[發(fā)明專利]光電編碼器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310052343.8
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103256948B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田原智弘
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01D5/34
• 分類號: G01D5/34
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于精確測量的光電編碼器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上，在對如線性位移和角位移等的精確測量中已使用了光電編碼器(以下有時(shí)稱為“編碼器”)。該編碼器安裝在如三維測量設(shè)備或圖像測量設(shè)備等的設(shè)備中。該編碼器包括：光源；刻度尺(scale)，其包括光學(xué)網(wǎng)格；以及光接收單元，其包括多個(gè)光接收元件并且具有位于光接收面上的索引網(wǎng)格，該索引網(wǎng)格被配置成能夠連同光源一起相對于刻度尺移動，并且該光接收單元被配置成各光接收元件具有彼此不同的相位。

簡要說明編碼器的操作。在使刻度尺相對于光源和光接收單元移動的情況下，來自光源的光經(jīng)由刻度尺的光學(xué)網(wǎng)格照射到索引網(wǎng)格上。這導(dǎo)致生成多個(gè)(例如，四個(gè))具有不同相位的正弦光的明暗圖案。這些正弦光的明暗圖案表示光信號。在具有不同相位的光的明暗圖案被與各相位相對應(yīng)的光接收元件接收到的情況下，通過光電轉(zhuǎn)換來生成電信號，并且利用該電信號來測量線性位移的量等。

順便提及，在目的是進(jìn)行一維測量的編碼器的情況下，多個(gè)光接收元件通常沿著測量軸配置成線狀(例如，JP2005-208015A)。

因此，為了提高位移量測量的分辨率性能，自然期望在光接收單元內(nèi)在測量軸方向上配置寬度小的、數(shù)量更多的光接收元件。然而，光接收元件的大小是由光接收元件的制造工藝所確定的。換句話說，在采用傳統(tǒng)技術(shù)的情況下，難以使光的明暗圖案的檢測間距小于受到光接收元件的制造工藝限制的光接收元件在測量軸方向上的限制寬度。

本發(fā)明是考慮到上述問題而作出的，并且本發(fā)明的目的在于提供一種使光接收單元的分辨率性能更高的光電編碼器。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一種光電編碼器，包括：光源；刻度尺，用于利用從所述光源照射的光在沿著測量軸的第一方向上生成光的明暗圖案；以及光接收單元，用于檢測所述光的明暗圖案，所述光接收單元包括：第一光接收元件行、第二光接收元件行以及遮光層，所述第一光接收元件行和第二光接收元件行各自包括多個(gè)光接收元件，所述光接收元件排列在所述第一方向上并且用于檢測所述光的明暗圖案；所述遮光層包括形成在所述光接收元件的光接收面上的遮光部和透光部，其中所述遮光部用于遮擋所述光的明暗圖案并且所述透光部用于使得所述光的明暗圖案透過，所述第一光接收元件行和所述第二光接收元件行錯開配置在與所述第一方向正交的第二方向上，以使得所述第一光接收元件行和所述第二光接收元件行中的光接收元件的排列圖案具有在所述第一方向上相同的間距和在所述第一方向上不同的相位，以及所述第一光接收元件行中的光接收元件的光接收面上的透光部和所述第二光接收元件行中的光接收元件的光接收面上的透光部被形成為在所述第二方向上錯開排列的情況下彼此沒有重疊。

另外，根據(jù)本發(fā)明的光電編碼器還可被配置成如下：在假定所述光接收元件的光接收面上的形成有所述遮光層的透光部的區(qū)域是光接收區(qū)域的情況下，在所述第一光接收元件行上，所述遮光層的遮光部被形成為包括所述第一光接收元件行中的光接收面與所述第二光接收元件行中的光接收區(qū)域在第一方向上的重疊區(qū)域。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的光電編碼器的示意結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是說明根據(jù)實(shí)施例的光電編碼器中的光接收單元內(nèi)的光接收元件的排列的圖。

圖3是在圖2的說明光接收元件的排列的圖上進(jìn)一步示出遮光層的圖。

圖4A是示出根據(jù)本實(shí)施例的光電編碼器中的光接收單元內(nèi)的電連接的圖像的圖。

圖4B是示出根據(jù)實(shí)施例的光電編碼器中的光接收單元的等效電路的圖。

圖5是示出圖3所示的光接收單元中的光的明暗圖案的檢測間距的圖。

圖6是說明根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的光電編碼器中的光接收單元內(nèi)的光接收元件的排列的圖。

具體實(shí)施方式

以下參考附圖來說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光電編碼器。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光電編碼器1的示意結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施例的主要特征在于光接收單元的結(jié)構(gòu)，并且作為用于理解該主要特征的前提，對光電編碼器1進(jìn)行說明。

首先，說明編碼器1的結(jié)構(gòu)。編碼器1包括：發(fā)光二極管(LED)3；刻度尺5，用于對來自二極管3的光進(jìn)行調(diào)制；以及光接收單元7，用于接收刻度尺5進(jìn)行調(diào)制后的光。