预定周期设置的多个光接收元件。光接收单元接收由亮条纹和暗条纹构成的干涉条纹，其是由穿过分度和标尺的光产生的干涉光。这些干涉条纹具有与标尺的格栅状图案(第二格栅)相同的周期。在这种情况下，当标尺在测量方向上移动距离L时，在光接收单元产生的干涉条纹将移动距离2L。光电线性编码器根据相位变化计算标尺和头部之间的相对移动量，相位变化代表干涉条纹的移动。
[0003]另一方面，光电旋转编码器通常是已知的。光电旋转编码器包括：大致盘状的标尺，其具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案；以及头部，其从标尺检测由测量目标的旋转引起的位移量。头部包括光源、具有第一格栅的分度、具有第二格栅的标尺以及具有第三格栅的光接收单元。在这种光电旋转编码器中，为了采用光电线性编码器的三格栅原理，分度和标尺形成为弧形，并且第一和第二格栅沿着弧形设置。利用这种配置，已经穿过分度和标尺的光在光接收单元上产生弧形干涉条纹。因此，基于三格栅原理的光电旋转编码器可以通过创建弧形的光接收元件来构造。/>[0004]同时，要求在光电线性编码器和光电旋转编码器之间标准化光接收单元的光接收元件。对于光电旋转编码器，分度和光接收单元需要形成为弧形以匹配弧形标尺，如上所述。因此，难以在光电线性编码器和光电旋转编码器之间标准化光接收单元的光接收元件。
[0005]比较而言，例如在日本未审查专利申请公开第2001
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116592号中描述的光学编码器(光电旋转编码器)包括主标尺和检测头，主标尺具有标尺格栅，标尺格栅具有沿着测量轴线以预定角度间距形成的格栅图案，检测头与主标尺相对设置，并且具有在测量轴线的方向上相对于主标尺移动的光接收侧格栅。具体而言，在该光学编码器中，标尺格栅单独变形为弧形，并且与光电线性编码器中的格栅相似的格栅用在分度和光接收单元中。
[0006]利用这种配置，大致在光接收单元的中间产生失真的干涉条纹，包括与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。因为只将采集与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹，所以光学编码器设置有由掩模材料制成的孔，该孔具有仅设置在产生这种干涉条纹的位置的窗口。由于失真的干涉条纹被孔径的掩模材料阻挡，光接收单元只能获得已经穿过窗口的干涉条纹，并且与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的问题
[0008]然而，尽管在日本未审查专利申请公开第2001
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116592号中描述的光学编码器能够获取与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹，但因为产生的干涉条纹本身是失真的，所以用于检测的信号的信噪比(S/N比)降低。特别是，小直径光电旋转编码器的信噪比显著降低，这可能导致精度差，例如位置闪烁。
[0009]本专利技术的目的是提供一种光电旋转编码器，其中在采用三格栅原理的同时可以保持检测精度。
[0010]解决问题的方法
[0011]本专利技术的光电旋转编码器包括：标尺，其是大致盘状，具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案，测量方向是在预定轴线上旋转的测量目标的旋转方向，标尺是板状的并且以旋转轴线为中心；以及头部，其从标尺检测由测量目标的旋转引起的位移量。头部包括光源、衍射单元、通过单元和光接收单元。光源将光传送到标尺。衍射单元设置在光源和标尺之间，平行于标尺的板表面。衍射单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便衍射来自光源的光。衍射单元形成为使得其在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的。通过单元设置在已经穿过标尺的光的行进方向上。另外，通过单元设置为平行于标尺的板表面。通过单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分。通过单元允许已经穿过标尺的光穿过通过单元。通过单元形成为使得其在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的。光接收单元接收已经穿过通过单元的光。衍射单元或通过单元中的任一个的多个格栅部分形成为沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线上的中心向外宽展的多个变形格栅部分。衍射单元或通过单元中的另一个的多个格栅部分形成为从标尺的旋转轴线上的中心沿着与径向方向正交的正交方向具有预定周期的多个线性格栅部分。光接收单元接收沿正交方向具有预定周期的干涉光，干涉光是由衍射单元处的衍射引起的，并且经由标尺穿过通过单元。
[0012]根据本专利技术，就衍射单元、标尺和通过单元之间的关系而言，衍射单元或通过单元中的任一个的多个格栅部分形成为多个变形格栅部分，衍射单元或通过单元中的另一个的多个格栅部分形成为线性格栅部分。变形格栅部分校正干涉条纹(即干涉光)的失真，并且可以产生与光接收单元上的光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。这样，光接收单元可以获取与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。因此，在光电旋转编码器中采用三格栅原理时，可以保持检测精度。
[0013]根据本专利技术的光电旋转编码器包括标尺和头部。标尺形成为大致盘状，具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案。测量方向是在预定轴线上旋转的测量目标的旋转方向，标尺是板状的并且以旋转轴线为中心。头部从标尺检测由测量目标的旋转引起的位移量。头部包括光源、衍射单元和光接收单元。光源将光传送到标尺。衍射单元设置在光源和标尺之间，平行于标尺的板表面。衍射单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便衍射来自光源的光。衍射单元形成为使得其在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的。光接收单元设置在已经穿过标尺的光的行进方向上。光接收单元设置为平行于标尺的板表面。光接收单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便接收已经穿过标尺的光。光接收单元形
成为使得其在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的。衍射单元的多个格栅部分或光接收单元的多个光接收元件中的任一个形成为多个变形格栅部分，其沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线上的中心向外宽展。衍射单元的多个格栅部分或光接收单元的多个光接收元件中的另一个形成为多个线性格栅部分，其从标尺的旋转轴线上的中心沿着正交于径向方向的正交方向具有预定周期。光接收单元接收沿正交方向具有预定周期的干涉光，干涉光是由衍射单元处的衍射引起的并且经由所述标尺穿过通过单元。
[0014]根据本专利技术，就衍射单元、标尺和光接收单元之间的关系而言，衍射单元的多个格栅部分或光接收单元的光接收元件中的任一个形成为多个变形格栅部分，衍射单元的多个格栅部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电旋转编码器，包括：标尺，其是大致盘状，具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案，所述测量方向是在预定轴线上旋转的测量目标的旋转方向，标尺是板状的并且以旋转轴线为中心；以及头部，其从标尺检测由测量目标的旋转引起的位移量，光电旋转编码器的特征在于，该头部包括：光源，其将光传送到标尺；衍射单元，其设置在光源和标尺之间并且设置为平行于标尺的板表面，衍射单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便衍射来自光源的光，并且衍射单元形成为使得衍射单元在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的；通过单元，其设置在已经穿过标尺的光的行进方向上，并且设置为平行于标尺的板表面，通过单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便允许已经穿过标尺的光穿过通过单元，并且该通过单元形成为使得该通过单元在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的；以及光接收单元，其接收已经穿过通过单元的光，其中衍射单元或通过单元中的任一个的多个格栅部分形成为沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线上的中心向外宽展的多个变形格栅部分，并且衍射单元或通过单元中的另一个的多个格栅部分形成为从标尺的旋转轴线上的中心沿着与径向方向正交的正交方向具有预定周期的多个线性格栅部分，并且其中光接收单元接收沿正交方向具有预定周期的干涉光，所述干涉光是由衍射单元处的衍射引起的，并且经由标尺穿过通过单元。2.根据权利要求1所述的光电旋转编码器，其特征在于，所述衍射单元中的多个格栅部分形成为多个变形格栅部分，其沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线上的中心向外宽展。3.根据权利要求1所述的光电旋转编码器，其特征在于，所述多个变形格栅部分相对于在正交于所述旋转轴线的正交方向上的一轴线线对称地形成。4.根据权利要求1所述的光电旋转编码器，其特征在于，在所述多个变形格栅部分中，如果位于正交于所述旋转轴线的正交方向上的所述轴线上的一变形格栅部分表示为第0变形格栅部分，所述线性格栅部分的预定周期表示为P，从旋转轴线到标尺的半径表示为R，并且标尺的宽度方向上的距离表示为x，则基于由表达式(1)确定的曲线C
n
形成第n变形格栅部分的形状：5.根据权利要求1所述的光电旋转编码器，其特征在于，在所述多个变形格栅部分中，如果位于正交于所述旋转轴线的正交方向上的所述轴线上的变形格栅部分表示为第0变形格栅部分，线性格栅部分的预定周期表示为P，从旋转轴线到标尺的半径表示为R，并且标尺的宽度方向上的距离表示为x，则基于由表达式(2)确定
的曲线C
n+1
(x)形成第n变形格栅部分的形状：6.根据权利要求1所述的光电旋转编码器，其特征在于，所述标尺包括反射来自所述光源的光的格栅状图案，并且所述格栅状图案反射在所述衍射单元处衍射的光。7.一种光电旋...

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