重叠于被受光阵列PIl接收的光，则该噪声难以通过噪声过滤器等减小。
[0178]根据本实施方式的结构，重叠于受光阵列PAl上的噪声取决于增量图案。因此，能够显著地抑制由不规则反射光与被配置在噪声比较重叠的位置上的受光阵列PAl将要接收的反射光发生干涉等引起的噪声的任何增大。因此，对于需要抑制由噪声产生的干涉的情况，本实施方式的结构非常有效。
[0179]另外，根据本实施方式，能够将噪声比较容易影响精度的受光阵列PI2L、PI2R配置在相对于光源121与其他的受光阵列不同的方向上。因此，能够减小到达受光阵列PI2L、PI2R的不规则反射本身的光量，由此能够进一步提高精度。
[0180]另外，如上所述，受光阵列PU、PI2所需的受光量较小，由于噪声被平均化，因此具有相对较高的抗噪声性，然而受光阵列PA1、PA2需要充分的受光量并且具有相对较低的抗噪声性。
[0181]因此，扩散光倾向于被光源121附近的其他的部件散射。例如，如果光源121是LED，则用于供电的连接线等(省略图示)在光路中或者光路附近突出。由这些电线等产生的散射光引起噪声。散射光的主要的产生源是光源121，因此上述的噪声随着与光源121之间的距离而衰减。因此，通过增大光源121与受光阵列之间的距离，能够减小噪声。
[0182]因此，在要抑制由上述的散射光产生的噪声的影响的情况下，可以采取如本实施方式将受光阵列PIl配置在两个受光阵列PA1、PA2之间的结构。通过这种配置，受光阵列PA1、PA2的任一者与光源121之间夹着受光阵列PI1，能够将抗噪声性低的受光阵列PA1、PA2的任一者配置在远离光源121的位置上，并且能够减小由上述的散射光产生的噪声的影响。
[0183]另外，由圆盘110的偏心产生的检测误差通常倾向于依赖于狭缝轨道的半径，当半径很小时，误差增大，当半径很大时，误差减小。因此，在要提高相对于高增量信号的偏心的鲁棒性的情况下，如本实施方式所示，能够采取将受光阵列PIl相对于光源121配置在中心轴侧的结构。通过这种配置,受光阵列PI2L、PI2R相对于受光阵列PIl被配置在中心轴的相反侧(即，外周侧)，在圆盘110上将间距小(即，狭缝数多)的狭缝轨道SI2配置在外周侧，由此能够增大狭缝轨道SI2的半径。其结果，能够减小由输出高增量信号的受光阵列PI2L、PI2R的偏心产生的检测误差，并且能够提高对偏心的鲁棒性。另外，能够确保具有很多狭缝的狭缝轨道SI2的更大的间距。
[0184]3-3.实施方式3的变型例
[0185]虽然上面描述了实施方式3，但是权利要求书中记载的本发明的精神和范围不限于上述的实施方式。
[0186]例如，虽然上述的实施方式3对受光阵列PIl相对于光源121配置在中心轴侧的示例性情况进行了描述，但是受光阵列PIl也可以相对于光源121配置在中心轴的相反侧(外周侧)、即也可以配置在光源121与受光阵列PA2之间。虽然省略图示，但是，在这种情况下，在圆盘110上，四个狭缝轨道沿着宽度方向R从内侧向外侧按照SAl、SI2、SI 1、SA2的顺序配置。在要提高对高增量信号的偏心的鲁棒性的情况下，优选采取上述实施方式3的结构，在要提高对低增量信号的偏心的鲁棒性的情况下，优选采取该结构。
[0187]另外，上述的实施方式3对输出高增量信号的受光阵列PI2配置成在测量方向上夹着光源121的示例性情况进行了描述，但是，例如，如图22所示，输出低增量信号的受光阵列PIl也可以配置成在测量方向上夹着光源121。在这种情况下，如果如上述的实施方式要提高对高增量信号的偏心的鲁棒性，如图22所示，优选采取将受光阵列PI2相对于光源121配置在中心轴的相反侧(外周侧)、即光源121与受光阵列PA2之间。虽然图示省略，但是，在这种情况下，在圆盘110上，四个狭缝轨道沿着宽度方向R从内侧向外侧按照SA1、SI1、SI2、SA2的顺序配置。另一方面，与上述相反，在要提高对低增量信号的偏心的鲁棒性的情况下，优选采取将受光阵列PI2相对于光源121配置在中心轴侧(内周侧)、即光源121与受光阵列PAl之间的结构。在这种情况下，在圆盘110上，四个狭缝轨道沿着宽度方向R从内侧向外侧按照SA1、SI2、SIU SA2的顺序配置。此外，在本变型例中，受光阵列PI1L、PIlR相当于第二受光阵列的一例。而且，受光阵列PI2相当于第三受光阵列的一例。
[0188]另外，虽然上面描述了与增量图案相对应的受光阵列Pil、PI2的仅一者在测量方向上夹着光源121地配置两个的情况，但是，例如，如图23所示，也可以受光阵列PU、PI2二者在测量方向上实质上夹着光源121地配置两个。在此，“实质上”是指:受光阵列PU、PI2与光源121的宽度方向R上的位置偏移而不是相互相同，其中受光阵列PI1、PI2在测量方向上夹着与光源121相对应的位置。受光阵列PI1UPI1R被构成为接收被狭缝轨道SIl反射的光，受光阵列PI2L、PI2R被构成为接收被狭缝轨道SI2反射的光。在该例中，受光阵列PI1L、PI1R以及受光阵列PI2L、PI2R距离光源121大致等间距地配置。此外，受光阵列PIIL、PIlR以及受光阵列PI2L、PI2R中的一者相当于第二受光阵列的一例。此外，受光阵列PI1L、PI1R以及受光阵列PI2L、PI2R中的另一者相当于第三受光阵列的一例。
[0189]根据本变型例，能够将所有的受光阵列PI1L、PI1R以及受光阵列PI2L、PI2R集中地接近光源121进行配置，因此，对于输出低增量信号的受光阵列PI1L、PI1R以及输出高增量信号的受光阵列PI2L、PI2R 二者，能够提高响应性。另外，能够使得光源121与受光阵列PIl之间的距离和光源121与受光阵列PI2之间的距离相等，因此，在光学模块120在光源121的光轴周围在旋转方向上发生移位的情况下，能够使各受光阵列PU、PI2的移位量最小。另外，能够使光源121与受光阵列PAl之间的距离和光源121与受光阵列PA2之间的距离相等，因此，在光学模块120在光源121的光轴周围在旋转方向上发生移位的情况下，能够使受光阵列PA1、PA2的移位量相等，由此消除相位误差的不均，并且能够将对信号处理的影响最小化。因此，能够提高对光学模块120的旋转方向的移位的鲁棒性。
[0190]另外，虽然上述的实施方式3(图19所示的例子)描述了从光源121到各受光阵列PA1、PA2的距离不同的情况，但是，在使各受光阵列中的受光量均一化的情况下，优选将受光阵列PA1、PA2配置成与光源121等距离。利用该布置，能够将各受光阵列PA1、PA2涉及的电路构成作为等价电路。
[0191]另外，尽管上述的实施方式3(图19所示的例子)描述了受光阵列PIl与受光阵列PAl之间的距离和受光阵列PIl与受光阵列PA2之间的距离不同的情况，但是，在要将受光阵列PU与受光阵列PA1、PA2之间的相位误差的不均最小化的情况下，受光阵列优选等距离配置。利用该布置，光学模块120在旋转方向上移位时的受光阵列PA1、PA2的移位量相等，因此能够消除相位误差的不均，并且能够减小对信号处理的影响。
[0192]4.对各实施方式共同的变型例
[0193]虽然上面描述了实施方式1-3，但是权利要求书中记载的本发明的精神和范围不限于上述的实施方式。
[0194]例如，虽然上述的实施方式描述了在圆盘110上设置具有间距不同的增量图案的两个狭缝轨道sil、SI2的情况，但是也可以设置具有间距不同的增量图案的三个或多于三个的狭缝轨道。在这种情况下，通过累积方法也能够实现高的分辨率。此时，例如，还能够针对增量信号使用受光阵列PA1、PA2中的至少一者。。
[0195]另外，虽然上述的实施方式描述了各受光阵列PA1、PA2具有九个受光元件、绝对信号表示九位的绝对位置的情况，但是受光元件的数量可以是除了九以外的数，绝对信号的位数也不限于九。另外，受光阵列PI1、PI2L、PI2R的受光元件的数量也不特别地限于根据上述的实施方式的数量。
[0196]另外，虽然上述的实施方式描述了编码器100直接连接到电机M的情况，但是编码器100例如可以通过减速器、旋转方向转换器等其他的机构连接。
[0197]另外，虽然上述的实施方式描述了受光阵列PA1、PA2是用于绝对信号的受光阵列的情况，但是本发明不限于此。例如，受光阵列PA1、PA2可以是用于通过来自各受光元件的检测信号表示原点位置的原点的受光元件组。在这种情况下，圆盘110的狭缝轨道SA1、SA2被形成为具有原点图案。于是，来自受光阵列PA1、PA2的受光信号的位图案和强度表示原点位置。
【主权项】
1.一种编码器，包括: 多个狭缝轨道，所述多个狭缝轨道分别具有沿着测量方向设置的多个反射狭缝； 点光源，所述点光源被构成为向所述多个狭缝轨道射出扩散光； 两个第一受光阵列，所述两个第一受光阵列被配置成在与所述测量方向大致垂直的宽度方向上夹着所述点光源； 两个第二受光阵列，所述两个第二受光阵列被配置成在所述测量方向上夹着所述点光源；以及 第三受光阵列，所述第三受光阵列被构成为接收被具有间距与其他的增量图案的间距不同的增量图案的所述狭缝轨道反射的光并且被配置在所述点光源的配置有所述两个第一受光阵列中的一个第一受光阵列的方向上的位置中。
2.根据权利要求1所述的编码器，其中， 所述第三受光阵列被构成为接收被具有间距比其他的增量图案的间距更长的增量图案的所述狭缝轨道反射的光，并且被配置成与所述点光源之间夹着所述第一受光阵列。
3.根据权利要求1所述的编码器，其中， 所述第三受光阵列被构成为接收被具有间距比其他的增量图案的间距更短的增量图案的所述狭缝轨道反射的光，并且被配置成与所述点光源之间夹着所述第一受光阵列。
4.根据权利要求1所述的编码器，其中， 所述第三受光阵列被配置在所述两个第一受光阵列之间。
5.根据权利要求2所述的编码器，其中， 所述测量方向是以中心轴为中心的圆周方向， 被构成为接收被具有间距比其他的增量图案的间距更长的的增量图案的所述狭缝轨道反射的光的所述第三受光阵列相对于所述点光源被配置在中心轴侧。
6.根据权利要求3所述的编码器，其中， 所述测量方向是以中心轴为中心的圆周方向， 被构成为接收被具有间距比其他的增量图案的间距更短的增量图案的所述狭缝轨道反射的光的所述第三受光阵列相对于所述点光源被配置在所述中心轴的相反侧。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的编码器，其中， 所述两个第一受光阵列被构成为接收被具有绝对图案的多个狭缝轨道中的两个狭缝轨道分别反射的光，以及 所述两个第二受光阵列被构成为接收被具有增量图案的多个狭缝轨道中的一个狭缝轨道反射的光。
8.一种编码器，包括: 多个狭缝轨道，所述多个狭缝轨道分别具有沿着测量方向设置的多个反射狭缝； 点光源，所述点光源被构成为向所述多个狭缝轨道射出扩散光； 两个第一受光阵列，所述两个第一受光阵列被配置成在与所述测量方向大致垂直的宽度方向上夹着所述点光源； 两个第二受光阵列，所述两个第二受光阵列被配置成在所述测量方向上实质上夹着所述点光源；以及 两个第三受光阵列，所述两个第三受光阵列被构成为接收被具有间距与其他的增量图案的间距不同的增量图案的所述狭缝轨道反射的光并且被配置为在所述两个第一受光阵列之间在所述测量方向上实质上夹着所述点光源。
9.一种具有编码器的电机，包括: 线性电机，其中，可动部件相对于定子移动；或者旋转型电机，其中，转子相对于定子旋转；以及 根据权利要求1或8所述的编码器，所述编码器被构成为检测所述可动部件的位置和速度中的至少一者；或者所述编码器被构成为检测所述转子的位置和速度中的至少一者。
10.一种伺服系统,包括: 线性电机，其中，可动部件相对于定子移动；或者旋转型电机，其中，转子相对于定子旋转; 根据权利要求1或8所述的编码器，所述编码器被构成为检测所述可动部件的位置和速度中的至少一者，或者所述编码器被构成为检测所述转子的位置和速度中的至少一者；以及 控制器，所述控制器被构成为基于所述编码器的检测结果控制所述线性电机或所述旋转型电机。
【专利摘要】本发明涉及一种编码器、具有编码器的电机、和伺服系统。光学模块(120)包括被构成为向多个狭缝轨道射出扩散光的光源(121)、被配置成在与测量方向大致垂直的宽度方向上夹着点光源(121)的两个受光阵列(PA1，PA2)；被配置成在测量方向上夹着点光源(121)的两个受光阵列(PI2L，PI2R)；以及被构成为接收被具有间距与其他的增量图案的间距不同的增量图案的狭缝轨道(SI1)反射的光并且被配置在点光源(121)的配置第一受光阵列(PA1)的方向上的位置的受光阵列(PI1)。
【IPC分类】G01D5-347
【公开号】CN104613998
【申请号】CN201410635791
【发明人】吉田康, 松谷泰裕, 吉富史朗, 高田裕司, 有永雄司, 室北几磨, 原田正信, 近藤宏树
【申请人】株式会社安川电机
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年11月5日
【公告号】US20150123586