[发明专利]光学编码器

说明书

技术领域

本发明涉及光学编码器。

背景技术

传统上，已知有以下的光学编码器(例如，参见日本特开2009-198318号公报)，该光学编码器包括：刻度尺(scale)，其具有沿预定方向形成的格子状的刻度标记；光源，用于向该刻度尺射出光；光接收元件阵列，其包括沿该预定方向排列的多个光接收元件，以输出基于经由该刻度尺接收到的光的信号；以及测量器，用于基于从该光接收元件阵列输出的信号测量该刻度尺的位置。

日本特开2009-198318号公报公开的光电编码器(光学编码器)被配置成绝对式编码器。在该光电编码器的刻度尺上，沿预定方向形成有用于测量绝对位置的绝对图案(刻度标记)和用于测量相对位置的增量图案(刻度标记)。该绝对图案和该增量图案是使从光源射出的光透过或挡住从光源射出的光以生成明区和暗区的图案。该光电编码器包括与绝对图案和增量图案相对应地布置的多个光电二极管阵列(光接收元件阵列)以及基于从光电二极管阵列输出的信号测量刻度尺的位置的信号处理电路(测量器)。

这里，例如，日本特开2009-198318号公报公开的光电编码器通过将绝对图案制成M序列随机数的图案来测量刻度尺的绝对位置。另一方面，日本特开2010-25879号公报公开的线性编码器通过将上码道(upper track)(绝对图案)制成等间距图案来测量刻度尺的绝对位置。在下文中，解释通过将绝对图案制成等间距图案来测量刻度尺的绝对位置的光学编码器。

图4是示出将绝对图案制成等间距图案的光学编码器100的示意图。在图4中，垂直于纸面的轴是Y轴，并且垂直于Y轴的两个轴是X轴和Z轴。光学编码器100被配置成绝对式编码器，并且如图4所示，光学编码器100包括：刻度尺110；光源120；透镜130，其使从光源120射出的光变为平行光；以及电路板140，其包括多个光接收元件阵列141～143和基于从光接收元件阵列141～143输出的信号测量刻度尺110的位置的测量器144。

刻度尺110包括沿X轴方向形成的、用于测量刻度尺110的绝对位置的绝对图案111和113以及沿X轴方向形成在绝对图案111和113之间的、用于测量刻度尺110的相对位置的增量图案112。与绝对图案113的明暗周期相比，绝对图案111的明暗周期被设置为略短。并且，与绝对图案111和113的明暗周期相比，增量图案112的明暗周期被设置为更短。

光接收元件阵列141和143输出基于从光源120射出并经由绝对图案111和113接收到的光的信号。光接收元件阵列142输出基于从光源120射出并经由增量图案112接收到的光的信号。

图5是示出光学编码器100的电路板140的示意图。光接收元件阵列141～143由多个各自包括等间距排列的光接收元件的组形成，并且被配置为通过合成从各组的光接收元件输出的信号来进行输出。具体地，例如，如图5所示，在光接收元件阵列141中，合成来自按每4个间隔配置的多个光接收元件141A的输出。与光接收元件141A相同，还合成来自光接收元件141B～141D的输出。此外，将从光接收元件141A～141D组输出的信号经由放大器145输入至测量器144。也就是说，光接收元件阵列141由4个各自包括等间距排列的光接收元件的组形成。

这里，光接收元件阵列141中的各组的周期T、即从光接收元件141A到光接收元件141D作为一个周期的周期T被设置为与绝对图案111的明暗周期相同。因此，从光接收元件阵列141输出的信号是具有90度的相位差的四相信号。光接收元件阵列142和143的结构与光接收元件阵列141的结构相同。这里，光接收元件阵列142中的各组的周期被设置为与增量图案112的明暗周期相同。光接收元件阵列143中的各组的周期被设置为与绝对图案113的明暗周期相同。也就是说，与光接收元件阵列141和143中的各组的周期相比，光接收元件阵列142中的各组的周期被设置为较短。

测量器144将从光接收元件阵列141～143输出的四相信号转换成两相信号，并且基于这些两相信号，生成分别与绝对图案111和113以及增量图案112相对应的相位信号。与日本特开2010-25879号公报公开的线性编码器相类似，测量器144基于与绝对图案111和113以及增量图案112相对应的相位信号测量刻度尺110的位置。