光学式编码器单元以及光学式编码器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用光学码盘(scale)来检测绝对角度的光学式编码器单元以及光学 式编码器。
【背景技术】
[0002] 编码器在各种机械装置中用于检测活动元件的位置、角度。一般而言，编码器有检 测相对位置或者角度的编码器、以及检测绝对位置或者角度的编码器。编码器有光学式和 磁性式，但是光学式编码器易于受到异物等的影响，易于受到检测光量变动的影响。
[0003] 在专利文献1中，记载了能够降低检测光量变动的影响并且提高分辨率的技术。
[0004] 专利文献1:国际公开第2013/065737号
【发明内容】
[0005] 在专利文献1的技术中，虽然降低了检测光量变动的影响，但是以进行精密地调整 光轴为前提。
[0006] 本发明鉴于上述内容而完成，其目的在于提供一种光学式编码器单元以及光学式 编码器，能够降低检测光量变动的影响，并放宽精密调整光轴的要求。
[0007] 为了解决上述课题，实现目的，光学式编码器单元包括:光源，其具有规定的配光 分布;光学码盘，其面内的偏振片的偏振方向朝向规定的方向，并且其偏振方向根据旋转而 变化；以及光学传感器单元，其具备对上述光源的光源光透过上述光学码盘或者由上述光 学码盘反射而入射的入射光进行接收的第一受光部、第二受光部、第三受光部以及第四受 光部，上述光源的出射面与上述光学传感器单元，配置在能够接收光强度为与上述光学传 感器单元的暗电流相当的光强度的规定倍以上的位置。
[0008] 通过该结构，光学式编码器单元的SN比得到提高，从而能够提高测量精度。此外， 由于光源与光学传感器单元的位置关系能够放宽精密调整光轴的要求。因此，光学式编码 器单元能够小型化。
[0009] 作为本发明的优选方式，优选上述光源的出射面与上述光学传感器单元，配置在 能够接收光强度为与上述光学传感器单元的暗电流相当的光强度之100倍以上的位置。通 过该结构，光学式编码器单元的SN比得到提高，从而能够提高测量精度。
[0010] 作为本发明的优选方式，优选上述光源的出射面与上述光学传感器单元，配置在 能够接收光强度为与上述光学传感器单元的暗电流相当的光强度之1000倍以上的位置。通 过该结构，光学式编码器单元的SN比得到提高，从而能够提高测量精度。
[0011] 作为本发明的优选方式，优选上述第一受光部、上述第二受光部、上述第三受光部 以及上述第四受光部，分别配置在从配置中心起距离相等的位置，上述第一受光部、上述第 二受光部、上述第三受光部以及上述第四受光部，配置在上述光源的配光分布相同的范围 以内进行受光。通过该结构，光学传感器单元能够被配置在可减小光源所扩散的光的影响 而进行受光的范围。而且，光学式编码器单元能够抑制光源光的光强度的影响，降低光学式 编码器单元的输出中光学传感器单元与光学码盘的距离、光源的光强度的偏差等的影响。
[0012] 作为本发明的优选方式，优选上述第一受光部、上述第二受光部、上述第三受光部 以及上述第四受光部，经由将上述入射光分离成分别不同的偏振方向的偏振层来接收上述 入射光。通过该结构，能够容易地进行偏振角度的运算。
[0013] 作为本发明的优选方式，优选上述光学式编码器单元还具备：外壳，其呈圆筒状； 以及轴，其由安装于上述外壳内侧的轴承来支承并且能够自由地旋转，上述外壳包围安装 于上述轴的上述光学码盘、上述光源以及上述光学传感器单元。通过该结构，外壳的内部能 够抑制来自外部的光噪声。
[0014] 作为本发明的优选方式，优选上述光学式编码器单元具备:第一裸芯片，其包含上 述第一受光部、上述第二受光部、上述第三受光部以及上述第四受光部；以及放大电路，其 对上述第一受光部、上述第二受光部、上述第三受光部以及上述第四受光部的各信号进行 放大，上述第一裸芯片和上述放大电路被固定在俯视时重合的位置并且电连接。通过该结 构，能够小型化，并能够降低信号噪声。另外，在上述放大电路是第二裸芯片的情况下，能够 进一步小型化，并降低信号噪声。
[0015] 作为本发明的优选方式，优选裸芯片为，包含上述第一受光部、上述第二受光部、 上述第三受光部以及上述第四受光部，并与对上述第一受光部、上述第二受光部、上述第三 受光部以及上述第四受光部的各信号进行放大的放大电路集成的裸芯片。通过该结构，能 够小型化，并能够降低信号噪声。
[0016] 作为本发明的优选方式，优选光学式编码器包含:上述光学式编码器单元；以及运 算单元，其根据上述第一受光部，上述第二受光部，上述第三受光部以及上述第四受光部检 测的光强度，来运算上述光学码盘与上述光学传感器单元的相对移动量。通过该结构，光学 式编码器能够具有高分辨率的角度测量精度。
[0017] 作为本发明的优选方式，优选上述光学式编码器具有运算单元，上述运算单元在 存储装置中存储上述光学码盘的旋转位置是处于〇°以上不足180°的范围或是180°以上不 足360°的范围，并在起动时将其读出，上述运算单元运算上述光学码盘和上述光学传感器 单元的绝对移动量。由此，可以将编码器作为能够运算转子的绝对位置的绝对编码器。
[0018] 根据本发明，提供一种光学式编码器单元以及光学式编码器，能够降低检测光量 变动的影响，并能够放宽精密光轴调整的要求。
【附图说明】
[0019] 图1是实施方式1涉及的光学式编码器单元的结构图。
[0020] 图2是实施方式1涉及的光学式编码器单元的外观立体图。
[0021] 图3是说明光学码盘以及光学传感器单元的配置的一个示例的说明图。
[0022] 图4是实施方式1涉及的光学式编码器的框图。
[0023] 图5是表示实施方式1涉及的光学码盘的图案的一个示例的说明图。
[0024] 图6是用于说明实施方式1涉及的光学传感器单元的一个示例的说明图。
[0025] 图7是用于说明实施方式1涉及的光学传感器的第一受光部的一个示例的说明图。 [0026]图8是用于说明实施方式1涉及的光学传感器的第三受光部的一个示例的说明图。 [0027]图9是用于说明实施方式1涉及的光学传感器的偏振分量的分离的说明图。
[0028]图10是用于说明实施方式1涉及的光学传感器的偏振分量的分离的说明图。
[0029]图11是用于说明实施方式1涉及的光学传感器的偏振分量的分离的说明图。
[0030]图12是实施方式1涉及的光学式编码器的功能框图。
[0031]图13是用于说明实施方式1涉及的光学码盘的旋转角度和各受光部的偏振分量的 光强度变化的说明图。
[0032] 图14是用于说明实施方式1涉及的光学码盘的旋转角度和李萨如角度的关系的说 明图。
[0033] 图15是用于说明能够接收光强度为与实施方式1涉及的光学传感器的暗电流相当 的光强度的规定倍以上的位置的说明图。
[0034]图16是用于说明实施方式1涉及的光源的俯视图。
[0035]图17是表示测量实施方式1涉及的光源的配光分布以圆形网图测量出的测量示例 的说明图。
[0036]图18是表不将图17的圆形网图变换成角度和光强度的正交坐标的光源配光分布 的示例的说明图。
[0037]图19是用于说明光源和光学传感器单元的位置偏移给光源配光分布带来的影响 的说明图。
[0038]图20表示利用光源与光学传感器单元的位置偏移来修正图18的取向分布而得到 的取向分布的示例的说明图。
[0039] 图21是用于说明实施方式1涉及的光学传感器的光源的配光分布相同的范围以内 的受光部的位置的说明图。
[0040] 图22是实施方式2涉及的光学式编码器单元的结构图。
[0041] 图23是说明实施方式2涉及的光学码盘以及光学传感器单元的配置的一个示例的 说明图。
[0042]图24是实施方式3涉及的光学式编码器单元的结构图。
[0043]图25是实施方式4涉及的光学式编码器单元的结构图。
[0044] 图26是实施方式5涉及的光学式编码器单元的结构图。
[0045] 图27是实施方式5涉及的光学传感器单元的结构图。
[0046] 图28是图27的光学传感器单元的俯视图。
[0047]图29是实施方式5的变形例1涉及的光学传感器单元的结构图。
[0048]图30是图29的光学传感器单元的俯视图。
[0049] 图31是实施方式5的变形例2涉及的光学传感器单元的结构图。
[0050] 图32是图31的光学传感器单元的俯视图。
[0051]图33是实施方式5的变形例3涉及的光学传感器单元的结构图。
[0052]图34是图33的光学传感器单元的俯视图。
[0053]图35是实施方式5的变形例4涉及的光学传感器单元的结构图。
[0054]图36是图35的光学传感器单元的俯视图。
[0055] 符号说明 [0056] 2光学式编码器
[0057] 3运算装置
[0058] 5控制部
[0059] 10 转子
[0060] 11光学码盘
[0061] 12 轴
[0062] 17遮光板
[0063] 20 定子
[0064] 21 外壳
[0065] 23 基板
[0066] 23FP挠性基板
[0067] 24、25 布线
[0068] 26 轴承
[0069] 30单元基材
[0070] 30b 表面
[0071] 31光学式编码器单元
[0072] 35、35A、35B光学传感器单元
[0073] 39a第一偏振层
[0074] 39b第二偏振层
[0075] 41 光源
[0076] 41T出射面
[0077] 71光源光
[0078] 72、73 入射光
[0079] AMP前置放大器 [0080] AP乘法电路 [0081 ] CNT连接器 [0082] D 距离
[0083] Vc差分信号 [0084] Vs差分