CN101315290B - 光电式编码器 - Google Patents
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Abstract
一种光电式编码器，提高对于标尺污垢的可靠性，使信号强度稳定化且改善信号检测效率。具备相对移动的标尺(14、16、18)和成像光学系统(22、24)，检测标尺的相对位移，其中，在标尺的格栅(15、17、19)侧表面设置具有成像光学系统的焦深(DOF)以上厚度t的透明保护材料(40、42)。透明保护材料能设定为是粘接在标尺的格栅侧表面的透明带(40)或是向标尺的格栅侧表面涂布的透明保护材料(42)。透明保护材料的表面能具有亲水性和亲油性。
Description
技术领域
本发明涉及光电式编码器，特别是涉及具备具有光栅的标尺和相对该标尺能够相对移动的成像光学系统，适合于使用利用光的干涉来检测标尺相对位移的光电式编码器，能提高对于标尺污垢的可靠性，使信号强度稳定化且改善信号检测效率的光电式编码器。
背景技术
如专利文献1到3所记载的，知道有利用光的干涉来检测标尺相对位移的光栅干涉型光电式编码器。
在该光栅干涉型光电式编码器是透射型的情况下则如图1所示，从光源10向标尺12投影，被其格栅13衍射的光再次被主标尺(单叫做标尺)14上的格栅15衍射，把产生的明暗干涉条纹在受光元件20上检测，这样来检测标尺14的位移。
另一方面，在是反射型的情况下则如图2所示，或是与图1所示的透射型同样地利用标尺16上的相位格栅17所引起的光的衍射/干涉来生成干涉条纹，或是如图3所示，没有标尺18的相位格栅19的部分原封不动地被反射而成为明部，有相位格栅19的部分则由相位格栅19的表面与底面引起的反射光的相位差是光波长的二分之一，由干涉而成为暗部。
专利文献1：日本特开平2-167427号公报
专利文献2：日本特开平2-167428号公报
专利文献3：日本特开平2-176420号公报
专利文献4：日本特开2004-264295号公报
但在透射型、反射型的任何情况下若标尺的表面上存在有污垢，则有信号强度降低的问题点。即图1、图2的情况就如图4、图5分别表示的那样，由于标尺表面的污垢S而折射的光程长度变化，到达受光元件20的干涉条纹的直流(DC)成分增加，使干涉条纹的反差变差。另一方面，在图3反射型的情况下则如图6所示那样，由于污垢S而相位差变化，变得不产生干涉，直流(DC)成分增加，使干涉条纹的反差变差。
这种问题点对于专利文献4记载的具备成像用透镜光学系统(也叫做成像光学系统)的光电式编码器也是一样。
发明内容
本发明是为了解决上述问题点而开发的，课题是提高对于标尺污垢的可靠性，使信号强度稳定化且改善信号检测效率。
为了解决所述课题，本发明的光电式编码器具备相对移动的标尺和成像光学系统，检测标尺的相对位移，其中，在标尺的格栅侧表面设置具有成像光学系统的焦深以上厚度的透明保护材料。
所述透明保护材料能设定为是粘接在标尺的格栅侧表面的透明带，或是向标尺的格栅侧表面涂布的透明保护材料。
使用氧化钛或二氧化钛等的钛氧化物，能够在所述透明保护材料的表面具有亲水性或亲油性。即，利用氧化钛膜覆盖该透明保护膜的表面，或者，由于该透明保护膜本身由氧化钛构成，所以该透明保护材料能够具有亲水性。还有，利用二氧化钛膜覆盖该透明保护膜的表面，或者，由于该透明保护膜本身由二氧化钛构成，所以该透明保护材料具有亲油性。通过在使用水的环境下具有亲水性，而在像工作机械那样使用油的环境下具有亲油性，能够防止在该透明保护材料上形成水滴、油滴等而产生加厚的现象，水、油在该透明保护材料上被摊薄。因此，能够防止由于该水滴、油滴所产生的光学影响。
所述透明保护材料能具有过滤器的特性。
所述成像光学系统能包括有光阑。
根据本发明，由于透明保护材料具有成像光学系统的焦深(DOF)以上的厚度，所以对于成像的影响也小。因此，提高对于标尺污垢的可靠性，使信号强度稳定化且改善信号检测效率。而且通过使透明保护材料例如具有亲水性和亲油性而使污垢的部分变薄扩散，由标尺污垢引起的折射力变小，干涉条纹几乎没有变化。因此进一步提高对于标尺污垢的可靠性，使信号强度稳定化且改善信号检测效率。
附图说明
图1是表示现有光栅干涉型透射型编码器测定原理的图；
图2是表示现有光栅干涉型反射型编码器一例的测定原理的图；
图3是表示现有光栅干涉型反射型编码器其他例的测定原理的图；
图4是表示图1的透射型编码器由污垢引起的干涉条纹反差变化的图；
图5是表示图2的反射型编码器由污垢引起的干涉条纹反差变化的图；
图6是表示图3的反射型编码器由污垢引起的相位差变化的图；
图7(a)-图7(i)是表示透明保护材料对于本发明光电式编码器的标尺配置方法的图；
图8是表示适用与图1同样的透射型编码器的本发明第一实施例的图；
图9是表示适用与图2同样的反射型编码器的本发明第二实施例的图；
图10是表示适用与图3同样的反射型编码器的本发明第三实施例的图。
符号说明
10光源 14、16、18标尺 15、17、19格栅
20受光元件 22透镜 24光阑 40透明带
42透明保护材料 S污垢
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的实施例。
首先说明透明保护材料的配置方法。
如图7所示，如下所述形成具有格栅15的标尺14：(a)在例如玻璃或金属性基体30上把成为格栅的膜32成膜，(b)在其上涂布抗蚀剂34，(c)进行曝光而把抗蚀剂34的一部分除去，(d)进行腐蚀而把膜32的一部分除去(e)把抗蚀剂34剥离。形成格栅15后，在标尺14的格栅15侧表面如下所述地形成透明保护材料：如(f)所示那样例如把玻璃或树脂(PET膜等)制的透明带40利用带自身具有的粘接性或由粘接剂进行粘接，或如(g)所示那样蒸镀透明保护材料42，或如(h)所示那样由喷雾器44进行涂布，或如(i)所示那样把整体浸渍在保护材料槽46中。
任何透明保护材料40、42的厚度t都设定在成像光学系统的焦深(DOF)以上。
对于图1所示的透射型编码器，把适用具有由透镜22构成成像光学系统的本发明第一实施例表示在图8。这样，通过在标尺14的格栅15侧表面配置透明保护材料40或42而污垢S不是附着在标尺14的格栅15上，而附着在透明保护材料40或42上，而且由于其亲水性和亲油性而污垢的部分扩散变薄。因此，折射力变小，干涉条纹几乎没有变化。且由于透明保护材料40或42的厚度t比DOF大，所以对于透镜22的成像影响小。
特别是如图中虚线所示，在透镜22的焦点位置追加光阑24的情况下，由于DOF小，所以能够减薄透明保护材料40或42的厚度t。
下面把适用图2所示的反射型编码器的本发明第二实施例表示在图9。
本实施例也是污垢S在透明保护材料40或42上扩散变薄，因此折射力变小，干涉条纹几乎没有变化。且由于透明保护材料40或42的厚度t比DOF大，所以对于透镜22的成像影响小。
下面把适用图3所示的反射型编码器的本发明第三实施例表示在图10。
本实施例也是污垢S的部分扩散变薄，因此干涉条纹几乎没有变化。且由于透明保护材料40或42的厚度t比DOF大，所以对于透镜22的成像影响小。
把透明保护材料作为例如由蒸镀的多层膜涂覆所形成的带通滤波器(BPF)，例如在红外光源的情况下能具有把外部可见光除去的功能等。另外，在图2、3的反射型编码器中，与图1的第一实施例相同，在透镜22的焦点位置能够追加光阑24，在这种情况下，由于DOF小，所以能够减薄透明保护材料40或42的厚度t。
Claims (9)
1.一种光电式编码器，具备相对移动的标尺和成像光学系统，检测标尺的相对位移，其特征在于，
在标尺的格栅侧表面设置具有成像光学系统的焦深以上厚度的透明保护材料，所述透明保护材料具有过滤器的特性。
2.如权利要求1所述的光电式编码器，其特征在于，所述透明保护材料是粘接在标尺的格栅侧表面的透明带。
3.如权利要求1所述的光电式编码器，其特征在于，所述透明保护材料是向标尺的格栅侧表面涂布的透明保护材料。
4.如权利要求1到3任一项所述的光电式编码器，其特征在于，所述透明保护材料的表面具有亲水性。
5.如权利要求1到3任一项所述的光电式编码器，其特征在于，所述透明保护材料的表面具有亲油性。
6.如权利要求1到3任一项所述的光电式编码器，其特征在于，所述成像光学系统包括有光阑。
7.如权利要求4所述的光电式编码器，其特征在于，所述透明保护材料由氧化钛构成。
8.如权利要求5所述的光电式编码器，其特征在于，所述透明保护材料由二氧化钛构成。
9.如权利要求1所述的光电式编码器，其特征在于，所述透明保护材料是多层膜涂覆所形成的带通滤波器。
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