编码器制造技术

本发明专利技术是一种编码器，对于来自受光元件（２６）的光电转换信号（Ｉ↓［ａ］、Ｉ↓［ｂ］、Ｉ↓［ｃ］、Ｉ↓［ｄ］）进行运算，结果计算出２个信号（Ｉ↓［Ａ］、Ｉ↓［Ｂ］）。然后，由信号（Ｉ↓［Ａ］、Ｉ↓［Ｂ］）生成信号（Ｉ↓［ＡＢ］），且从编码器（１０）输出此信号（Ｉ↓［ＡＢ］）。如式（７）所示，此信号（Ｉ↓［ＡＢ］）中依赖于时间ｔ的项为４ｄ.ｓｉｎ（ωｔ）。另一方面，如式（５）及（６）所示，信号（Ｉ↓［Ａ］、Ｉ↓［Ｂ］）中依赖于时间ｔ的项为２ｄ.ｓｉｎ（ωｔ），因此，信号（Ｉ↓［ＡＢ］）相对于信号（Ｉ↓［Ａ］、Ｉ↓［Ｂ］）的变化等同于实质上将调制度扩大为２倍。所以，当根据信号（Ｉ↓［ＡＢ］）检测移动标度（２４）的位置时，能与将调制度扩大为２倍时同样地以高精度检测出移动标度（２４）的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是一种编码器，更具体而言是一种对移动体的位置信息进 行光学检测的编码器。
技术介绍
扫描式编码器中执行如下处理由受光元件接收经过移动标度 (scale)的照明光，由从所述受光元件输出的输出信号而生成2个以 上的不同的相位信号，并根据这些相位信号来检测移动标度的位置信 息(以下，简称为检测处理)(例如，参照专利文献l)。此检测处理中，为了提高位置信息的检测精度，考虑到使移动标 度上所设的图案达到高精细的水平以提高编码器的分辨率。然而，如 果使图案达到高精细的水平，那么会存在以下问题调制照明光的扫 描仪的能力无法对应于所述高精细的图案。而且，当要提高编码器的 测量精度时，也必须有效地除去输出信号内包含的失真。专利文献l:美国专利第6,639,686号说明书
技术实现思路
本专利技术是一种编码器，其是利用从光源射出的照明光的干涉来对 移动体的位置信息进行检测的光电式编码器，该编码器包括标度，固定在所述移动体上，且具有沿所述移动体的移动方向排列的图案； 光学系统，将照明光照射到所述标度上，从而产生包含相互不同的2 个以上相位信息的出射光；信号生成装置，接收所述出射光，生成分 别与所述相位信息相对应的信号；以及输出装置，根据所述信号生成 装置生成的信号，来输出所述移动体的位置信息。这样，所述信号生成电路根据包含互不相同的2个以上相位信息3的出射光，而生成与相位信息相对应的信号(相位信号)。然后，输 出装置根据相位信号而生成移动体的位置信息且进行输出。所以，通 过对各相位信号实施规定的处理，实质上能获得与增大照明光的调制 度时相同的效果。附图说明图l是表示本专利技术的一实施方式中的编码器的构成的概要图。 具体实施例方式以下，参照图1对本专利技术的一实施方式进行说明。图1中表示本专利技术的一实施方式中的编码器10的概要性的构成。 如图l所示，编码器10是所谓衍射干涉式的编码器，且是对沿规定 方向(x轴方向)移动的移动体的移动方向、或移动量、或位移进行检测的线性编码器。如图1所示，此编码器10包括光源12、致动器16、准直透镜 18、指数标度20、 一对反射镜22A、 22B、移动标度24、受光元件26 以及控制电路30。光源12将相千光、例如波长X(-850 nm)的激光射向图1中的 -Z方向。致动器16由例如压电元件构成，且配置在光源12的-X侧。此 致动器16根据从控制电路30供给的驱动信号，使光源12沿X轴方 向周期性地振动。本实施方式中，通过后述的调制度控制电路33与 致动器控制电路32的协动，使致动器16以调制振幅s (单振幅￡/2 )、 调制度d (=7P￡/p)、调制角频率co进行振动。准直透镜18配置在光源12的下方，使从光源12射出的照明光 成为平行光。指数标度20配置在准直透镜18的下方。此指数标度20是形成 了衍射光栅的透射型相位光栅，且此衍射光栅以X轴方向为周期方 向。而且，当穿过准直透镜18的照明光入射后，产生多束衍射光。图1中，示出这些衍射光中的、由指数标度20产生的士1阶衍射光。 另外，这里，将图1中+X侧产生的衍射光作为+l阶衍射光，而将-X 侧产生的衍射光作为-1阶衍射光。在指数标度20的下方、且从准直透镜18的光轴分别向-X方向 及+X方向隔着规定距离的位置上，以相互对向的状态分别配置有反 射镜22A、 22B。反射镜22A、 22B将指数标度20所产生的-1阶衍射 光和+1阶衍射光分别向移动标度24进行偏转。这样，由指数标度20 产生的士l阶衍射光，以至少有一部分相互重合的状态入射到移动标度 24。移动标度24以能沿X轴方向移动的方式配置在反射镜22A、22B 的下方。此移动标度24是形成了衍射光栅的透射型相位光栅，且此 衍射光4册以X轴方向为周期方向。而且，形成在此移动标度24上的 衍射光栅的光栅间距p，与形成在指数标度20上的相位光栅的光栅间 距稍有偏差。而且，指数标度20所产生的+l阶衍射光与-1阶衍射光， 在移动标度24受到±1阶衍射，从而以相互干涉的状态入射到受光元 件26。受光元件26配置在移动标度24的下方。此受光元件26具有4 个受光部26a、 26b、 26c、 26d，这4个受光部26a、 26b、 26c、 26d 对应于因经过移动标度24的照明光产生干涉而形成的千涉条紋而设 置。而且，输出与入射到各受光部26a 26d的照明光的强度对应的光 电转换信号Ia、 Ib、 Ic、 Id。由于致动器16如上所述地振动，所以这 些光电转换信号Ia Ia以下式(1) ~ (4)表示。另外，x是移动标 度24相对于指数标度20的位移。Ia=l + cos ...... (1)Ib=l + sin ...... ( 2 )Ic=l - cos ...... ( 3 )Id=l - sin ...... ( 4 )所述控制电路30包括光源驱动电路31、致动器驱动电路32、调 制度控制电路33、信号生成电路34、校正电路35以及运算电路36。光源驱动电路31对光源12进行驱动，以使照明光达到固定强度。 信号生成电路34在收到从受光元件26供给的光电转换信号Ia ~ Id后，如下式(5)和(6)所示，从光电转换信号Ia减去光电转换信号Ic而生成信号IA,此光电转换信号Ia与此光电转换信号Ie相互存在180度的相位差。而且，从光电转换信号Ib减去光电转换信号Id 而生成信号IB，此光电转换信号Ib与此光电转换信号Id相互存在180 度的相位差。这些信号IA、 IB分别输出到校正电路35和运算电路36。IA=Ia - Ic=2cos ...... ( 5 )IB=Ib - Id=2sin ...... ( 6 )运算电路36将信号lA、 Ib相乘而生成信号Iab。在所述式(5) 和(6)中，如果将4丌x/p - 2d'sin ((ot)定义为(|)，那么信号IA、 IB 分别成为2cos ( d) ) 、 2sin ((]))。然后，如果将信号IA与信号IB 相乘，那么可获得下式(7)所示的信号IAB。运算电路36算出信号IaB后，将此信号IAB作为移动标度24的位置信息而输出到外部，并且输出到调制度控制电路33 。lAB=lAxlB=4sin cj) 'cos cj) =2sin ( 2 (J))=2sin [ 8丌x/p - 4d'sin (cot)〗......(7 )作为一个例子，调制度控制电路33根据角频率co的时钟信号 CL ( =kl.sinot)，而生成由正弦波构成的调制信号(k2'sincot)。而 且，调制度控制电路33根据此调制信号，经过致动器驱动电路32而 使致动器16以调制振幅s (单振幅s/2 )、调制度d ( =7P￡/p )、调制 角频率co进行振动。这样，从光源12射出的照明光得到调制，从受 光元件26输出如所述式(1) ~ (4)所示的相位分别偏移90度的光 电转换信号Ia、 Ib、 Ic、 Id。而且，调制度控制电路33 —直对由运算电路36供给的信号IAB进行监视，根据信号lAB的值进行控制，以使调制振幅s的大小为移动标度24的光栅间距p的一半(p/2)以上。这样，能对信号L和信 号lB的半周期以上进行莉莎监控(Lissajo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码器，利用经过调制的照明光的干涉，来检测出移动体的位置信息，该编码器的特征在于包括：　标度，固定在所述移动体上，且具有沿所述移动体的移动方向而排列的图案；　光学系统，向所述标度照射所述照明光，而产生含有互不相同的２个以上相位信息的出射光；　信号生成装置，接收所述出射光而生成分别与所述相位信息相对应的信号；及　输出装置，根据所述信号生成装置生成的信号，输出所述移动体的位置信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：牧野内进，今井亨，渡边昭宏，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：JP[日本]