光學(xué)編碼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]對檢測頭相對于標(biāo)尺的位置進行檢測的光學(xué)編碼器廣泛用于測量設(shè)備等中的位置檢測。增量型光學(xué)編碼器包括:對檢測頭的相對位置進行檢測的主信號標(biāo)尺，和對原點的位置進行檢測的原點檢測標(biāo)尺。通過將原點檢測標(biāo)尺所檢測到的原點作為基準(zhǔn)，增量型光學(xué)編碼器可以將主信號標(biāo)尺所檢測到的相對位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成絕對位置數(shù)據(jù)。因此，在增量型光學(xué)編碼器中，必須以高精度來檢測原點的位置。
[0003]日本特開S56-14112描述了一種使用主標(biāo)尺的光學(xué)編碼器，其中該光學(xué)編碼器包括:以預(yù)定柵格間距所形成的第一柵格部；以第一柵格部的柵格間距的整數(shù)倍的柵格間距所形成的第二柵格部。日本特開S56-14112所描述的光學(xué)編碼器通過將接收到穿過第一柵格部的光的信號與接收到穿過第二柵格部的光的信號進行疊加，能夠精確地檢測原點位置。
[0004]日本特開S56-14112所描述的光學(xué)編碼器具有二柵格結(jié)構(gòu)，其中該二柵格結(jié)構(gòu)包括:主標(biāo)尺；位于光接收元件的正上方的讀出標(biāo)尺(光接收柵格)；以及向主標(biāo)尺發(fā)射光的光源。具有二柵格結(jié)構(gòu)的光學(xué)編碼器在主標(biāo)尺和讀出標(biāo)尺的柵格一致的情況下檢測原點位置。為了正確檢測原點位置，主標(biāo)尺、讀出標(biāo)尺和光源必須以高精度被定位在具有二柵格結(jié)構(gòu)的光學(xué)編碼器中。因此，用于制造具有二柵格結(jié)構(gòu)的高度精確的光學(xué)編碼器的成本增加并且變得昂貴。
[0005]另外，可以將與讀出標(biāo)尺具有相同的柵格的光源柵格添加至日本特開S56-14112中所描述的主標(biāo)尺、讀出標(biāo)尺和光源來得到具有三柵格結(jié)構(gòu)的光學(xué)編碼器。具有三柵格結(jié)構(gòu)的光學(xué)編碼器使用干涉條紋來檢測位置，因此可以相比兩柵格結(jié)構(gòu)以更高的精度來檢測位置。然而，在使用日本特開S56-14112中所描述的主標(biāo)尺的具有三柵格結(jié)構(gòu)的光學(xué)編碼器中，除了第一柵格部所生成的干涉條紋以外，第二柵格部所生成的干涉條紋同樣穿過讀出標(biāo)尺并且被光接收元件所檢測到。因此，可能降低原點位置的檢測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述狀況，本發(fā)明提供能夠以高精度來檢測原點位置的光學(xué)編碼器。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)編碼器包括:原點檢測標(biāo)尺，其具有原點檢測圖案和與所述原點檢測圖案相逆的逆原點檢測圖案；光源，用于對所述原點檢測標(biāo)尺發(fā)射光；插在所述原點檢測標(biāo)尺的所述光源側(cè)的光源柵格，其中所述光源柵格具有與所述原點檢測圖案和所述逆原點檢測圖案各自相對應(yīng)的第一光源柵格圖案；光接收器，用于從所述原點檢測標(biāo)尺檢測光；以及插在所述原點檢測標(biāo)尺的所述光接收器側(cè)的光接收柵格，其中，所述光接收柵格具有作為與所述第一光源柵格圖案相同的圖案和與所述第一光源柵格圖案相逆的圖案其中之一的第一光接收柵格圖案，并且所述第一光接收柵格圖案還對應(yīng)于所述原點檢測圖案和所述逆原點檢測圖案，其中，所述原點檢測圖案、所述逆原點檢測圖案、所述第一光源柵格圖案和所述第一光接收柵格圖案各自包括:基準(zhǔn)柵格圖案，其中發(fā)光部和遮光部以間距P重復(fù)形成在長度測量方向上；以及多個柵格圖案，其中所述發(fā)光部和所述遮光部以2的冪次方倍的P為間距重復(fù)形成在所述長度測量方向上，在所述原點檢測圖案、所述逆原點檢測圖案、所述第一光源柵格圖案和所述第一光接收柵格圖案中，設(shè)置在相對于所述基準(zhǔn)柵格圖案的相同位置的所述柵格圖案具有相等的間距，在所述原點檢測圖案和所述第一光源柵格圖案中的一個中，所述發(fā)光部和所述遮光部之間的邊界設(shè)置在所述基準(zhǔn)柵格圖案和所述柵格圖案的長度測量方向中心處，以及在所述原點檢測圖案和所述第一光源柵格圖案中的另一個中，以使得所述發(fā)光部和所述遮光部其中之一的中心位于所述基準(zhǔn)柵格圖案和所述柵格圖案的長度測量方向中心的方式來配置所述發(fā)光部和所述遮光部。
[0008]此外，在本發(fā)明中，發(fā)光部可以是光穿過的位置(透光部)或者通過反射來發(fā)射光的位置(反光部)。遮光部可以是遮擋光的傳輸?shù)奈恢?不透光部)或者防止光反射的位置(非反光部)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，在原點檢測圖案和逆原點檢測圖案中，優(yōu)選發(fā)光部為透光部并且優(yōu)選遮光部為不透光部。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，在原點檢測圖案和逆原點檢測圖案中，優(yōu)選發(fā)光部為反光部并且優(yōu)選遮光部為非反光部。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在所述原點檢測圖案和所述第一光源柵格圖案其中之一中，所述發(fā)光部和所述遮光部相對于所述基準(zhǔn)柵格圖案和所述柵格圖案的長度測量方向中心對稱地配置在所述長度測量方向上。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，所述光接收柵格包括:所述第一光接收柵格圖案；以及第二光接收柵格圖案，其配置在與所述第一光接收柵格圖案的平面平行的平面上，其中所述第二光接收柵格圖案具有相對于所述第一光接收柵格圖案呈相逆配置的發(fā)光部和遮光部，其中，形成以下組:所述第一光接收柵格圖案和所述第二光接收柵格圖案被配置為與所述長度測量方向垂直并且在與所述第一光接收柵格圖案的平面平行的第一方向上對齊，以及所述光接收器是包括多個第一光接收元件和多個第二光接收元件的光接收元件陣列，其中，所述第一光接收元件具有與所述第一光接收柵格圖案的第一方向長度相等的長度并且所述第二光接收元件具有與所述第二光接收柵格圖案的所述第一方向長度相等的長度，并且所述光接收元件陣列具有所述第一光接收元件和所述第二光接收元件在所述第一方向上對齊的組，其中該組被配置為以與所述第一光接收柵格圖案和所述第二光接收柵格圖案的組的數(shù)量相同的數(shù)量在所述第一方向上對齊。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在所述光接收柵格中，具有所述第一光接收柵格圖案和所述第二光接收柵格圖案的至少兩組被配置為在所述第一方向上對齊，其中所述第一光接收柵格圖案和所述第二光接收柵格圖案被配置為在所述第一方向上對齊。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在所述原點檢測標(biāo)尺中，形成以下組:所述原點檢測圖案和所述逆原點檢測圖案被配置為與所述長度測量方向垂直并且在與所述第一光接收柵格圖案的平面平行的第一方向上對齊。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在所述原點檢測標(biāo)尺中，形成以下組:所述原點檢測圖案和所述逆原點檢測圖案被配置為在所述第一方向上對齊。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在所述原點檢測標(biāo)尺中，具有所述第一光接收柵格圖案和所述第二光接收柵格圖案的至少兩組被配置為在所述第一方向上對齊，其中所述第一光接收柵格圖案和所述第二光接收柵格圖案被配置為在所述第一方向上對齊。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選所述光學(xué)編碼器包括作為所述原點檢測標(biāo)尺的第一原點檢測標(biāo)尺和第二原點檢測標(biāo)尺，其中所述第一原點檢測標(biāo)尺和所述第二原點檢測標(biāo)尺分別具有所述原點檢測圖案和所述逆原點檢測圖案，所述光接收柵格包括:與所述第一原點檢測標(biāo)尺相對應(yīng)的第一光接收柵格以及與所述第二原點檢測標(biāo)尺相對應(yīng)的第二光接收柵格，所述第一光接收柵格具有所述第一光接收柵格圖案，所述第二光接收柵格具有第二光接收柵格圖案，在所述第二光接收柵格圖案中，發(fā)光部和遮光部相對于所述第一光接收柵格圖案呈相逆配置，以及所述光接收器包括:第一光接收元件，用于接收從所述第一原點檢測標(biāo)尺和所述第一光接收柵格所發(fā)射的光；以及第二光接收元件，用于接收從所述第二原點檢測標(biāo)尺和所述第二光接收柵格所發(fā)射的光。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選所述光接收器包括被配置為形成與所述光源柵格相對應(yīng)的所述光接收柵格的多個光接收元件，以及所述多個光接收元件被配置在配置有所述光接收柵格的發(fā)光部的位置。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選所述原點檢測標(biāo)尺具有多個原點檢測圖案，以及所述多個原點檢測圖案中的各原點檢測圖案的所述基準(zhǔn)柵格圖案的間距有所不同。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選所述多個原點檢測圖案被設(shè)置為在所述長度測量方向上對齊，以及在將所述多個原點檢測圖案的所述基準(zhǔn)柵格圖案的最小間距指定SP1，將至少為I的整數(shù)指定為n，并且將常數(shù)指定為a的情況下，第η個具有大間距的基準(zhǔn)柵格圖案的間距Pn表示為 Pn= P i+(n-l) Xa0
[0021]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在所述原點檢測標(biāo)尺中，將至少為I的整數(shù)指定為k，并且將常數(shù)a表示為a = Pn/3ko
[0022]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選所述多個原點檢測圖案被設(shè)置為在所述長度測量方向上對齊，以及在將所述多個原點檢測圖案的所述基準(zhǔn)柵格圖案的最小間距指定SP1，將至少為I的整數(shù)指定為n，并且將常數(shù)指定為b的情況下，第η個具有大間距的基準(zhǔn)柵格圖案的間距Pn表示為 Pn= P1Xbn 1C3
[0023]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選所述原點檢測標(biāo)尺與生成主信號的標(biāo)尺對齊。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)編碼器包括:原點檢測標(biāo)尺，其具有原點檢測圖案和與所述原點檢測圖案相逆的逆原點檢測圖案；光源，用于對所述原點檢測標(biāo)尺發(fā)射光；插在所述原點檢測標(biāo)尺的所述光源側(cè)的光源柵格，其中所述光源柵格具有與所述原點檢測圖案和所述逆原點檢測圖案相對應(yīng)的第一光源柵格圖案；以及光接收器，用于從所述原點檢測標(biāo)尺檢測光，其中，所述原點檢測圖案、所述逆原點檢測圖案和所述第一光源柵格圖案各自包括:基準(zhǔn)柵格圖案，其中發(fā)光部和遮光部以間距P重復(fù)形成在長度測量方向上；以及多個柵格圖案，其中所述發(fā)光部和所述遮光部以2的冪次方倍的P為間距重復(fù)形成在所述長度測量方向上，在所述原點檢測圖案、所述逆原點檢測圖案和所述第一光源柵格圖案中，設(shè)置在相對于所述基準(zhǔn)柵格圖案的相同位置的所述柵格圖案具有相等的間距，在所述原點檢測圖案和所述第一光源柵格圖案中的一個中，所述發(fā)光部和所述遮光部之間的邊界位于所述基準(zhǔn)柵格圖案和所述柵格圖案的長度測量方向中心，在所述原點檢測圖案和所述第一光源柵格圖案中的另一個中，以使得所述發(fā)光部和所述遮光部其中之一的中心位于所述基準(zhǔn)柵格圖案和所述柵格圖案的長度測量方向中心的方式來配置所述發(fā)光部和所述遮光部，在所述原點檢測標(biāo)尺中，具有所述原點檢測圖案和所述逆原點檢測圖案的至少兩組被配置為在與所述第一光源柵格圖案的平面平行的第一方向上對齊，其中所述原點檢測圖案和所述逆原點檢測圖案被配置為與所述原點檢測標(biāo)尺的所述長度測量方向垂直并且在所述第一方向上對齊，以及所述光接收器包括第一光接收元件陣列和第二光接收元件陣列，其中，