本發(fā)明涉及一種光學(xué)編碼器。

背景技術(shù)：

已知有各種編碼器作為用于檢測(cè)兩個(gè)相對(duì)移動(dòng)的組件之間的相對(duì)移位的裝置。例如，作為線性編碼器的示例，提出了使用三光柵系統(tǒng)的光學(xué)編碼器(日本特開昭63-33604)。

以下說明使用三光柵系統(tǒng)的光學(xué)編碼器。圖14是示出使用三光柵系統(tǒng)的光學(xué)編碼器800的結(jié)構(gòu)示例的立體圖。光學(xué)編碼器800包括標(biāo)尺840和檢測(cè)頭870。檢測(cè)頭870在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于標(biāo)尺840移動(dòng)。檢測(cè)頭870檢測(cè)檢測(cè)頭870相對(duì)于標(biāo)尺840的相對(duì)移動(dòng)量。

標(biāo)尺840配備有標(biāo)尺光柵841。標(biāo)尺光柵841包括透光部842和不透光部843。透光部842和不透光部843在測(cè)量方向(X軸方向)上以周期P(即，循環(huán)P)交替地配置。

檢測(cè)頭870包括光源110、光源光柵120和干涉條紋檢測(cè)部件850。光源光柵120包括透光部121和不透光部122，并且光源光柵120配置在光源110的正下方。透光部121和不透光部122在測(cè)量方向(X軸方向)上以周期2P(即，循環(huán)2P)交替地配置。

干涉條紋檢測(cè)部件850包括光接收光柵851和光電二極管852。光接收光柵851包括透光部853和不透光部854，并且光接收光柵851配置在光電二極管852的正上方。透光部853和不透光部854在測(cè)量方向(X軸方向)上以周期2P交替地配置。光電二極管852將穿過了光接收光柵851的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且基于該電信號(hào)的強(qiáng)度變化來檢測(cè)檢測(cè)頭870的移動(dòng)量。

在光學(xué)編碼器800中，光源光柵120、標(biāo)尺光柵841和光接收光柵851與用于實(shí)現(xiàn)三光柵系統(tǒng)的三種光柵相對(duì)應(yīng)。光學(xué)編碼器800被配置為使得光源光柵120和標(biāo)尺840之間的間隙(G3)等于標(biāo)尺840和光接收光柵851之間的間隙(G4)(即，G3＝G4)。

以下將簡(jiǎn)要說明光學(xué)編碼器800中的標(biāo)尺840的移動(dòng)和利用三種光柵所形成的干涉條紋的外觀。這里，參考圖15～17來說明如下事實(shí)：每當(dāng)標(biāo)尺840在測(cè)量方向(X軸方向)上移動(dòng)了周期P的一半(即，P/2)(以下稱為“半個(gè)周期(P/2)”)時(shí)，由于三光柵系統(tǒng)而在信號(hào)強(qiáng)度出現(xiàn)峰值。

圖15示意性地示出初始狀態(tài)下的檢測(cè)頭870和標(biāo)尺840的截面結(jié)構(gòu)。圖15示出沿著圖14中的線XV-XV而截取的截面。圖15示出：在初始狀態(tài)下，光源光柵120的光柵沒有與標(biāo)尺光柵841的光柵對(duì)齊。換句話說，圖15示出不存在可以使第0次光通過光源光柵120和標(biāo)尺光柵841這兩者的透光部所經(jīng)由的路徑的狀態(tài)。由于光接收光柵851被配置成使得光接收光柵851的光柵與光源光柵120的光柵對(duì)齊，因此在圖15所示的狀態(tài)下，標(biāo)尺光柵841的光柵沒有與光源光柵120和光接收光柵851的光柵對(duì)齊。

在圖15中，為了將透光部和不透光部彼此區(qū)分開，將符號(hào)121A和121B從左側(cè)開始按順序添加至光源光柵120的多個(gè)透光部121，并且將符號(hào)122A～122C從左側(cè)開始按順序添加至光源光柵120的多個(gè)不透光部122。此外，將符號(hào)842A～842E從左側(cè)開始按順序添加至標(biāo)尺光柵841的多個(gè)透光部842，并且將符號(hào)843A～843F從左側(cè)開始按順序添加至標(biāo)尺光柵841的多個(gè)不透光部843。此外，將符號(hào)853A和853B從左側(cè)開始按順序添加至光接收光柵851的多個(gè)透光部853，并且將符號(hào)854A～854C從左側(cè)開始按順序添加至光接收光柵851的多個(gè)不透光部854。注意，為了使附圖清楚，在不透光部122A～122C、843A～843F以及854A～854C中添加了陰影。

在圖15所示的狀態(tài)下，通過穿過光源光柵120和標(biāo)尺光柵841的透光部并 且光路長(zhǎng)度彼此相等的光線之間的干涉，在光電二極管852上形成干涉條紋的明部。例如，行進(jìn)通過路徑“121A->842B->853A”的光的光路長(zhǎng)度與行進(jìn)通過路徑“121A->842C->853A”的光的光路長(zhǎng)度相等。因此，在光接收光柵851的透光部853A上形成干涉條紋的明部。

如上所述，可以理解，在圖15所示的狀態(tài)下，穿過了光源光柵120和標(biāo)尺光柵841的光在光接收光柵851上形成以周期P為間隔出現(xiàn)明部的干涉條紋IP8。在該狀態(tài)下，在光電二極管852所輸出的檢測(cè)信號(hào)中產(chǎn)生峰值。

接著，檢查標(biāo)尺光柵841從圖15所示的狀態(tài)起逐漸向右移動(dòng)的情況。在該處理中，干涉條紋也隨著標(biāo)尺光柵841的移動(dòng)而逐漸改變其位置。在干涉條紋的明部的位置相對(duì)于光接收光柵851的透光部853逐漸偏移的情況下，從光電二極管852輸出的檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度逐漸降低。

圖16示意性地示出在圖15所示的狀態(tài)之后的狀態(tài)下的檢測(cè)頭870和標(biāo)尺840的截面結(jié)構(gòu)。與圖15相同。圖16示出沿著圖14的線XV-XV而截取的截面。檢查如圖16所示在標(biāo)尺840隨后移動(dòng)了周期P之后的狀態(tài)。如從圖16的光線的軌跡可以理解，例如，進(jìn)行通過路徑“121A->842A->853A”的光(以下稱為“光線81”)的光路長(zhǎng)度與行進(jìn)通過路徑“121A->842C->853A”的光(以下稱為“光線82”)的光路長(zhǎng)度相等。然而，行進(jìn)通過路徑“121A->842B->853A”的光的光路長(zhǎng)度與光線81和光線82的光路長(zhǎng)度不同。因此，在透光部853A上沒有形成干涉條紋的明部。

如上所述，可以理解，在圖16所示的狀態(tài)下，穿過光源光柵120和標(biāo)尺光柵841的光沒有形成干涉條紋。在該狀態(tài)下，在從光電二極管852輸出的檢測(cè)信號(hào)中沒有產(chǎn)生峰值。

不必說，在標(biāo)尺光柵841進(jìn)一步移動(dòng)了周期P的情況下，光學(xué)編碼器具有與圖15所示的狀態(tài)相同的狀態(tài)。因此，在這種情況下，形成與圖15所示的狀態(tài)下的干涉條紋相同的干涉條紋。

圖17示出由于標(biāo)尺光柵841的移動(dòng)而引起的檢測(cè)信號(hào)的變化?？梢岳斫?，每當(dāng)標(biāo)尺光柵841移動(dòng)了周期P時(shí)，在檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生峰值。即，即使在將光源光柵120和光接收光柵851的周期設(shè)置成作為標(biāo)尺光柵841的周期P的2倍的周期2P的情況下，光學(xué)編碼器也可以具有周期P的檢測(cè)分辨率。這是使用三光柵系統(tǒng)的編碼器的顯著優(yōu)點(diǎn)。

此外，在使用三光柵系統(tǒng)的編碼器中，信號(hào)強(qiáng)度按照特定周期以重復(fù)方式發(fā)生變化(即，每當(dāng)標(biāo)尺光柵841移動(dòng)周期P時(shí)發(fā)生變化)。因此，可以進(jìn)行如下插值：將一個(gè)信號(hào)周期(即，一個(gè)信號(hào)循環(huán))進(jìn)一步分割成多個(gè)區(qū)間以利用比該信號(hào)周期(周期P)更短的周期來精確地檢測(cè)標(biāo)尺光柵841的移位。不必說，與在針對(duì)作為周期P的2倍的周期2P進(jìn)行插值的情況下的分辨率相比，在針對(duì)周期P進(jìn)行插值的情況下可以將分辨率提高為2倍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了如下問題。如上所述，每當(dāng)由于三光柵系統(tǒng)而使標(biāo)尺光柵841移動(dòng)周期P時(shí)，在檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生峰值。通常，基于使用均具有周期P的光源光柵、標(biāo)尺光柵和光接收光柵的三光柵系統(tǒng)的編碼器能夠提供每當(dāng)標(biāo)尺光柵移動(dòng)周期P/2時(shí)產(chǎn)生峰值的檢測(cè)信號(hào)。與此相對(duì)，將如上所述的光學(xué)編碼器800的光源光柵和光接收光柵的周期設(shè)置成作為周期P的2倍的周期2P，以使得能夠緩和(即降低)光學(xué)編碼器800所需的制造精度，從而使光學(xué)編碼器800的制造更容易。然而，由此，檢測(cè)分辨率從P/2降低成P。因此，即使在針對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行插值的情況下，檢測(cè)精度也降低。

有鑒于上述情形而做出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)編碼器，該光學(xué)編碼器的檢測(cè)分辨率相當(dāng)于與周期為P的光柵標(biāo)尺的相對(duì)移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的周期P的一半(即，P/2)，并且該光學(xué)編碼器能夠容易地被制造。

本發(fā)明的第一典型方面是一種光學(xué)編碼器，其包括：光源，用于發(fā)出光； 標(biāo)尺，其包括以預(yù)定周期所形成的標(biāo)尺光柵；光源光柵，其包括以所述預(yù)定周期的兩倍的周期所形成的光柵，其中所述光源光柵配置在所述光源和所述標(biāo)尺之間；以及干涉條紋檢測(cè)部件，其被配置為能夠以所述預(yù)定周期來檢測(cè)干涉條紋的明部，其中所述干涉條紋是通過所述光源光柵和所述標(biāo)尺所生成的，其中，所述干涉條紋檢測(cè)部件檢測(cè)由來自所述標(biāo)尺的光所形成的第一干涉條紋和由來自所述標(biāo)尺的光所形成的第二干涉條紋，其中所述第二干涉條紋的明部的位置相對(duì)于所述第一干涉條紋的明部的位置偏移了所述預(yù)定周期的一半。

本發(fā)明的第二典型方面是上述的編碼器，其中，所述標(biāo)尺包括以所述預(yù)定周期所形成的至少兩個(gè)標(biāo)尺光柵，以及所述至少兩個(gè)標(biāo)尺光柵并排配置，并且鄰接的標(biāo)尺光柵彼此偏移了所述預(yù)定周期的一半。

本發(fā)明的第三典型方面是上述的編碼器，其中，所述標(biāo)尺包括偶數(shù)個(gè)標(biāo)尺光柵。

本發(fā)明的第四典型方面是上述的編碼器，其中，配置有所述至少兩個(gè)標(biāo)尺光柵的區(qū)域的寬度比所述光源光柵的寬度短，其中各寬度是并排配置所述至少兩個(gè)標(biāo)尺光柵的方向上的寬度。

本發(fā)明的第五典型方面是上述的編碼器，其中，所述光源光柵包括以所述預(yù)定周期的兩倍的周期所形成的至少兩個(gè)光柵，以及所述至少兩個(gè)光柵并排配置，并且鄰接的光柵彼此偏移了所述預(yù)定周期。

本發(fā)明的第六典型方面是上述的編碼器，其中，所述光源光柵包括偶數(shù)個(gè)光柵。

本發(fā)明的第七典型方面是上述的編碼器，其中，所述干涉條紋檢測(cè)部件檢測(cè)所述第一干涉條紋和所述第二干涉條紋合成得到的干涉條紋。

本發(fā)明的第八典型方面是上述的編碼器，其中，所述干涉條紋檢測(cè)部件包括：光接收光柵，其包括以所述預(yù)定周期所形成的光柵；以及光接收部件， 用于檢測(cè)穿過了所述光接收光柵的光。

本發(fā)明的第九典型方面是一種光學(xué)編碼器，其包括：光源，用于發(fā)出光；標(biāo)尺，其包括X軸方向上以第一周期并且Y軸方向上以第二周期在預(yù)定平面上所形成的交錯(cuò)圖案光柵，其中所述X軸方向與所述預(yù)定平面平行，所述Y軸方向與所述預(yù)定平面平行并且與所述X軸方向交叉；X軸方向光源光柵，其包括所述X軸方向上以所述第一周期的兩倍的周期所形成的光柵，其中所述X軸方向光源光柵配置在所述光源和所述標(biāo)尺之間；Y軸方向光源光柵，其包括所述Y軸方向上以所述第二周期的兩倍的周期所形成的光柵，其中所述Y軸方向光源光柵配置在所述光源和所述標(biāo)尺之間；X軸方向干涉條紋檢測(cè)部件，其被配置為能夠以所述第一周期來檢測(cè)通過所述X軸方向光源光柵和所述標(biāo)尺所生成的干涉條紋的明部；以及Y軸方向干涉條紋檢測(cè)部件，其被配置為能夠以所述第二周期來檢測(cè)通過所述Y軸方向光源光柵和所述標(biāo)尺所生成的干涉條紋的明部，其中，所述X軸方向干涉條紋檢測(cè)部件檢測(cè)由來自所述標(biāo)尺的光所形成的第一干涉條紋和由來自所述標(biāo)尺的光所形成的第二干涉條紋，其中所述第二干涉條紋的明部的位置相對(duì)于所述第一干涉條紋的明部的位置偏移了所述第一周期的一半，以及所述Y軸方向干涉條紋檢測(cè)部件檢測(cè)由來自所述標(biāo)尺的光所形成的第三干涉條紋和由來自所述標(biāo)尺的光所形成的第四干涉條紋，其中所述第四干涉條紋的明部的位置相對(duì)于所述第三干涉條紋的明部的位置偏移了所述第二周期的一半。

根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種光學(xué)編碼器，該光學(xué)編碼器的檢測(cè)分辨率相當(dāng)于與周期為P的光柵標(biāo)尺的相對(duì)移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的周期P的一半(即，P/2)，并且該光學(xué)編碼器能夠容易地被制造。

通過這里及以下給出的詳細(xì)說明、以及僅以例示方式給出的附圖，本發(fā)明的上述及其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將能夠更充分地被理解，而不會(huì)被考慮作為對(duì)本發(fā)明的限制。

附圖說明

圖1是示意性地示出根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器的結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖2是示意性地示出根據(jù)第一典型實(shí)施例的標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)的頂視圖；

圖3示意性地示出在光源光柵、標(biāo)尺和光接收光柵具有第一位置關(guān)系的情況下的檢測(cè)頭和標(biāo)尺的截面結(jié)構(gòu)；

圖4示意性地示出在光源光柵、標(biāo)尺和光接收光柵具有第二位置關(guān)系的情況下的檢測(cè)頭和標(biāo)尺的截面結(jié)構(gòu)；

圖5是示意性地示出根據(jù)第二典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器的結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖6是示意性地示出根據(jù)第二典型實(shí)施例的標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)的平面圖；

圖7是示意性地示出根據(jù)第三典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器的結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖8是示意性地示出根據(jù)第四典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器的結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖9是示意性地示出根據(jù)第四典型實(shí)施例的光源光柵的結(jié)構(gòu)的頂視圖；

圖10是示意性地示出根據(jù)第五典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器的結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖11是示意性地示出根據(jù)第五典型實(shí)施例的標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)的頂視圖；

圖12是示意性地示出根據(jù)第五典型實(shí)施例的X軸方向光源光柵和Y軸方向光源光柵的結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖13是示意性地示出根據(jù)第五典型實(shí)施例的干涉條紋檢測(cè)部件的結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖14是示出使用三光柵系統(tǒng)的光學(xué)編碼器的結(jié)構(gòu)示例的立體圖；

圖15示意性地示出初始狀態(tài)下的檢測(cè)頭和標(biāo)尺的截面結(jié)構(gòu)；

圖16示意性地示出后續(xù)狀態(tài)下的檢測(cè)頭和標(biāo)尺的截面結(jié)構(gòu)；以及

圖17示出由標(biāo)尺光柵的移動(dòng)所引起的檢測(cè)信號(hào)的變化。

具體實(shí)施方式

以下參考附圖來說明根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例。整個(gè)附圖中將相同的標(biāo)記分配給相同的組件，并且適當(dāng)省略它們的重復(fù)說明。

第一典型實(shí)施例

說明根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器100。圖1是示意性地示出根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器100的結(jié)構(gòu)的立體圖。光學(xué)編碼器100包括標(biāo)尺140和檢測(cè)頭170。在光學(xué)編碼器100中，檢測(cè)頭170在測(cè)量方向(圖1的X軸方向)上相對(duì)于標(biāo)尺140移動(dòng)，并且檢測(cè)檢測(cè)頭170在測(cè)量方向(圖1的X軸方向)上相對(duì)于標(biāo)尺140的相對(duì)移動(dòng)量。注意，為了使附圖清楚，在圖1和隨后的附圖的各個(gè)不透光部(稍后說明)中添加了陰影。

詳細(xì)說明標(biāo)尺140。圖2是示意性地示出根據(jù)第一典型實(shí)施例的標(biāo)尺140的結(jié)構(gòu)的頂視圖。在標(biāo)尺140中，在玻璃基板(未示出)上設(shè)置(或者形成)第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142。在與測(cè)量方向平行的X軸方向上，配置有構(gòu)成第一標(biāo)尺光柵141的多個(gè)單位光柵。同樣地，在測(cè)量方向(X軸方向)上，配置有構(gòu)成第二標(biāo)尺光柵142的多個(gè)單位光柵。此外，將第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142以并排方式沿Y軸方向配置在標(biāo)尺140上。

注意，Y軸方向是與測(cè)量方向(X軸方向)垂直(或交叉)并且與配置有標(biāo)尺140的第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142的平面平行的方向。即，配置有標(biāo)尺140的第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142的平面是X-Y平面。

第一標(biāo)尺光柵141包括透光部143和不透光部144。透光部143和不透光部144在測(cè)量方向(X軸方向)上以周期P(即，循環(huán)P)交替地配置。第二標(biāo)尺光柵 142包括透光部145和不透光部146。透光部145和不透光部146在測(cè)量方向(X軸方向)上以周期P交替地配置。注意，第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142被配置成使得在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于彼此偏移半個(gè)周期(P/2)。

詳細(xì)說明檢測(cè)頭170。檢測(cè)頭170包括光源110、光源光柵120和干涉條紋檢測(cè)部件150。

光源110發(fā)射光。作為光源110，例如可以使用LED(發(fā)光二極管)、激光二極管、SLED(自掃描發(fā)光二極管)、或者OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)。

光源光柵120包括透光部121和不透光部122，并且配置在光源110的正下方。將透光部121和不透光部122在測(cè)量方向(X軸方向)上以相當(dāng)于標(biāo)尺140的周期的2倍的周期、即周期2P(以下還稱為“倍周期”)交替地配置在玻璃基板(未示出)上。

注意，在以下說明中，除非指定，否則術(shù)語(yǔ)“周期”表示作為標(biāo)尺140的周期的周期P。因此，將光源光柵120的周期稱為“倍周期2P”，以使該周期與標(biāo)尺140的周期相區(qū)分。

光源光柵120的短邊方向(Y軸方向)上的寬度L2比配置有第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142的區(qū)域的短邊方向上的寬度L4更長(zhǎng)。結(jié)果，穿過光源光柵120的光均勻地施加至第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142。

干涉條紋檢測(cè)部件150檢測(cè)光源光柵120和標(biāo)尺140所生成的干涉條紋。干涉條紋檢測(cè)部件150包括光接收光柵151和光電二極管152。光接收光柵151包括透光部153和不透光部154，并且配置在光電二極管152的正上方。透光部153和不透光部154在測(cè)量方向(X軸方向)上以周期P交替地配置。光電二極管152將穿過光接收光柵151的光轉(zhuǎn)換成作為電信號(hào)的檢測(cè)信號(hào)。該檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)度根據(jù)所接收到的光的強(qiáng)度而變化。結(jié)果，基于電信號(hào)的變化來檢測(cè)檢測(cè)頭170的移動(dòng)量。

在光學(xué)編碼器100中，光源光柵120、標(biāo)尺140的第一標(biāo)尺光柵141和第二 標(biāo)尺光柵142中的每一個(gè)、以及光接收光柵151與用于實(shí)現(xiàn)三光柵系統(tǒng)的三種光柵相對(duì)應(yīng)。在該結(jié)構(gòu)中，如上所述，光學(xué)編碼器100被配置為光源光柵120的光柵周期是倍周期2P，并且第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142中的每一個(gè)以及光接收光柵151的光柵周期是周期P。此外，光學(xué)編碼器100被配置為光源光柵120和標(biāo)尺140之間的間隙(G1)等于標(biāo)尺140和光接收光柵151之間的間隙(G2)(即，G1＝G2)。

光電二極管152檢測(cè)在光接收光柵151的透光部153上所形成的干涉條紋，并且輸出與干涉條紋的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)。注意，對(duì)于干涉條紋檢測(cè)部件150，代替使用光接收光柵151和光電二極管152，可以使用配置有多個(gè)光電二極管的光電二極管陣列。在本典型實(shí)施例中，干涉條紋檢測(cè)部件150被配置成輸出正弦波單相信號(hào)。注意，可以對(duì)干涉條紋檢測(cè)部件150進(jìn)行配置，以使得配置了相位相對(duì)于彼此偏移了π/4的四個(gè)光接收光柵151，從而輸出具有相位相對(duì)于彼此偏移了π/4的A+相位、B+相位、A-相位、以及B-相位的信號(hào)。

接著，說明光學(xué)編碼器100的操作。從光源110發(fā)出的光在穿過光源光柵120時(shí)被折射，并且變成相干光。由于在光源光柵120中配置有多個(gè)透光部121，因而穿過光源光柵120的光表現(xiàn)為好像是從在測(cè)量方向(X軸方向)上配置了各自沿Y軸方向延伸的多個(gè)線狀光源元件的光源所發(fā)出的。穿過光源光柵120的光被標(biāo)尺140的第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142折射。第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142折射后的光到達(dá)光接收光柵151，從而形成干涉條紋。

圖3示意性地示出在光源光柵120、標(biāo)尺140和光接收光柵151具有第一位置關(guān)系的情況下的檢測(cè)頭170和標(biāo)尺140的截面結(jié)構(gòu)。圖3示出沿著圖1中的線III-III截取的截面。在圖3中，為了使附圖清楚，在第一標(biāo)尺光柵141的透光部143中添加了陰影，而由輪廓矩形來表示第二標(biāo)尺光柵142的透光部145。

圖3所示的第一位置關(guān)系表示光源光柵120、第一標(biāo)尺光柵141和光接收光柵151的透光部彼此對(duì)齊的狀態(tài)、即存在穿過光源光柵的第0次光可以穿過第一標(biāo)尺光柵141的透光部143所經(jīng)由的路徑的狀態(tài)。換句話說，第一位置關(guān)系表示光源光柵120的透光部121、第一標(biāo)尺光柵141的透光部143以及光接收光柵151的透光部153在X軸方向上的中心在Y軸方向上彼此對(duì)齊的狀態(tài)。

以下說明在第一位置關(guān)系中通過穿過標(biāo)尺140的第一標(biāo)尺光柵141的光所形成的干涉條紋。如圖3所示，穿過光源光柵120的光被第一標(biāo)尺光柵141折射。在第一位置關(guān)系中，被光源光柵120折射后接著行進(jìn)通過光路P11的光再次被第一標(biāo)尺光柵141折射，并且經(jīng)由光路P12到達(dá)光接收光柵151。此外，穿過光源光柵120后接著行進(jìn)通過光路P13的第0次光被第一標(biāo)尺光柵141折射，并且行進(jìn)通過光路P14而到達(dá)光接收光柵151。

在該結(jié)構(gòu)中，光路P11的長(zhǎng)度與光路P14的長(zhǎng)度相等，并且光路P12的長(zhǎng)與光路P13的長(zhǎng)度相等。結(jié)果，到達(dá)光接收光柵151的透光部153的光束彼此干涉并增強(qiáng)，因而形成干涉條紋。將在第一位置關(guān)系中通過第一標(biāo)尺光柵141折射后的光所形成的干涉條紋稱為“干涉條紋IP1”(第一干涉條紋)。由光電二極管152接收到(檢測(cè)到)的干涉條紋IP1的明部之間的間隔等于倍周期2P。

接著，說明在第一位置關(guān)系中通過穿過標(biāo)尺140的第二標(biāo)尺光柵142的光所形成的干涉條紋。如上所述，第二標(biāo)尺光柵142在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于第一標(biāo)尺光柵141偏移了半個(gè)周期(P/2)。因此，在第一位置關(guān)系中，被光源光柵120折射后接著行進(jìn)通過光路P21的光再次被第二標(biāo)尺光柵142折射，并且經(jīng)由光路P22到達(dá)光接收光柵151。此外，被光源光柵120折射后接著行進(jìn)通過光路P23的光再次被第二標(biāo)尺光柵142折射，并且經(jīng)由光路P24到達(dá)光接收光柵151。

在該結(jié)構(gòu)中，光路P21～P24的長(zhǎng)度彼此相等。結(jié)果，到達(dá)光接收光柵151的透光部153的光束彼此干涉并增強(qiáng)，因而形成干涉條紋。以下將在第一位 置關(guān)系中通過被第二標(biāo)尺光柵142折射后的光所形成的干涉條紋稱為“干涉條紋IP2”(第二干涉條紋)。由光電二極管152接收到(檢測(cè)到)的干涉條紋IP2的明部之間的間隔等于倍周期2P。

由于第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142被配置成在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于彼此偏移半個(gè)周期(P/2)，因此同樣地，干涉條紋IP1和IP2在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于彼此偏移半個(gè)周期(P/2)。因此，在干涉條紋IP1和IP2彼此合成(或疊加)的情況下，在光電二極管152上以周期P形成所得到的干涉條紋的明部。

注意，如圖3所示，形成干涉條紋IP1的光的光路與形成干涉條紋IP2的光的光路不同。因此，即使在干涉條紋IP1和IP2的相位彼此相同的情況下，干涉條紋IP1和IP2的強(qiáng)度也能夠彼此不同。

接著，說明檢測(cè)頭170在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于標(biāo)尺140移位半個(gè)周期(P/2)(以下稱為“第二位置關(guān)系”)的情況。圖4示意性地示出在光源光柵120、標(biāo)尺140和光接收光柵151具有第二位置關(guān)系的情況下的檢測(cè)頭170和標(biāo)尺140的截面結(jié)構(gòu)。與圖3相同，圖4示出沿著圖1中的線III-III截取的截面。在圖4中，為了使附圖清楚，與圖3的情況相同，在第一標(biāo)尺光柵141的透光部143中添加了陰影，而由輪廓矩形來表示第二標(biāo)尺光柵142的透光部145。

在這種情況下，圖4所示的第二位置關(guān)系表示光源光柵120和光接收光柵151的透光部在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于第一標(biāo)尺光柵141的透光部143偏移了半個(gè)周期(P/2)的狀態(tài)、即穿過光源光柵的第0次光被第一標(biāo)尺光柵141的不透光部144遮檔的狀態(tài)。換句話說，第二位置關(guān)系表示光源光柵120的透光部121、第一標(biāo)尺光柵141的不透光部144以及光接收光柵151的透光部153在X軸方向上的中心在Y軸方向上彼此對(duì)齊的狀態(tài)。

以下說明在第二位置關(guān)系中通過穿過標(biāo)尺140的第一標(biāo)尺光柵141的光所形成的干涉條紋。如圖4所示，穿過光源光柵120的光被第一標(biāo)尺光柵141 折射。在第二位置關(guān)系中，被光源光柵120折射后接著行進(jìn)通過光路P31的光再次被第一標(biāo)尺光柵141折射，并且經(jīng)由光路P32到達(dá)光接收光柵151。此外，被光源光柵120折射后接著行進(jìn)通過光路P33的光被第一標(biāo)尺光柵141折射，并且行進(jìn)通過光路P34而到達(dá)光接收光柵151。

在該結(jié)構(gòu)中，光路P31～P34的長(zhǎng)度彼此相等。結(jié)果，到達(dá)光接收光柵151的透光部153的光束彼此干涉并增強(qiáng)，因而形成干涉條紋。將在第二位置關(guān)系中通過被第一標(biāo)尺光柵141折射后的光所形成的干涉條紋稱為“干涉條紋IP3”(第二干涉條紋)。由光電二極管152接收到(檢測(cè)到)的干涉條紋IP3的明部之間的間隔等于倍周期2P。

接著，說明在第二位置關(guān)系中通過穿過標(biāo)尺140的第二標(biāo)尺光柵142的光所形成的干涉條紋。如上所述，第二標(biāo)尺光柵142在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于第一標(biāo)尺光柵141偏移了半個(gè)周期(P/2)。因此，在第二位置關(guān)系中，被光源光柵120折射后接著行進(jìn)通過光路P41的光再次被第二標(biāo)尺光柵142折射，并且經(jīng)由光路P42到達(dá)光接收光柵151。此外，穿過光源光柵120后接著行進(jìn)通過光路P43的第0次光被第二標(biāo)尺光柵142折射，并且經(jīng)由光路P44到達(dá)光接收光柵151。

在該結(jié)構(gòu)中，光路P41的長(zhǎng)度與光路P44的長(zhǎng)度相等，并且光路P42的長(zhǎng)度與光路P43的長(zhǎng)度相等。結(jié)果，到達(dá)光接收光柵151的透光部153的光束彼此干涉并增強(qiáng)，因而形成干涉條紋。將在第二位置關(guān)系中通過被第二標(biāo)尺光柵142折射后的光所形成的干涉條紋稱為“干涉條紋IP4”(第一干涉條紋)。由光電二極管152接收到(檢測(cè)到)的干涉條紋IP4的明部之間的間隔等于倍周期2P。

由于第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142被配置成在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于彼此偏移半個(gè)周期(P/2)，因此同樣地，干涉條紋IP3和IP4在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于彼此偏移半個(gè)周期(P/2)。因此，在干涉條紋IP3和IP4 彼此合成(或疊加)的情況下，在光電二極管152上以周期P形成所得到的干涉條紋的明部。

注意，如圖4所示，形成干涉條紋IP3的光的光路與形成干涉條紋IP4的光的光路不同。因此，即使在干涉條紋IP3和IP4的相位彼此相同的情況下，干涉條紋IP3和IP4的強(qiáng)度也能夠彼此不同。

然而，通過參考圖3和圖4，可以理解，第一位置關(guān)系中的光路P11～P14分別與第二位置關(guān)系中的光路P41～P44相當(dāng)。即，利用行進(jìn)通過了彼此相同的光路的光的干涉來形成干涉條紋IP1和IP4(即，上述的第一干涉條紋)。因此，可以理解，干涉條紋IP1和IP4的明部的強(qiáng)度彼此相同。

此外，可以理解，第一位置關(guān)系中的光路P21～P24分別與第二位置關(guān)系中的光路P31～P34相當(dāng)。即，利用行進(jìn)通過了彼此相同的光路的光的干涉來形成干涉條紋IP2和IP3(即，上述的第二干涉條紋)。因此，可以理解，干涉條紋IP2和IP3的明部的強(qiáng)度彼此相同。

基于上述事項(xiàng)，可以理解，第一位置關(guān)系中的干涉條紋IP1和IP4的明部的強(qiáng)度的總和與第二位置關(guān)系中的干涉條紋IP2和IP3的明部的強(qiáng)度的總和相等。即，每當(dāng)檢測(cè)頭170在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于標(biāo)尺140移位半個(gè)周期(P/2)時(shí)，光電二極管152所檢測(cè)到的光的強(qiáng)度變得均勻。結(jié)果，能夠使得在從光電二極管152所輸出的檢測(cè)信號(hào)中以半個(gè)周期(P/2)的間隔產(chǎn)生的峰值的強(qiáng)度變均勻。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使在光源光柵的周期是倍周期2P的情況下，也能夠通過設(shè)置為半個(gè)周期(P/2)來提高檢測(cè)信號(hào)的分辨率。此外，可以理解，與光源光柵的周期是P的情況相比，可以容易地制造光學(xué)編碼器。

第二典型實(shí)施例

說明根據(jù)第二典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器200。圖5是示意性地示出根據(jù)第二典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器200的結(jié)構(gòu)的立體圖。光學(xué)編碼器200具有通過利 用標(biāo)尺240來替代根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器100的標(biāo)尺140而獲得的結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)說明標(biāo)尺240。圖6是示意性地示出根據(jù)第二典型實(shí)施例的標(biāo)尺240的結(jié)構(gòu)的平面圖。在光學(xué)編碼器200中，標(biāo)尺240包括玻璃基板(未示出)上按照如下所列順序在Y軸方向上配置的第一標(biāo)尺光柵241、第二標(biāo)尺光柵242、第三標(biāo)尺光柵243、第四標(biāo)尺光柵244、第五標(biāo)尺光柵245和第六標(biāo)尺光柵246。

除了透光部和不透光部在Y軸方向上的長(zhǎng)度與根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器100的第一標(biāo)尺光柵141的透光部和不透光部在Y軸方向上的長(zhǎng)度不同以外，第一標(biāo)尺光柵241、第三標(biāo)尺光柵243和第五標(biāo)尺光柵245各自具有與該第一標(biāo)尺光柵141的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。除了透光部和不透光部在Y軸方向上的長(zhǎng)度與根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器100的第二標(biāo)尺光柵142的透光部和不透光部在Y軸方向上的長(zhǎng)度不同以外，第二標(biāo)尺光柵242、第四標(biāo)尺光柵244和第六標(biāo)尺光柵246各自具有與該第二標(biāo)尺光柵142的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。

在圖6中，第一標(biāo)尺光柵241的透光部241A和不透光部241B分別與第一標(biāo)尺光柵141的透光部143和不透光部144相對(duì)應(yīng)。第二標(biāo)尺光柵242的透光部242A和不透光部242B分別與第二標(biāo)尺光柵142的透光部145和不透光部146相對(duì)應(yīng)。第三標(biāo)尺光柵243的透光部243A和不透光部243B分別與第一標(biāo)尺光柵141的透光部143和不透光部144相對(duì)應(yīng)。第四標(biāo)尺光柵244的透光部244A和不透光部244B分別與第二標(biāo)尺光柵142的透光部145和不透光部146相對(duì)應(yīng)。第五標(biāo)尺光柵245的透光部245A和不透光部245B分別與第一標(biāo)尺光柵141的透光部143和不透光部144相對(duì)應(yīng)。第六標(biāo)尺光柵246的透光部246A和不透光部246B分別與第二標(biāo)尺光柵142的透光部145和不透光部146相對(duì)應(yīng)。

即，可以理解，標(biāo)尺240實(shí)質(zhì)具有如下結(jié)構(gòu)：在Y軸方向上配置有各自包含根據(jù)第一典型實(shí)施例的標(biāo)尺140的第一標(biāo)尺光柵141和第二標(biāo)尺光柵142的 三個(gè)對(duì)。在圖6中，將(與第一標(biāo)尺光柵141相對(duì)應(yīng)的)第一標(biāo)尺光柵241和(與第二標(biāo)尺光柵142相對(duì)應(yīng)的)第二標(biāo)尺光柵242的對(duì)稱為“對(duì)240A”。將(與第一標(biāo)尺光柵141相對(duì)應(yīng)的)第三標(biāo)尺光柵243和(與第二標(biāo)尺光柵142相對(duì)應(yīng)的)第四標(biāo)尺光柵244的對(duì)稱為“對(duì)240B”。將(與第一標(biāo)尺光柵141相對(duì)應(yīng)的)第五標(biāo)尺光柵245和(與第二標(biāo)尺光柵142相對(duì)應(yīng)的)第六標(biāo)尺光柵246的對(duì)稱為“對(duì)240C”。光學(xué)編碼器200的其它結(jié)構(gòu)與光學(xué)編碼器100相同，因此省略其說明。

說明光學(xué)編碼器200相對(duì)于光學(xué)編碼器100的優(yōu)點(diǎn)。在該結(jié)構(gòu)中，在Y軸方向上以重復(fù)方式配置三個(gè)對(duì)240A、240B和240C。因此，即使在光源光柵120和標(biāo)尺240在Y軸方向上移位的情況下，也能夠減小入射至第一標(biāo)尺光柵241、第三標(biāo)尺光柵243和第五標(biāo)尺光柵245的光的強(qiáng)度與入射至第二標(biāo)尺光柵242、第四標(biāo)尺光柵244和第六標(biāo)尺光柵246的光的強(qiáng)度之間的比的變化。結(jié)果，能夠減小入射至光電二極管152的(或光電二極管152所檢測(cè)到的)第一干涉條紋的強(qiáng)度和第二干涉條紋的強(qiáng)度之間的比的變化。因此，能夠減小在光源光柵120和標(biāo)尺240在Y軸方向上移位的情況下所引起的從光電二極管152所輸出的檢測(cè)信號(hào)中的插值誤差。

注意，關(guān)于標(biāo)尺240，盡管在本典型實(shí)施例中Y軸方向上所配置的對(duì)數(shù)是3，但這僅是示例。即，可以在Y軸方向上配置2對(duì)或者3對(duì)以上。此外，由于上述的多個(gè)對(duì)各自包括兩個(gè)標(biāo)尺光柵，因此標(biāo)尺光柵的總數(shù)優(yōu)選為偶數(shù)。

第三典型實(shí)施例

說明根據(jù)第三典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器300。圖7是示意性地示出根據(jù)第三典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器300的結(jié)構(gòu)的立體圖。光學(xué)編碼器300具有通過利用標(biāo)尺340和檢測(cè)頭370來分別替代根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器100中的標(biāo)尺140和檢測(cè)頭170所獲得的結(jié)構(gòu)。

標(biāo)尺340包括標(biāo)尺光柵341。除了透光部和不透光部在Y軸方向上的長(zhǎng)度與根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器100的標(biāo)尺140的第一標(biāo)尺光柵141的透 光部和不透光部在Y軸方向上的長(zhǎng)度不同以外，標(biāo)尺光柵341具有與該第一標(biāo)尺光柵141相同的結(jié)構(gòu)。標(biāo)尺光柵341的透光部342和不透光部343分別與第一標(biāo)尺光柵141的透光部143和不透光部144相對(duì)應(yīng)。

檢測(cè)頭370具有利用光源光柵320來替代根據(jù)第一典型實(shí)施例的檢測(cè)頭170中的光源光柵120所獲得的結(jié)構(gòu)。在光源光柵320中，在玻璃基板(未示出)上配置有第一光柵321和第二光柵322。在測(cè)量方向(X軸方向)上，構(gòu)成第一光柵321的多個(gè)單位光柵交替地配置。同樣地，在測(cè)量方向(X軸方向)上，構(gòu)成第二光柵322的多個(gè)單位光柵交替地配置。此外，將第一光柵321和第二光柵322并排地沿Y軸方向配置在光源光柵320上。

第一光柵321包括透光部323和不透光部324。透光部323和不透光部324在測(cè)量方向(X軸方向)上以倍周期2P交替地配置。第二光柵322包括透光部325和不透光部326。透光部325和不透光部326在測(cè)量方向(X軸方向)上以倍周期2P交替地配置。注意，第一光柵321和第二光柵322在測(cè)量方向(X軸方向)上以相對(duì)于彼此偏移周期P的方式配置。

即，通過使用如上所述的光源光柵320，光學(xué)編碼器300能夠?qū)崿F(xiàn)與通過在光學(xué)編碼器100的標(biāo)尺140中或在光學(xué)編碼器200的標(biāo)尺240中以在測(cè)量方向上彼此偏移半個(gè)周期的方式配置兩個(gè)標(biāo)尺光柵所獲得的光學(xué)表現(xiàn)相同的光學(xué)表現(xiàn)。

如上所述，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器100相同，每當(dāng)檢測(cè)頭370在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于標(biāo)尺340移位半個(gè)周期(P/2)時(shí)，光電二極管152所檢測(cè)到的光的強(qiáng)度變得均勻。結(jié)果，能夠使得在從光電二極管152輸出的檢測(cè)信號(hào)中以半個(gè)周期(P/2)的間隔產(chǎn)生的峰值的強(qiáng)度變得均勻。

此外，與第二典型實(shí)施例相同，在本實(shí)施例的光源光柵中，可以在Y軸方向上并排地配置各自實(shí)質(zhì)上包括第一光柵321和第二光柵322的兩對(duì)以上。 在這種情況下，與第二典型實(shí)施例相同，能夠減小在光源光柵320和標(biāo)尺340在Y軸方向上移位的情況下所引起的從光電二極管152輸出的檢測(cè)信號(hào)中的插值誤差。注意，由于上述各個(gè)對(duì)由兩個(gè)光柵構(gòu)成，因此配置在光源光柵中的光柵的總數(shù)優(yōu)選為偶數(shù)。

第四典型實(shí)施例

說明根據(jù)第四典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器400。圖8是示意性地示出根據(jù)第四典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器400的結(jié)構(gòu)的立體圖。光學(xué)編碼器400具有利用檢測(cè)頭470來替代根據(jù)第二典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器200中的檢測(cè)頭170而獲得的結(jié)構(gòu)。

檢測(cè)頭470具有利用光源光柵420來替代檢測(cè)頭170中的光源光柵120所獲得的結(jié)構(gòu)。圖9是示意性地示出根據(jù)第四實(shí)施例的光源光柵420的結(jié)構(gòu)的頂視圖。光源光柵420包括玻璃基板(未示出)上按如下所列順序配置在Y軸方向上的第一光柵421、第二光柵422、第三光柵423、第四光柵424、第五光柵425和第六光柵426。

除了透光部和不透光部在Y軸方向上的長(zhǎng)度與光源編碼器300的第一光柵321的透光部和不透光部在Y軸方向上的長(zhǎng)度不同之外，第一光柵421、第三光柵423和第五光柵425各自具有與該第一光柵321相同的結(jié)構(gòu)。除了透光部和不透光部在Y軸方向上的長(zhǎng)度與光源編碼器300的第二光柵322的透光部和不透光部在Y軸方向上的長(zhǎng)度不同之外，第二光柵422、第四光柵424和第六光柵426各自具有與該第二光柵322相同的結(jié)構(gòu)。

在圖9中，第一光柵421的透光部421A和不透光部421B分別與第一光柵321的透光部323和不透光部324相對(duì)應(yīng)。第二光柵422的透光部422A和不透光部422B分別與第二光柵322的透光部325和不透光部326相對(duì)應(yīng)。第三光柵423的透光部423A和不透光部423B分別與第一光柵321的透光部323和不透光部324相對(duì)應(yīng)。第四光柵424的透光部424A和不透光部424B分別與第二光柵322 的透光部325和不透光部326相對(duì)應(yīng)。第五光柵425的透光部425A和不透光部425B分別與第一光柵321的透光部323和不透光部324相對(duì)應(yīng)。第六光柵426的透光部426A和不透光部426B分別與第二光柵322的透光部325和不透光部326相對(duì)應(yīng)。

即，可以理解，光源光柵420實(shí)質(zhì)具有如下結(jié)構(gòu)：在Y軸方向上配置了各自包括根據(jù)第三典型實(shí)施例的第一光柵321和第二光柵322的三個(gè)對(duì)。在圖8和圖9中，將(與第一光柵321相對(duì)應(yīng)的)第一光柵421和(與第二光柵322相對(duì)應(yīng)的)第二光柵422的對(duì)稱為“對(duì)420A”。將(與第一光柵321相對(duì)應(yīng)的)第三光柵423和(與第二光柵322相對(duì)應(yīng)的)第四光柵424的對(duì)稱為“對(duì)420B”。將(與第一光柵321相對(duì)應(yīng)的)第五光柵425和(與第二光柵322相對(duì)應(yīng)的)第六光柵426的對(duì)稱為“對(duì)420C”。光學(xué)編碼器400的其它結(jié)構(gòu)與光學(xué)編碼器200相同，因此省略其說明。

如上所述，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與根據(jù)上述典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器相同，每當(dāng)檢測(cè)頭470在測(cè)量方向(X軸方向)上相對(duì)于標(biāo)尺240移位半個(gè)周期(P/2)時(shí)，光電二極管152所檢測(cè)到的光的強(qiáng)度變得均勻。結(jié)果，能夠使得在從光電二極管152輸出的檢測(cè)信號(hào)中以半個(gè)周期(P/2)的間隔產(chǎn)生的峰值的強(qiáng)度變得均勻。

此外，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如在第二典型實(shí)施例中所述，能夠減小在光源光柵420和標(biāo)尺240在Y軸方向上移位的情況下所引起的從光電二極管152所輸出的檢測(cè)信號(hào)中的插值誤差。

此外，在該結(jié)構(gòu)中，在光源光柵420中，以重復(fù)方式在Y軸方向上配置三個(gè)對(duì)420A、420B和420C。因此，能夠進(jìn)一步減小在光源光柵420和標(biāo)尺240在Y軸方向上移位的情況下所引起的從光電二極管152所輸出的檢測(cè)信號(hào)中的插值誤差。

注意，與光學(xué)編碼器300相同，在光源光柵中，可以僅配置實(shí)質(zhì)包括第 一光柵321和第二光柵322的一對(duì)。此外，在光源光柵中，可以在Y軸方向上配置各自包括第一光柵321和第二光柵322的兩對(duì)或者三對(duì)以上。注意，由于上述的多個(gè)對(duì)各自包括兩個(gè)光柵，因此配置在光源光柵中的光柵的總數(shù)優(yōu)選為偶數(shù)。

第五典型實(shí)施例

說明根據(jù)第五典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器500。圖10是示意性地示出根據(jù)第五典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器500的結(jié)構(gòu)的立體圖。光學(xué)編碼器500被配置成能夠檢測(cè)X軸方向和Y軸方向上的移位的光學(xué)編碼器?；谂c根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器100所用的原理相同的原理來執(zhí)行X軸方向上的移位檢測(cè)。即，在X軸方向上的移位檢測(cè)中，檢測(cè)如上所述的第一干涉條紋和第二干涉條紋。以通過將根據(jù)第一典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器100轉(zhuǎn)動(dòng)90°所獲得的形式來執(zhí)行Y軸方向上的移位檢測(cè)。即，在Y軸方向上的移位檢測(cè)中，檢測(cè)分別與光學(xué)編碼器100中的第一干涉條紋和第二干涉條紋相對(duì)應(yīng)的第三干涉條紋和第四干涉條紋。光學(xué)編碼器500包括標(biāo)尺540和檢測(cè)頭570。

詳細(xì)說明標(biāo)尺540。圖11是示意性地示出根據(jù)第五典型實(shí)施例的標(biāo)尺540的結(jié)構(gòu)的頂視圖。在標(biāo)尺540中，在玻璃基板(未示出)上形成光柵543。在光柵543中，在二維區(qū)域上，以交錯(cuò)圖案的方式配置矩形(或者正方形)不透光部542。沒有配置不透光部542的部分用作使光穿過的透光部541。光柵543在X軸方向上的周期(即，循環(huán))是周期P(還稱為“第一周期”)，并且在Y軸方向上的周期(即，循環(huán))是周期Q(還稱為“第二周期”)。注意，還可以將光柵543的配置視為如下配置：多個(gè)標(biāo)尺光柵以鄰接的標(biāo)尺光柵相對(duì)于彼此偏移半個(gè)周期的方式配置在Y軸方向上，其中，該多個(gè)標(biāo)尺光柵各自的透光部541和不透光部542在X軸方向上交替地配置。

說明檢測(cè)頭570。檢測(cè)頭570包括光源110、X軸方向光源光柵521、Y軸方向光源光柵522和干涉條紋檢測(cè)部件550。X軸方向光源光柵521和Y軸方向 光源光柵522配置在同一平面(X-Y平面)上。盡管在附圖中未示出，但X軸方向光源光柵521和Y軸方向光源光柵522被配置成使得X軸方向光源光柵521和Y軸方向光源光柵522與標(biāo)尺540之間的間隙等于標(biāo)尺540與干涉條紋檢測(cè)部件550之間的間隙。

圖12是示意性地示出根據(jù)第五典型實(shí)施例的X軸方向光源光柵521和Y軸方向光源光柵522的結(jié)構(gòu)的立體圖。在X軸方向光源光柵521中，透光部523和不透光部524在X軸方向上以倍周期2P交替地配置。在Y軸方向光源光柵522中，透光部525和不透光部526在Y軸方向上以倍周期2Q交替地配置。

圖13是示意性地示出根據(jù)第五典型實(shí)施例的干涉條紋檢測(cè)部件550的結(jié)構(gòu)的立體圖。干涉條紋檢測(cè)部件550包括用于檢測(cè)X軸方向上的干涉條紋的X軸方向干涉條紋檢測(cè)部件551和用于檢測(cè)Y軸方向上的干涉條紋的Y軸方向干涉條紋檢測(cè)部件552。即，X軸方向干涉條紋檢測(cè)部件551檢測(cè)X軸方向上的移動(dòng)量，并且Y軸方向干涉條紋檢測(cè)部件552檢測(cè)Y軸方向上的移動(dòng)量。

X軸方向干涉條紋檢測(cè)部件551檢測(cè)通過X軸方向光源光柵521和標(biāo)尺540所形成的干涉條紋(上述的第一干涉條紋和第二干涉條紋)。X軸方向干涉條紋檢測(cè)部件551包括X軸方向光接收光柵553和第一光電二極管554。在X軸方向光接收光柵553中，透光部561和不透光部562以周期P配置在X軸方向上。

Y軸方向干涉條紋檢測(cè)部件552檢測(cè)通過Y軸方向光源光柵522和標(biāo)尺540所形成的干涉條紋(上述的第三干涉條紋和第四干涉條紋)。Y軸方向干涉條紋檢測(cè)部件552包括Y軸方向光接收光柵555和第二光電二極管556。在Y軸方向光接收光柵555中，透光部563和不透光部564以周期Q配置在Y軸方向上。

標(biāo)尺540、X軸方向光接收光柵553和Y軸方向光接收光柵555在X軸和Y軸方向上的光柵周期(即、光柵循環(huán))可以彼此相等(即，P＝Q)。即，X軸方向光源光柵521和Y軸方向光源光柵522在X軸方向和Y軸方向上的光柵周期可 以彼此相等(即，2P＝2Q)。在周期P等于周期Q(即，P＝Q)的情況下，意味著光柵543包括正方形透光部541和正方形不透光部542。結(jié)果，光學(xué)編碼器500在X軸方向和Y軸方向上的移動(dòng)量的檢測(cè)所用的分辨率相等。

如上所述，根據(jù)本典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器500具有如下結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)是通過將光學(xué)編碼器200的結(jié)構(gòu)與將該光學(xué)編碼器200繞作為與X-Y平面垂直的方向的Z軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°所得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合而獲得的。結(jié)果，可以提供一種編碼器，該編碼器能夠提供針對(duì)X軸方向上的周期P具有半個(gè)周期(P/2)的分辨率以及針對(duì)Y軸方向上的周期Q具有半個(gè)周期(Q/2)的分辨率的檢測(cè)信號(hào)。

注意，與第三典型實(shí)施例和第四典型實(shí)施例相同，在X軸方向光源光柵521中，一個(gè)或多個(gè)對(duì)可以并排地配置在Y軸方向上，其中，該一個(gè)或多個(gè)對(duì)各自包括具有倍周期2P的光柵和被配置成在X軸方向上偏移了周期P的光柵。在這種情況下，能夠減少在X軸方向光源光柵521和標(biāo)尺540在Y軸方向上移位的情況下所引起的從第一光電二極管554輸出的檢測(cè)信號(hào)中的插值誤差。

與第三典型實(shí)施例和第四典型實(shí)施例相同，在Y軸方向光源光柵522中，一個(gè)或多個(gè)對(duì)可以并排地配置在X軸方向上，其中，該一個(gè)或多個(gè)對(duì)各自包括具有倍周期2Q的光柵和被配置成在Y軸方向上偏移了周期Q的光柵。在這種情況下，能夠減少在Y軸方向光源光柵522和標(biāo)尺540在X軸方向上移位的情況下所引起的從第二光電二極管556輸出的檢測(cè)信號(hào)中的插值誤差。

其它典型實(shí)施例

此外，本發(fā)明不限于前述典型實(shí)施例，并且可以在不偏離本發(fā)明的精神的情況下進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗淖?。例如，在上述典型?shí)施例中，可以通過使用具有高反射率的材料來形成標(biāo)尺的不透光部，從而將不透光部形成為光反射部。即，可以將標(biāo)尺形成為反射型標(biāo)尺。在這種情況下，干涉條紋檢測(cè)部件可以 配置在標(biāo)尺的配置有光源110的一側(cè)。

此外，在根據(jù)第五典型實(shí)施例的光學(xué)編碼器500中透光部和光反射部的形狀彼此相同的情況下，可以使用光學(xué)編碼器500作為透過型編碼器和反射型編碼器這兩者。在光學(xué)編碼器500被構(gòu)造成反射型編碼器的情況下，由于透光部的大小和光反射部(不透光部)的大小之間的比是1：1，因此光柵543上所反射的光量增加。結(jié)果，能夠提供用于輸出強(qiáng)(或者大)的檢測(cè)信號(hào)的反射型編碼器。

盡管在通過使用玻璃基板來形成光源光柵、標(biāo)尺和光接收光柵這一假設(shè)下說明了上述典型實(shí)施例，但它們僅是示例?？梢酝ㄟ^使用由除玻璃以外的材料制成的透明基板來形成光源光柵、標(biāo)尺和光接收光柵?？蛇x地，光源光柵、標(biāo)尺和光接收光柵各自可以通過使用不透明基板中所形成的開口作為透光部而形成的。

根據(jù)如此描述的本發(fā)明，顯而易見，可以以多種方式來改變本發(fā)明的實(shí)施例。這些變形例不應(yīng)被視為背離本發(fā)明的精神和范圍，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的，所有這些變形例意圖包括在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。