绝对式编码器和测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用通过刻度盘的刻度区域的检测光的绝对式编码器和搭载上述绝 对式编码器的测量装置。
【背景技术】
[0002] 在用于测量的测量装置中，存在有利用绝对式编码器来检测水平角、铅垂角的测 量装置。在上述绝对式编码器中，利用从发光机构射出的检测光来照射刻度盘的刻度区域， 利用受光机构接收通过上述刻度区域的检测光，并根据基于这种受光的检测值来取得刻度 盘的旋转姿态，据此检测水平角、铅垂角（例如，参照专利文献1)。
[0003] 但是，在绝对式编码器中，受光机构中的受光区域具有反射性。为此，存在下述情 况，即在绝对式编码器中，照射受光区域的检测光的一部分朝向刻度盘反射，且此被反射的 检测光在刻度盘上再次反射而到达受光区域。上述被反射的检测光妨碍在受光区域（受光 机构）中恰当地接收通过刻度区域的检测光，从而使受光机构无法得到恰当的检测值。结 果，在绝对式编码器中，不能恰当地取得刻度盘的旋转姿态，从而使水平角、铅垂角的检测 精度下降。
[0004] 为此，在绝对式编码器中，考虑到在刻度盘的背面（受光区域一侧的面）设置反射 防止膜。在这种结构中，即使在照射受光区域的检测光的一部分朝向刻度盘反射的情况下， 也可以防止此被反射的检测光在刻度盘（其背面）上再次反射，并可以防止反射的检测光 会到达受光区域。
[0005] (现有技术文献）
[0006] (专利文献）
[0007] 专利文献1:日本特开2002-13949号公报
【发明内容】
[0008] 然而，在绝对式编码器中，若在刻度盘的背面设置反射防止膜，则会增加制造工 序，并且会增加所需的材料，从而使制造成本提高。
[0009] 本发明鉴于上述事项而提出，其目的在于提供一种可抑制制造成本的增加并防止 由受光区域与刻度盘之间的检测光的反射所引起的角度检测精度的下降的绝对式编码器。[0010] 为了达成上述目的，本发明的一个实施例的绝对式编码器具备：发光机构，用于从 出射面照射检测光；以及受光机构，利用受光区域接收从上述出射面射出并通过刻度盘的 刻度区域的上述检测光，上述发光机构和上述受光机构设定成使从上述出射面经过上述刻 度区域朝向上述受光区域的照射轴线相对于上述刻度盘的旋转轴线方向倾斜的位置关系。
【附图说明】
[0011]图1为示意性地示出作为本发明的测量装置的一例的实施例的测量装置的结构 的说明图。
[0012] 图2为示意性地示出搭载于测量装置的绝对式编码器的结构的说明图。
[0013] 图3为示意性地示出在各绝对式编码器中两组发光机构和受光机构夹着刻度盘 而成对的状态的说明图。
[0014] 图4为示出从发光机构射出的光经过刻度盘（其狭缝）被受光机构接收的状态的 说明图。
[0015] 图5为示出作为表示受光机构中的受光内容的数字图像数据的数字受光信号的 一例的图，以数字电平值表示纵轴，并以像素编号表示横轴。
[0016] 图6为示出与图5中的1个狭缝相对应的数字受光信号的一例的图，以数字电平 值表不纵轴，并以像素编号表不横轴。
[0017] 图7为用于说明夹着刻度盘成对的发光机构与受光机构的位置关系的说明图。
[0018] 图8为以局部放大的方式示出来自发光机构（其出射面）的检测光L通过包含旋 转轴线方向与受光轴线方向的面上并经过刻度盘的刻度区域（各狭缝）在受光机构的受光 区域受光的状态以及反射检测光在受光区域受光的状态的说明图。
[0019] 图9为示出作为表示受光机构中的受光内容的数字图像数据的数字受光信号的 一例、以及接收反射检测光时的数字受光信号的一例的图，以数字电平值表示纵轴，并以像 素编号表不横轴。
[0020] 图10为以局部放大的方式示出来自发光机构（其出射面）的检测光L通过包含 旋转轴线方向和受光轴线方向的面上并经过刻度盘的刻度区域（各狭缝）在受光机构的受 光区域受光的状态以及反射检测光未到达受光区域的状态的与图8相同的说明图。
[0021] 图11为用于说明照射轴线相对于包含旋转轴线方向和受光轴线方向的面的倾斜 度的设定方法的说明图。
[0022] 图12为用于说明在实施例2的绝对式编码器中照射轴线相对于包含旋转轴线方 向和受光轴线方向的面的倾斜度的设定方法的与图11相同的说明图。
[0023] 图13为用于说明在实施例3的绝对式编码器中照射轴线相对于包含旋转轴线方 向和受光轴线方向的面的倾斜度的设定方法的与图11相同的说明图。
[0024] 图14为用于说明在实施例4的绝对式编码器中照射轴线相对于包含旋转轴线方 向和受光轴线方向的面的倾斜度的设定方法的与图11相同的说明图。
[0025] 图15为用于说明实施例5的绝对式编码器的结构的说明图。
[0026] 图16为用于说明实施例6的绝对式编码器的结构的与图15相同的说明图。
[0027] 图17为用于说明实施例7的绝对式编码器的结构的与图15相同的说明图。
【具体实施方式】
[0028] 以下，参照【附图说明】本发明的绝对式编码器和搭载上述绝对式编码器的测量装置 的实施例。
[0029] (实施例1)
[0030] 首先，说明本发明的实施例1的搭载绝对式编码器30的测量装置10的简要结构。 如图1所示，在实施例1中，上述测量装置10为全站仪，可朝向测量点照射脉冲激光光线， 并接收来自上述测量点的脉冲反射光来针对每个脉冲进行测距，并将测距结果进行平均化 而进行高精度的距离测量。上述测量装置10具有调平部11、基盘部12、托架部13和望远 镜部14。
[0031] 调平部11安装于三脚架15,可检测测量装置10(望远镜部14)的倾斜。基盘部 12以可变更相对于上述调平部11的倾斜角的方式设置于调平部11。托架部13以可相对 基盘部12以铅垂轴线Αν为旋转中心旋转（绕铅垂轴线Αν旋转）的方式设置于基盘部12。 在上述托架部13上设置有显示部16和操作输入部17。上述操作输入部17为用于利用测 量装置10的各种功能的操作部，向下述的控制单元22 (参照图2)输出所输入的操作的信 息。显示部16在控制单元22的控制下显示用于根据在操作输入部17执行的操作来利用 各种功能的操作画面或测量结果等。
[0032] 望远镜部14以可相对托架部13以水平轴线Ah为旋转中心进行旋转（绕水平轴 线Ah旋转）的方式设置于托架部13。在望远镜部14上设置有用于设定测量装置10的大 致视准方向的准星照门18。望远镜部14具有第二望远镜19和第一望远镜21，上述第二望 远镜19对测量对象物进行视准，上述第一望远镜21具有比上述第二望远镜19低的倍率且 广角视野。在上述望远镜部14中设置有第一拍摄部和第二拍摄部，上述第一拍摄部经由第 一望远镜21的光学系统取得视准方向或大致视准方向的图像（广角图像），上述第二拍摄 部经由第二望远镜19的光学系统取得视准方向的图像（望远图像）。另外，在望远镜部14 内置有共用第二望远镜19的光学系统的测距部，射出测距光并接收来自测量对象物的反 射光而进行到测量对象物为止的光波距离测量。
[0033] 在上述测量装置10中，如上所述，托架部13将望远镜部14支撑成可绕水平轴线 Ah旋转，托架部13可相对基盘部12绕铅垂轴线Αν旋转。为此，望远镜部14可绕铅垂轴线 Αν旋转、即在水平方向上旋转，并且可绕水平轴线Ah旋转、即在铅垂方向上旋转。在测量 装置10中，在下述的控制单元22 (参照图2)的控制下，望远镜部14可绕铅垂轴线Αν(水 平方向）适当旋转，并且望远镜部14可绕水平轴线Ah(铅垂方向）适当旋转。在测量装置 10中，为了检测望远镜部14的绕铅垂轴线Αν(水平方向）的旋转角度和望远镜部14的绕 水平轴线Ah(铅垂方向）的旋转角度，设置有绝对式编码器30(参照图2)。有关上述绝对 式编码器30,在后续部分中详细说明。
[0034] 在托架部13内置有用于统括地控制测量装置10的动作的控制单元22(参照图 2)。控制单元22控制水平驱动部和铅垂驱动部的驱动来使托架部13和望远镜部14适当 旋转，据此可使上述望远镜部14朝向规定的方向，并扫描规定的范围。控制单元22-边控 制第一望远镜21和第二望远镜19的切换，一边适当控制上述的第一拍摄部和第二拍摄部， 据此可取得所要的倍率的图像，并控制上述的测距部而可进行规定的测量点的测距。控制 单元22从绝对式编码器30接收角度检测信号，据此可取得望远镜部14 (其视准方向）的 水平角和铅垂角。为此，在测量装置10中，调平部11、基盘部12、托架部13、望远镜部14、 准星照门18、第二望远镜19、第一望远镜21和绝对式编码器30(参照图2)作为由控制单 元22驱动控制的测量单元来发挥作用。
[0035] 在测量装置10中，设置有2个绝对式编码器30。更详细地，如图2所示，一个绝 对式编码器30为用于检测望远镜部14绕铅垂轴线Αν(水平方向）的旋转角度的编码器， 另一个绝对式编码器30为用于检测望远镜部14绕水平轴线Ah(铅垂方向）的旋转角度的 编码器。一个绝对式编码器30检测相对于托架部13的基盘部12的水平方向的旋转角度， 即水平旋转角，据此检测（角度测量）望远镜部14的绕铅垂轴线Αν(水平方向）的旋转角 度，即望远镜部14的视准方向的水平角。另一个绝对式编码器30检测相对于望远镜部14 的托架部13的铅垂方向的旋转角度，即铅垂旋转角，据此检测（角度测量）望远镜部14的 绕水平轴线Ah(铅垂方向）的旋转角度，即望远镜部14的视准方向的铅垂角。上述各绝对 式编码器30除了根据检测角度（水平角或铅垂角）的差异而使配置关系不同之外，采用彼 此相同的结构来进行相同的动作，因而对于相同部分，标注相同的附图标记来说明。
[0036] 在各绝对式编码器30中，将发光机构32和受光机构33设置成夹着刻度盘31成 对。另外，在各绝对式编码器30中，采用上述发光机构32和受光机构33的组合（检测机 构）以相对于刻度盘31的旋转中心的设置位置形成旋转对称的方式设置有两组的对置检 测结构。为此，在测量装置10中，为了检测水平角，设置有1个刻度盘31、2个发光机构32 和2个受光机构33,为了检测铅垂角，设置有1个刻度盘31、2个发光机构32和2个受光 机构33。在上述各绝对式编码器30中，刻度盘31、成对的发光机构32和受光机构33以可 相对旋转的方式设置。在各绝对式编码器30中，在实施例1中，刻度盘31相对于成对的发 光机构32和受光机构33旋转。即，刻度盘31在一个绝对式编码器30中设置成伴随托架 部13相对于基盘部12的水平方向的旋转而旋转，刻度盘31在另一个绝对式编码器30中 设置成伴随望远镜部14相对于托架部13的铅垂方向的旋转而旋转。以下，将与2个绝对 式编码器30的刻度盘31的旋转轴线所延伸的方向（在一个绝对式编码器30中为铅垂轴 线Av，在另一个绝对式编码器30中为水平轴线Ah)平行的方向作为旋转轴线方向Da。
[0037] 如图3所示，刻度盘31构成为整体呈圆盘形状，在上述刻度盘31的外周缘部沿着 圆周方向（相对的旋转方向）以规定的间隔（间距）设置有作为多个刻度的狭缝