專(zhuān)利名稱(chēng)：絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器。
背景技術(shù)：
增量式編碼器和絕對(duì)編碼器是已知用于測(cè)量物體的移動(dòng)距離的裝置。增 量式編碼器測(cè)量相對(duì)移動(dòng)距離，而絕對(duì)編碼器允許絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量。
在光電編碼器的情況下，增量式編碼器具有增量軌跡，增量軌跡具有包 括相等間隔的明暗圖案的增量圖案?；谶@些圖案，增量式編碼器對(duì)明暗信 號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以檢測(cè)相對(duì)移動(dòng)距離。另外，增量式編碼器可以通過(guò)檢測(cè)與上 述具有相等間隔的明暗圖案分開(kāi)提供的原點(diǎn)檢測(cè)圖案，并然后檢測(cè)從原點(diǎn)的 相對(duì)移動(dòng)距離，來(lái)檢測(cè)絕對(duì)移動(dòng)距離。然而，在測(cè)量之前，刻度尺必須被向 右和/或向左方向移動(dòng)，以讀取原點(diǎn)才企測(cè)圖案。
另一方面，絕對(duì)編碼器具有絕對(duì)軌跡，該絕對(duì)軌跡具有表示例如M序列 碼的偽隨機(jī)代碼的絕對(duì)圖案，并且該絕對(duì)編碼器檢測(cè)通過(guò)關(guān)于對(duì)應(yīng)目標(biāo)讀取 的絕圖案而產(chǎn)生的絕對(duì)位置。與增量式編碼器不同，絕對(duì)編碼器不需要基 于原點(diǎn)檢測(cè)圖案的任何原點(diǎn)檢測(cè)，且可以從通電時(shí)所在(very)的位置開(kāi)始 測(cè)量，而不需要移動(dòng)刻度尺。然而，絕對(duì)編碼器具有比增量式編碼器低的檢 測(cè)精度。
同樣地，如例如在JP H7-286861A中所/>開(kāi)的，已知在絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè) 量型編碼器中，具有相等間隔的增量圖案的增量軌跡和具有表示偽隨機(jī)代碼 的絕對(duì)圖案的絕對(duì)軌跡同時(shí)(in parallel)位于一個(gè)刻度尺上。這種編碼器通 過(guò)讀取絕對(duì)軌跡上的絕對(duì)圖案首先檢測(cè)通電之后的絕對(duì)位置。然后，通過(guò)讀 取增量軌跡上的增量圖案，該編碼器檢測(cè)從該位置的相對(duì)移動(dòng)距離。這樣， 可以得到這樣的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其掩飾了增量式和絕對(duì)編碼器 的每一個(gè)的缺陷，而同時(shí)享有兩者的優(yōu)點(diǎn)。
然而，在如此配置的編碼器中，因?yàn)樵隽繄D案具有更細(xì)密的明暗間距， 所以沒(méi)有定位誤差地關(guān)于增量圖案形成細(xì)密的絕對(duì)圖案更加困難。另外，隨
著刻度尺的整個(gè)長(zhǎng)度變得更長(zhǎng)，在整個(gè)刻度尺上在絕對(duì)圖案和增量圖案之間 保持相對(duì)相位關(guān)系更加困難。
因此，很難提供其中使用絕對(duì)和增量圖案二者的更小的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè) 量型編碼器。

發(fā)明內(nèi)容
一種依據(jù)本發(fā)明的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，包括刻度尺，包含形
成于其中的具有包括按第一周期以相等間隔形成的第一明暗圖案的增量圖案 的增量軌跡、形成于其中的具有表示絕對(duì)位置的絕對(duì)圖案的絕對(duì)軌跡和形成 于其中的具有包括按比第一周期長(zhǎng)的第二周期以相等間隔形成的第二明暗圖 案的參考位置圖案的參考位置軌跡；光源，用于向刻度尺發(fā)射測(cè)量光；光電 檢測(cè)器，用于接收在刻度尺處反射或通過(guò)刻度尺透射的測(cè)量光；以及信號(hào)處 理電路，用于處理所述光電檢測(cè)器的接收光信號(hào)，以檢測(cè)所述刻度尺的絕對(duì) 位置。
根據(jù)該編碼器，不需要關(guān)于具有按第一周期于其中形成的明暗圖案的增 量圖案精確地形成絕對(duì)圖案，而是關(guān)于按比第一周期長(zhǎng)的第二周期形成的參 考位置圖案以預(yù)定精確度形成絕對(duì)圖案就足夠了。因此，絕對(duì)圖案可以容許 與增量圖案相比更大的位置誤差，這可以引起更細(xì)密的增量圖案，以及改進(jìn) 精度的編碼器。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器的
整體結(jié)構(gòu)的示意圖2是示出圖1中的刻度尺12的結(jié)構(gòu)的平面圖3是示出圖1中的光電二極管陣列14的結(jié)構(gòu)的平面圖4示出根據(jù)第一實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器的操作；
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器
的整體結(jié)構(gòu)的示意圖6是示出圖5中的刻度尺12的結(jié)構(gòu)的平面圖7是示出不具有陰影的圖6中的刻度尺12的結(jié)構(gòu)的平面圖8是示出圖5中的光電二極管陣列14的結(jié)構(gòu)的平面圖9是示出圖5所示的刻度尺12中的ABS/參考位置結(jié)合刻度尺34的結(jié) 構(gòu)細(xì)節(jié)的示意圖10是示出圖6中的刻度尺12中的ABS/參考位置結(jié)合刻度尺34的結(jié) 構(gòu)細(xì)節(jié)的示意圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器 的刻度尺12的結(jié)構(gòu)的示意圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器 的刻度尺12的結(jié)構(gòu)的示意圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器 的刻度尺12的結(jié)構(gòu)的示意圖14是示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器 的刻度尺12的結(jié)構(gòu)的示意圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器 的刻度尺12的結(jié)構(gòu)的示意圖16是示出根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器 的刻度尺12的結(jié)構(gòu)的示意圖；并且
圖17示出了實(shí)施例的變形。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。第一實(shí)施例
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器的 整體結(jié)構(gòu)的示意圖。依據(jù)該實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型光電編碼器包括發(fā) 光元件ll、刻度尺12、透鏡13、光電二極管陣列14和信號(hào)處理電路20。
發(fā)光元件ll是諸如激光二極管的光源，其發(fā)射相干光。如圖2所示，刻 度尺12被配置為在透明玻璃基板上形成下述軌跡增量軌跡301，具有按排 列間距(pitch) Pi (例如40^im)形成的增量圖案31，其包括相等間隔的明暗 區(qū)域；以及絕對(duì)軌跡302，具有通常的絕對(duì)圖案32,該圖案以偽隨機(jī)圖案(在 這種情況下，M序列碼)表示絕對(duì)位置。
除此之外，刻度尺12還包括具有參考位置圖案33的參考位置軌跡303, 其每一個(gè)在長(zhǎng)度測(cè)量方向上具有寬度Wr。參考位置圖案33相對(duì)于絕對(duì)圖案
32具有預(yù)定的相位關(guān)系，且其按排列間距Pr(〉Pi)形成，具有相等間隔的 明暗區(qū)域。即，絕對(duì)圖案32表示參考位置圖案33中的相等間隔圖案的絕對(duì) 位置。增量圖案31的排列間距Pi被設(shè)置為小于參考位置圖案33的排列間距 Pr,例如，以整數(shù)的因數(shù)。在該實(shí)施例中，為了描述，假設(shè)Pr=4Pi。例如， 如果Pi:40[im，則i殳置Pr為160(im。
因?yàn)楸榧熬幋a器的全長(zhǎng)分別以相等間隔的排列間距(Pi， Pr)形成增量 圖案31和參考位置圖案33，所以可以容易遍及該全長(zhǎng)以精確的方式來(lái)形成 它們。相反，因?yàn)樵诒榧熬幋a器的全長(zhǎng)中沒(méi)有一個(gè)絕對(duì)圖案32的區(qū)域相同， 所以很難遍及該長(zhǎng)度以精確的方式形成絕對(duì)圖案32。
在這種情況中，在這里假定，如現(xiàn)有技術(shù)中的，編碼器僅具有增量圖案 31和絕對(duì)圖案32，而沒(méi)有任何參考位置圖案33。根據(jù)這樣的編碼器，例如， 在刻度尺12的全長(zhǎng)中，倘若增量圖案31的排列間距是40pm，則絕對(duì)圖案 32必須具有小于該排列間距的一半的精確度，即小于士20(im。
在該實(shí)施例中，如果以大于增量圖案31的排列間距Pi的排列間距Pr形 成參考位置圖案33，則對(duì)于^皮設(shè)置成與參考位置圖案33的排列間距Pr具有 相同級(jí)別的絕對(duì)圖案32來(lái)說(shuō)，這樣的位置精確度是足夠的。以這種方式，絕 對(duì)圖案32可以容許更大的位置誤差。例如，如果參考位置圖案33的排列間 距Pr為Pi的4倍，也就是160nm,則絕對(duì)圖案32在刻度尺12的全長(zhǎng)可以 容許高iii80jxm的位置誤差。這意味著可以無(wú)需顧及絕對(duì)圖案32的精確度來(lái) 確定增量圖案31的排列間距Pi。例如，排列間距Pi可以小于絕對(duì)圖案32的 位置精確度。因此，該實(shí)施例可以提供更細(xì)密的增量圖案31的間距，這將提 供編碼器中的改進(jìn)的精確度。
發(fā)光元件11照射刻度尺12。然后，通過(guò)刻度尺12傳送的輻射光通過(guò)透 鏡13被投射至光電二極管陣列14上。
如圖3中所示，光電二極管陣列14包括INC光電二極管陣列41、 ABS 光電二極管陣列42和參考位置光電二極管陣列43，其分別對(duì)應(yīng)于增量軌跡 301、絕對(duì)軌跡302和參考位置軌跡303。光電二極管陣列41至43中的每一 個(gè)被配置成在其中分別以對(duì)應(yīng)于相應(yīng)圖案31至33中的每一個(gè)的排列間距來(lái) 布置光電二極管。
INC光電二極管陣列41具有4組光電二4及管陣列，每一個(gè)分別具有90° 的相位差，并且基于增量圖案31檢測(cè)明暗信號(hào)以輸出具有90°的相位差的正
交正弦波信號(hào)。ABS光電二極管陣列42輸出通過(guò)在長(zhǎng)度測(cè)量方向上掃描基于 絕對(duì)圖案的明暗信號(hào)所產(chǎn)生的信號(hào)。另外，對(duì)參考位置光電二極管陣列43設(shè) 置長(zhǎng)度測(cè)量方向上的尺度WPDR ( WPDR>Pr+Wr),從而使得可以檢測(cè)到至 少一個(gè)或多個(gè)參考位置圖案33。參考位置二極管陣列43輸出通過(guò)在長(zhǎng)度測(cè) 量方向上掃描基于參考位置圖案33的明暗信號(hào)所產(chǎn)生的信號(hào)。
現(xiàn)在返回到圖1，下面將給出進(jìn)一步的描述。以示例的方式，信號(hào)處理 裝置20包括噪聲濾波器/放大器電路21、 A/D轉(zhuǎn)換器22、相對(duì)位置檢測(cè)電路 23、噪聲濾波器/放大器電路24、 A/D轉(zhuǎn)換器25、絕對(duì)位置檢測(cè)電路26、噪 聲濾波器/放大器電路27、 A/D轉(zhuǎn)換器28、參考位置檢測(cè)電路29和絕對(duì)位置 合成電路30。
噪聲濾波器/放大器電路21去除由INC光電二極管陣列41提供的模擬輸 出信號(hào)(具有90。相位差的正交信號(hào))中的噪聲。然后，噪聲濾波器/放大器 電路21放大并輸出模擬輸出信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器22將從噪聲濾波器/放大器電 路21中輸出的模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。通過(guò)對(duì)結(jié)果得到的數(shù)字信號(hào) (具有卯。相位差)的幅值進(jìn)行反正切計(jì)算，相對(duì)位置檢測(cè)電路23輸出指示 刻度尺12的相對(duì)移動(dòng)距離和移動(dòng)方向的相對(duì)位置信號(hào)D2。
噪聲濾波器/放大器電路24去除由ABS光電二極管陣列42提供的模擬 輸出信號(hào)(絕對(duì)位置信號(hào))中的噪聲。然后，噪聲濾波器/放大器電路24放 大并輸出模擬輸出信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器25將從噪聲濾波器/放大器電路24中輸 出的模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。在這種情況下，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)包括 由絕對(duì)圖案32表示的M序列碼的數(shù)據(jù)。
絕對(duì)位置4企測(cè)電3各26具有指示M序列碼和由M序列碼表示的絕對(duì)位置 之間的關(guān)系的表格(未示出)。絕對(duì)位置檢測(cè)電路26查閱該表格以輸出指示 刻度尺12的絕對(duì)位置的絕對(duì)位置信號(hào)Dl。
噪聲濾波器/放大器電路27去除由參考位置光電二極管陣列43提供的模 擬輸出信號(hào)中的噪聲。然后，噪聲濾波器/放大器電路27放大并輸出模擬輸 出信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器28將從噪聲濾波器/放大器電路27中輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)。然后，參考位置檢測(cè)電路29輸出指示在數(shù)字信號(hào)中包括的參 考位置圖案的參考位置的參考位置信號(hào)D3。
基于絕對(duì)位置信號(hào)D1、相對(duì)位置信號(hào)D2和參考位置信號(hào)D3，絕對(duì)位置 合成電路30計(jì)算刻度尺12的細(xì)密絕對(duì)位置。參照?qǐng)D4，下面將描述絕對(duì)位
置合成電路30的操作。絕對(duì)位置信號(hào)Dl具有關(guān)于刻度尺12的絕對(duì)位置的 信息。由于絕對(duì)圖案32是相對(duì)于參考位置圖案33以預(yù)定精確度形成的，所 以可以通過(guò)根據(jù)絕對(duì)位置信號(hào)Dl獲得絕對(duì)位置來(lái)確定刻度尺12關(guān)于參考位 置圖案33位于哪一周期Pr (圖4中的(1 ))。
在關(guān)于參考位置圖案33確定了一個(gè)周期Pr后，檢測(cè)關(guān)于參考位置信號(hào) D3的信號(hào)量。然后，能夠確定刻度尺12關(guān)于增量圖案31位于哪一周期中 (圖4中的(2))。由于增量圖案31和參考位置圖案33是以各自的相等間隔 的明暗圖案形成的，所以即使排列間距Pr與Pi之間的比率較高，也可以容 易地將這些圖案之間的位置精確度保持在較高級(jí)別。因此，通過(guò)確定刻度尺 12關(guān)于參考位置圖案33所位于的周期并檢測(cè)關(guān)于參考位置信號(hào)D3的信號(hào) 量，可以確定刻度尺12關(guān)于增量圖案31位于哪一周期中。其后，可以通過(guò) 對(duì)由增量圖案31獲得的相對(duì)位置信號(hào)D2的明暗區(qū)域計(jì)數(shù)來(lái)計(jì)算并輸出刻度 尺12的絕對(duì)位置。
從上述中可以看出，根據(jù)該實(shí)施例，基于由絕對(duì)圖案32獲得的絕對(duì)位置 信號(hào)D1，檢測(cè)刻度尺12相對(duì)于參考位置圖案33的絕對(duì)位置。然后，根據(jù)基 于參考位置圖案33的參考位置信號(hào)D3和基于增量圖案31的相對(duì)位置信號(hào) D2，可以獲得刻度尺12的精確絕對(duì)位置信息。絕對(duì)圖案32不需要具有關(guān)于 與以細(xì)密方式形成的增量圖案31的位置精確度，相反，以關(guān)于具有更大排列 間距的參考位置圖案33的預(yù)定的位置精確度來(lái)形成絕對(duì)圖案32就足夠了 。 因此，該實(shí)施例可以提供增量圖案31的更細(xì)密的間距，這將提供編碼器的改 進(jìn)的精確度。
第二實(shí)施例
現(xiàn)在參考圖5至圖10，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的絕對(duì)位置長(zhǎng) 度測(cè)量型光電編碼器。在圖5至圖10中，相同的參考數(shù)字表示與第一實(shí)施例 相同的組件，并且將在這里省略對(duì)其的具體描述。
圖5是示出第二實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)的示意圖，并且圖6示出刻度尺12的 平面結(jié)構(gòu)。如圖6中所示，該實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同在于其包括具有ABS/ 參考位置結(jié)合圖案34的ABS/參考位置結(jié)合軌跡304，而不是絕對(duì)圖案32和 參考位置圖案33，在本實(shí)施例中這兩種類(lèi)型的圖案被結(jié)合為一個(gè)軌跡。如圖 6中所示，利用在一個(gè)軌跡中布置的下述兩種類(lèi)型的圖案來(lái)形成ABS/參考位 置結(jié)合軌跡304:表示偽隨機(jī)圖案的絕對(duì)圖案32，和以大于增量圖案31的排
列間距Pi的排列間距Pr在絕對(duì)圖案32，的間隙中布置的參考位置圖案33，。 此外，在圖6中參考位置圖案33，具有陰影，這是為了清楚地示出的目的，因 為能夠容易地將絕對(duì)圖案32，和參考位置圖案33'相互區(qū)別。如圖7所示，在 實(shí)際的刻度尺中，在刻度尺12上以相同材料形成絕對(duì)圖案32，和參考位置圖 案33，，它們的不同僅僅在于形狀。如上所述，在該實(shí)施例中，由于刻度尺 12中僅包括兩排軌跡，所以與其中包含了三排軌跡的第一實(shí)施例相比，該刻 度尺12可被容易地制作得更小。
此外，與如上配置的刻度尺12對(duì)應(yīng)，如圖8所示，光電二極管陣列14 包括INC光電二極管陣列41和ABS/參考位置光電二極管陣列44，其分別與 增量軌跡301和ABS/參考位置結(jié)合圖案軌跡304的每個(gè)對(duì)應(yīng)。
此外，如圖5所示，對(duì)于基于增量圖案31的信號(hào)處理(21至23)，該實(shí) 施例的信號(hào)處理電路20具有與第一實(shí)施例相似的結(jié)構(gòu)。另一方面，如上所述 的基于ABS/參考位置結(jié)合圖案34的信號(hào)與第一實(shí)施例的不同在于，上述信 號(hào)經(jīng)由噪聲濾波器/放大器電路24和A/D轉(zhuǎn)換器25而被輸入到分離電路201 。 分離電路201具有將ABS/參考位置結(jié)合圖案34中的由參考位置圖案33，提供 的信號(hào)與由絕對(duì)圖案32，提供的信號(hào)相分離的作用?？赏ㄟ^(guò)在基于圖案34的 信號(hào)和參考位置圖案33，的設(shè)計(jì)值之間的相關(guān)計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)這些信號(hào)之間的這 樣的分離。即，作為相關(guān)計(jì)算的結(jié)果，可獲得基于參考位置圖案33，的那些信 號(hào)。作為相關(guān)計(jì)算，可以采用乘法型和減法型。由參考位置圖案33，提供的分 離信號(hào)被輸入到參考位置檢測(cè)電路29,該電路繼而輸出參考位置信號(hào)D3。
可替代地，作為在基于圖案34的信號(hào)和絕對(duì)圖案32，的設(shè)計(jì)值之間的相 關(guān)計(jì)算的結(jié)果，可獲得基于絕對(duì)圖案32'的那些信號(hào)。
現(xiàn)在參考圖9和圖10,下面將描述根據(jù)本實(shí)施例的ABS/參考位置結(jié)合 圖案34的示范性結(jié)構(gòu)。圖9示出了第一結(jié)構(gòu)。在該第一結(jié)構(gòu)中，在圖9的上 部示出的絕對(duì)圖案32，和參考位置圖案33，被結(jié)合到一排軌跡中，其導(dǎo)致了如 圖9的下部示出的結(jié)構(gòu)。當(dāng)這些圖案被結(jié)合時(shí)，絕對(duì)圖案32，和參考位置圖案 33，中的一些相互重疊(箭頭A所指示的區(qū)域)。在第一結(jié)構(gòu)中，在重疊區(qū)域 中省略絕對(duì)圖案32，，而是改為在每一個(gè)該位置(箭頭A所指示)處形成參 考位置圖案33，的每一個(gè)。以這種方式，當(dāng)在箭頭A所指示的區(qū)域中省略絕 對(duì)圖案32，(擦除)時(shí)，只要參考位置圖案33，的設(shè)計(jì)值(包括關(guān)于每一箭頭 A的位置的信息)對(duì)于絕對(duì)位置檢測(cè)電路26來(lái)說(shuō)是已知的，就可以檢測(cè)絕對(duì) 位置，好像該絕對(duì)圖案32'沒(méi)有被省略一樣。
圖IO示出第二結(jié)構(gòu)。在這種情況下，如圖IO的上部所示，如果存在其 中絕對(duì)圖案32，和參考位置圖案33，中的一些相互重疊的區(qū)域，則如圖10的下 部所示，減小絕對(duì)圖案32，的尺寸，并將其形成為消除任何重疊區(qū)域，而不是 省略這樣的重疊區(qū)域。第三實(shí)施例
圖11示出依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的絕對(duì)位置檢測(cè)型編碼器的結(jié)構(gòu)。其整 體結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例(圖1)相同，并在此省略對(duì)其的描述。
該實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同在于在增量軌跡301的兩側(cè)提供兩種類(lèi)型 的軌跡參考位置軌跡303A和303B (相應(yīng)地，雖然未示出，但是在光電二 極管陣列14上也提供兩個(gè)參考位置光電二極管陣列43)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如果 刻度尺12傾斜(偏轉(zhuǎn))，則由偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的那些誤差可以通過(guò)平均基于這兩種 類(lèi)型的圖案、參考位置圖案33A和33B中的每個(gè)的信號(hào)來(lái)補(bǔ)償。
第四實(shí)施例
圖12示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的絕對(duì)位置檢測(cè)型編碼器的結(jié)構(gòu)。其整 體結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例(圖1)相同，并在此省略對(duì)其的描述。
該實(shí)施例與上述實(shí)施例的不同在于，在增量軌跡301的兩側(cè)形成與第二 實(shí)施例中相似的ABS/參考位置結(jié)合軌跡304A和304B。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如果刻 度尺12傾斜(偏轉(zhuǎn))，則由偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的那些誤差可以通過(guò)平均基于這兩種類(lèi) 型的圖案、ABS/參考位置圖案34A和34B中的每個(gè)的信號(hào)來(lái)補(bǔ)償。第五實(shí)施例
圖13示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的絕對(duì)位置檢測(cè)型編碼器的結(jié)構(gòu)。其整 體結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例(圖1)相同，并在此省略對(duì)其的描述。
第五實(shí)施例涉及對(duì)第一實(shí)施例的修改。具體地， 一片參考位置圖案33并 非是如圖1所示的由單個(gè)圖案形成，而是由以不等間隔排列的多個(gè)圖案Sl-S4 形成。
其每一個(gè)都由這樣的不等間隔的圖案S1-S4形成的多個(gè)參考位置圖案33 分別被排列為具有寬度Wr，且具有間距Pr。例如在JP H07-318371A中公開(kāi) 了這樣的圖案S1-S4,且在其中其被用作原點(diǎn)檢測(cè)圖案。同樣，在該實(shí)施例中， 具有這樣的圖案Sl-S4的參考位置圖案33也用于允許上述絕對(duì)圖案32的更 大的位置誤差，且也可用作原點(diǎn)檢測(cè)圖案。
第六實(shí)施例
圖14示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的絕對(duì)位置檢測(cè)型編碼器的結(jié)構(gòu)。其整 體結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例(圖l)相同，并在此省略對(duì)其的描述。第六實(shí)
施例是對(duì)第二實(shí)施例的修改。具體地，不以如圖6和圖7中所示的單個(gè)圖案 來(lái)形成第二實(shí)施例中的一片參考位置33，，而是由以不等間隔排列的多個(gè)圖案 Sl-S4形成。其它結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例相同。第七實(shí)施例
圖15示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的絕對(duì)位置檢測(cè)型編碼器的結(jié)構(gòu)。其整 體結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例(圖1)相同，并在此省略對(duì)其的描述。
第七實(shí)施例是對(duì)第三實(shí)施例的修改。具體地，不以如圖11中所示的單個(gè) 圖案來(lái)形成第三實(shí)施例中的一片參考位置33A和33B ，而是由以不等間隔排 列的多個(gè)圖案Sl-S4來(lái)形成。其它結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例相同。
第八實(shí)施例
圖16示出根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的絕對(duì)位置檢測(cè)型編碼器的結(jié)構(gòu)。其整
體結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例(圖l)相同，并在此省略對(duì)其的描述。第七實(shí)
施例是對(duì)第四實(shí)施例的修改。具體地，不以如圖12中所示的單個(gè)圖案來(lái)形成
第四實(shí)施例中的一片參考位置33，，而是由以不等間隔排列的多個(gè)圖案S1-S4
來(lái)形成。其它結(jié)構(gòu)與第四實(shí)施例相同。其它實(shí)施例
雖然已描述如上的本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明不意欲被局限于所公開(kāi) 的實(shí)施例，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)其做出各種其它的 改變和添加。例如，雖然在透射型光電編碼器的上下文中描述了上述實(shí)施例， 但如圖17中所示，發(fā)光元件11可被置于與作為發(fā)光元件11的反射型光學(xué)系 統(tǒng)的透4竟13和光電二^L管陣列14的相同端。
對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)基于并要求之前于2007年4月11日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng) NO.2007-104122的優(yōu)先一又，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)參照而凈皮合并于此。
權(quán)利要求
1.一種絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，包括刻度尺，包含形成于其中的具有包括按第一周期以相等間隔形成的第一明暗圖案的增量圖案的增量軌跡、形成于其中的具有表示絕對(duì)位置的絕對(duì)圖案的絕對(duì)軌跡和形成于其中的具有包括按比所述第一周期長(zhǎng)的第二周期以相等間隔形成的第二明暗圖案的參考位置圖案的參考位置軌跡；光源，用于向所述刻度尺發(fā)射測(cè)量光；光電檢測(cè)器，用于接收在所述刻度尺處反射或通過(guò)所述刻度尺透射的所述測(cè)量光；以及信號(hào)處理電路，用于處理所述光電檢測(cè)器的接收光信號(hào)，以檢測(cè)所述刻度尺的絕對(duì)位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，所述信號(hào) 處理電路基于從所述絕對(duì)圖案獲得的信號(hào)來(lái)做出關(guān)于所述刻度尺位于所述第 二周期中的哪一個(gè)的判斷，并且基于所述判斷結(jié)果、從所述參考位置圖案獲得的信號(hào)和從所述增量 圖案獲得的信號(hào)來(lái)檢測(cè)所述刻度尺的絕對(duì)位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，所述第一 周期小于所述絕對(duì)圖案的位置精確度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，利用小于 相對(duì)于所述參考位置圖案的所述第二周期的精確度的一半的精確度來(lái)形成所 述絕對(duì)圖案。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，所述第一 周期小于所述絕對(duì)圖案的位置精確度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，所述第一 周期以整數(shù)的因數(shù)小于所述第二周期。
7、 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，所述每一 絕對(duì)圖案表示所述每一參考位置圖案的絕對(duì)位置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，所述參考 位置圖案包括在所述增量圖案的兩側(cè)提供的第 一和第二參考位置圖案。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，所述絕對(duì) 圖案和所述參考位置圖案被形成在同 一軌跡上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，所述絕 對(duì)圖案和所述參考位置圖案包括第 一和第二絕對(duì)圖案以及第 一和第二參考位 置圖案，所述第一和第二絕對(duì)圖案以及所述第一和第二參考位置圖案被提供 在所述增量圖案的兩側(cè)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，在其中 所述絕對(duì)圖案和所述參考位置圖案相互重疊的區(qū)域中，擦除所述絕對(duì)圖案。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，減小所 述絕對(duì)圖案的尺寸，并以所述絕對(duì)圖案和所述參考位置圖案相互不重疊的方 式形成所述絕對(duì)圖案。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，其中，以不等 間隔排列的多個(gè)圖案形成單元，且按第二周期以相等間隔排列該單元以形成 所述參考位置圖案。
全文摘要
一種絕對(duì)位置長(zhǎng)度測(cè)量型編碼器，包括具有增量軌跡、絕對(duì)軌跡和參考位置軌跡的刻度尺。所述增量軌跡具有包括按第一周期以相等間隔形成的第一明暗圖案的增量圖案。所述絕對(duì)軌跡具有表示絕對(duì)位置的絕對(duì)圖案。所述參考位置軌跡具有包括按比所述第一周期長(zhǎng)的第二周期以相等間隔形成的第二明暗圖案的參考位置圖案。光源向所述刻度尺發(fā)射測(cè)量光。光電檢測(cè)器接收在所述刻度尺處反射或通過(guò)所述刻度尺透射的測(cè)量光。信號(hào)處理電路處理所述光電檢測(cè)器的接收光信號(hào)，以檢測(cè)所述刻度尺的絕對(duì)位置。
文檔編號(hào)G01D5/26GK101368831SQ20081017143
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月11日
發(fā)明者草野亙平 申請(qǐng)人:三豐株式會(huì)社