CN105371879A - 绝对式编码器和测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及绝对式编码器，上述绝对式编码器具备：发光机构，用于从出射面照射检测光(L)；以及受光机构，利用受光区域接收从出射面射出并通过了刻度盘的刻度区域的检测光(L)。发光机构和受光机构设定成使从出射面经过刻度区域朝向受光区域的照射轴线相对于刻度盘的旋转轴线方向倾斜的位置关系。

Description

绝对式编码器和测量装置
技术领域
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
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)。
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。
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。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2002-13949号公报
发明内容
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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，以数字电平值表示纵轴，并以像素编号表示横轴。
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。
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。
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，并以像素编号表示横轴。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
(实施例1)
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。
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Av为旋转中心旋转(绕铅垂轴线Av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。
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。
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Av旋转。为此，望远镜部14可绕铅垂轴线Av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Av(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Av(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。
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22一边控制第一望远镜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。
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Av(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Av(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。
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。
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34。各狭缝34如下所述构成允许从发光机构32射出的检测光L(参照图4等)透过的部位，在实施例1中，在圆周方向上观察的宽度尺寸大的狭缝和宽度尺寸小的狭缝交替地排列而形成。如下多述，各狭缝34形成为当利用受光机构33接收透过的检测光L(参照图4等)时，基于遍及下述的受光区域33a(参照图8等)的整个区域的受光的一行(1line)的量的模拟受光信号Ia(参照图2)(模拟图像数据)与在圆周方向上观察的其他的位置的一行的量的模拟受光信号Ia(模拟图像数据)都不一致。为此，在刻度盘31中，沿着圆周方向设置有上述各狭缝34的带状的区域成为设置有用于检测刻度盘31的旋转姿态的刻度(各狭缝34)的刻度区域35。在实施例1中，上述刻度盘31通过以下方法形成，即对圆盘形状的玻璃板进行镀铬来防止整体透过光(检测光L(参照图4等))，并局部地利用刻蚀等来去除镀铬，据此设置各狭缝34(参照图4等)。
发光机构32和受光机构33以夹着刻度盘31的刻度区域35(设置有各狭缝34的部位)的方式对置地设置。如图4所示，上述发光机构32在下述的控制机构37(参照图2)的控制下，朝向刻度盘31的刻度区域35射出检测光L。在实施例1中，发光机构32使用发光二极管构成。为此，在实施例1中，上述发光二极管(发光机构32)的发光面(出射面)在发光机构32中作为射出检测光L的出射面36来发挥作用。
受光机构33在下述的控制机构37的控制下，利用受光区域33a(参照图8等)接收从发光机构32(出射面36)射出(照射)并透过刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34)的检测光L，并将与受光量相对应的模拟受光信号Ia(参照图2)输出至控制机构37。受光机构33为使多个受光元件排列在直线上而具有直线状的受光区域33a(参照图8等)的一维固体拍摄元件(线性图像传感器)。以下，将上述受光区域33a(受光机构33)延伸的方向(受光元件直线排列的方向)作为受光轴线方向Dp。受光机构33设置成针对圆盘形状的刻度盘31使受光轴线方向Dp位于与圆盘形状的弦平行的方向。
在实施例1中，上述受光机构33使用互补金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetalOxideSemiconductor)图像传感器构成。在受光机构33中，由2000个受光元件直线排列而构成，受光区域33a(参照图8等)由直线排列的2000个像素构成，输出2000个像素的量的模拟受光信号Ia。在实施例1中，上述受光机构33具有在2000个像素的量的受光区域33a(参照图8等)中可接收透过刻度区域35中的60个狭缝34的检测光L的位置关系。
在各绝对式编码器30中，若从发光机构32射出(照射)检测光L，则透过刻度盘31的刻度区域35的各狭缝34的检测光L到达受光机构33，在未设置各狭缝34的部位，检测光L到达不了受光机构33。为此，在受光机构33中，在配置成直线排列的多个(在实施例1中为2000个)受光元件(像素)所形成的受光区域33a的整个区域取得模拟受光信号Ia(参照图2)，据此可将与刻度盘31的旋转姿态相对应的位置的刻度区域35(各狭缝34)的图像作为模拟图像数据取得。即，在受光机构33中，将来自各受光元件(像素)的一行的量的模拟受光信号Ia成批地进行处理，据此形成读取到的作为刻度盘31的刻度的各狭缝34的图像的模拟图像数据。在实施例1中，模拟图像数据为受光机构33接收透过刻度盘31的刻度区域35的各狭缝34的检测光L而成的数据，从而绘制与各狭缝34相对应的波形。上述受光机构33向控制机构37输出作为检测值的多个像素的量的模拟受光信号Ia(参照图2)。
控制机构37统括地控制各绝对式编码器30的动作，并具有根据来自各受光机构33的检测值(模拟受光信号Ia)来计算刻度盘31的旋转姿态的功能。在控制机构37中，如图2所示，从各受光机构33输入检测值(模拟受光信号Ia)，并对模拟受光信号Ia进行放大/去除干扰(noise)等之后进行模数(AD)转换而生成数字受光信号Id(参照图5等)，并利用数字受光信号Id来检测刻度盘31的旋转姿态。上述数字受光信号Id表示在数字电平值0～255的灰阶中每个像素的输出值(参照图5)。数字受光信号Id是将形成模拟图像数据的模拟受光信号Ia进行AD转换而成的信号，因此将来自各受光元件(像素)的一行的量(受光区域33a的整个区域)成批地进行处理，据此形成为绘制与刻度区域35的各狭缝34相对应的波形的数字图像数据。这里，在受光机构33中，如上所述，在由2000个像素形成的受光区域33a中可接收透过60个狭缝34的检测光L(参照图4等)，因而在数字图像数据(模拟图像数据也同样)中，出现具有60个波峰部分的波形。
在控制机构37(参照图2)中，如图6所示，计算数字图像数据(一行的量的数字受光信号Id)的各波峰部分的中心位置C和宽度尺寸W。可使用通常使用的各种方法来计算中心位置C和宽度尺寸W，因而省略其详细说明。在控制机构37中，根据如此计算出的各波峰部分的中心位置C和宽度尺寸W来求取在受光机构33中取得的多个狭缝34的形态，据此检测刻度盘31的旋转姿态。也可以使用通常使用的各种方法来求取上述多个狭缝34的形态以及检测刻度盘31的旋转姿态，因而省略其详细说明。在各绝对式编码器30中，设置有两组受光机构33，因而根据来自两组受光机构33的输出来检测刻度盘31的旋转姿态，据此可以消除起因于上述刻度盘31的轴晃动的角度检测误差，以高精度检测刻度盘31的旋转姿态。
由此，在一个绝对式编码器30中，根据来自两组受光机构33的输出来检测对应的刻度盘31的旋转姿态，据此可检测(角度测量)望远镜部14的视准方向的水平角。在另一个绝对式编码器30中，根据来自两组受光机构33的输出来检测对应的刻度盘31的旋转姿态，据此可检测(角度测量)望远镜部14的视准方向的铅垂角。
接着，主要利用图7至图11来说明本发明的实施例的绝对式编码器30的特征性结构。图7为用于说明夹着刻度盘31成对的发光机构32和受光机构33的位置关系的说明图，以在刻度盘31的半径方向上Dr观察的刻度区域35(各狭缝34)的中心位置作为原点位置，并与相互正交的旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp一起表示为三维直角坐标系。在图7中，将刻度盘31的外周侧作为半径方向Dr的正侧，并将发光机构32相对于刻度盘31所处的一侧作为旋转轴线方向Da的正侧。此外，为了容易理解发光机构32和受光机构33的位置关系，图7中以缩小在旋转轴线方向Da上的长度尺寸的方式示出受光机构33，并以仅示意性地示出刻度区域35和各狭缝34的方式示出刻度盘31，不一定与实际的形态一致。另外，图8和图10为了将来自发光机构32(其出射面36)的检测光L经过刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34)而在受光机构33的受光区域33a受光的状态以及反射检测光Lr行进的状态容易理解而示意性地示出，不一定与实际的形态及其他附图一致。
如图7所示，在绝对式编码器30中，夹着刻度盘31成对的发光机构32和受光机构33的位置关系设定成使其照射轴线Ar相对于旋转轴线方向Da倾斜。上述照射轴线Ar表示从发光机构32的出射面36经过刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34)而向受光机构33的受光区域33a照射的检测光L(参照图4等)的中心位置(光轴)。在实施例1中，照射轴线Ar为从发光机构32的出射面36的中心位置经过刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34)而到达受光机构33的受光区域33a的中心位置的直线。如上所述，旋转轴线方向Da为与刻度盘31的旋转中心(铅垂轴线Av或水平轴线Ah)平行的方向。在实施例1中，使发光机构32(其出射面36)位于比刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34(在其半径方向Dr上观察的中心位置))更靠半径方向Dr正侧(在半径方向Dr上观察时的外侧)，并使受光机构33(其受光区域33a)位于比刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34(在其半径方向Dr上观察的中心位置))更靠半径方向Dr负侧(在半径方向Dr上观察时的内侧)。进而，在实施例1中，使照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面(包含旋转轴线方向Da并且与受光轴线方向Dp平行的面)成为倾斜而使照射轴线Ar相对于旋转轴线方向Da倾斜。上述倾斜度是基于考虑到刻度盘31(其背面31a(参照图11等))和受光机构33的受光区域33a的位置关系而防止如下述那样在受光区域33a产生的反射检测光Lr即使在背面31a上反射也还到达受光区域33a的观点来设定的。在实施例1中，上述倾斜度以如下方式设定，即，使发光机构32(出射面36)位于比受光机构33(受光区域33a)更靠半径方向Dr正侧，因而可防止在受光区域33a的半径方向Dr正侧的端部产生的反射检测光Lr(下述的外端反射检测光Lre(参照图11等))在背面31a上反射的情况下到达受光区域33a。
这样，在本发明实施例的绝对式编码器30中，使照射轴线Ar相对于旋转轴线方向Da倾斜，据此防止由受光机构33的受光区域33a与刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。以下，首先，说明由受光机构33的受光区域33a与刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。关于上述角度检测精度的下降，若使照射轴线Ar与旋转轴线方向Da平行，则在本发明的绝对式编码器30中会产生角度检测精度的下降，因而利用与实施例1的绝对式编码器30相同的附图标记，并主要利用图7至图9来进行说明。
在绝对式编码器30中，以使照射轴线Ar与旋转轴线方向Da平行的方式设定发光机构32与受光机构33的位置关系。在这种情况下，如图7的双点划线所示，发光机构32和受光机构33位于旋转轴线方向Da上。这里，来自发光机构32(出射面36)的检测光L具有规定的展开度(参照图4)，因而通过包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面上并经过刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34)在受光机构33的受光区域33a中受光。将这种状态局部放大的状态示于图8中。如图8所示，检测光L通过包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面上并经过刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34)在受光机构33的受光区域33a而受光。
但是，在受光机构33中，通常，受光区域33a具有反射率，即，具有将光(检测光L)反射的光学性质。为此，向受光区域33a行进的检测光L的一部分作为在受光区域33a中被反射的反射检测光Lr，朝向刻度盘31(背面31a)。在刻度盘31中，背面31a的未形成有各狭缝34的部位具有反射率。在上述的例中，刻度盘31通过以下方法形成，即，对圆盘形状的玻璃板进行镀铬来防止整体透过光，并局部去除镀铬，据此设置各狭缝34。镀铬具有将检测光L(反射检测光Lr也同样)反射的光学性质。为此，在刻度盘31中，若反射检测光Lr行进至背面31a的未设置各狭缝34的镀铬的部位，则在背面31a(镀铬)会反射上述反射检测光Lr。于是，反射检测光Lr会再次朝向受光机构33的受光区域33a行进，并在受光区域33a受光。
这里，在受光机构33(其受光区域33a)中，仅接收透过各狭缝34而到达受光机构33的检测光L，据此读取作为刻度盘31的刻度的各狭缝34的图像。为此，如图9所示，受光机构33(其受光区域33a)中的检测值形成绘制与各狭缝34相对应的波形的模拟图像数据。据此，在受光机构33的受光区域33a中，若接收在上述受光区域33a和刻度盘31之间产生的反射检测光Lr(参照图8)，则检测出与各狭缝34的图像不同的光，从而难以恰当地取得绘制与各狭缝34相对应的波形的模拟图像数据。换句话说，若在受光区域33a接收到反射检测光Lr，则导致在受光区域33a取得的刻度区域35的像中的、使检测光L透过的各狭缝34和不使其周边的检测光L透过的部位之间的对比度的降低。因此，在绝对式编码器30中，不能恰当地取得刻度盘31的旋转姿态，而降低角度(水平角、铅垂角)的检测精度。
尤其是，在刻度盘31(其刻度区域35)中，各狭缝34以规定的间隔(间距)设置，因而未设置有各狭缝34的镀铬的部位也以规定的间隔(间距)设置(参照图3等)。为此，在受光区域33a与刻度盘31之间，会以与设置有各狭缝34的状态类似的状态产生反射检测光Lr。由此，在受光机构33(其受光区域33a)中，如图9中的点划线所示，取得由接近于与各狭缝34相对应的波形的反射检测光Lr所引起的假的各狭缝34的图像(所谓的重影)的图像数据。结果，在受光机构33(其受光区域33a)中，将由实线绘制的图像数据和由点划线绘制的图像数据叠合而成的数据作为检测值(模拟受光信号Ia)输出。这种由点划线绘制的图像数据的出现的位置或状态根据相对于发光机构32(其出射面36)的刻度区域35(各狭缝34)和受光机构33(其受光区域33a)的位置关系而改变，因而难以从输出的检测值(模拟受光信号Ia)中去除。由此，在绝对式编码器30中，无法恰当地取得刻度盘31的旋转姿态，而会使角度(水平角、铅垂角)的检测精度降低。
为此，在绝对式编码器30中，考虑到在刻度盘31的背面31a的未设置各狭缝34的镀铬的部位设置反射防止膜。于是，即使检测光L的一部分在受光区域33a上反射而作为反射检测光Lr朝向刻度盘31(背面31a)，也可通过反射防止膜来防止在刻度盘31(其背面31a)上再次反射，因而可防止反射检测光Lr再次到达受光机构33的受光区域33a。作为这种反射防止膜，考虑到使用镀氧化铬(氧化铬的蒸镀膜)。在镀氧化铬中，使在本身表面反射的成分和在镀铬反射的成分干涉，据此防止反射检测光Lr的产生。
然而，设置这种反射防止膜需要如上所述在形成刻度盘31之后，增加设置反射防止膜的工序，因而导致制造工序的增加，并会导致所需的材料的增加，从而导致绝对式编码器30的制造成本的增加。另外，镀氧化铬(氧化铬的蒸镀膜)的价格昂贵，且成品率差，因而会导致进一步的绝对式编码器30的制造成本的增加。
本发明的绝对式编码器30鉴于上述事项而提出，无需设置反射防止膜，就可以防止由受光机构33的受光区域33a与刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。在绝对式编码器30中，使照射轴线Ar相对于旋转轴线方向Da倾斜，据此如图10所示，可防止反射检测光Lr再次到达受光机构33的受光区域33a。具体地，在绝对式编码器30中，照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面(包含旋转轴线方向Da且与受光轴线方向Dp平行的面)倾斜(参照图7)，而不在刻度盘31上设置反射防止膜。为此，在绝对式编码器30中，若在受光区域33a上反射的反射检测光Lr朝向刻度盘31的背面31a(镀铬)，则在其背面31a(镀铬)上再次反射。然而，在绝对式编码器30中，使发光机构32(其出射面36)位于比受光机构33(其受光区域33a)更靠半径方向Dr正侧，据此使照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面倾斜。为此，在绝对式编码器30中，恰当地设定照射轴线Ar的倾斜度，据此可使在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射的反射检测光Lr向比受光区域33a更靠半径方向Dr负侧的、上述受光区域33a之外的部位行进。这种情况无论由来自出射面36的检测光L的规定的扩散所引起的检测光L朝向受光区域33a入射的角度如何变化，可以遍及在受光区域33a的受光轴线方向Dp上观察的整个区域同样地发生。这是因为相对于受光区域33a，在受光区域33a所处的面(包含半径方向Dr和受光轴线方向Dp的面)上使出射面36向与上述受光轴线方向Dp正交的半径方向Dr移位，据此使照射轴线Ar倾斜。因此，在绝对式编码器30中，无需设置反射防止膜，也可防止由受光机构33的受光区域33a与刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。
接着，利用图11来说明绝对式编码器30中的照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度的设定方法。图11为了容易地理解设定发光机构32和受光机构33相对于刻度盘31(刻度区域35)的位置关系的状态而示意性地示出，不一定与实际的形态及其他附图一致。
首先，为了设定上述倾斜度，如图11所示，定义内端检测光Le和外端反射检测光Lre。内端检测光Le为从发光机构32的出射面36的半径方向Dr负侧的端部(在半径方向Dr上观察的内端位置)射出的检测光L中的、朝向受光区域33a的半径方向Dr正侧的端部(在半径方向Dr上观察的外端位置)的检测光。另外，外端反射检测光Lre为在受光区域33a的半径方向Dr正侧的端部(在半径方向Dr上观察的外端位置)反射内端检测光Le而成的反射检测光Lr。将内端检测光Le相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面(包含旋转轴线方向Da且与受光轴线方向Dp平行的面)的倾斜角度设为内端入射角度θ。
除此之外，将在半径方向Dr上观察时，发光机构32的出射面36的半径方向Dr负侧的端部(在半径方向Dr上观察的内端位置)与受光机构33的受光区域33a的半径方向Dr正侧的端部(在半径方向Dr上观察的外端位置)的间隔设为发光机构32(出射面36)和受光机构33(受光区域33a)的半径方向距离DLS。另外，将在旋转轴线方向Da上观察时，发光机构32的出射面36的旋转轴线方向Da负侧的端部(在旋转轴线方向Da上观察的下端位置)和受光机构33的受光区域33a的旋转轴线方向Da正侧的端部(在旋转轴线方向Da上观察的上端位置)的间隔设为发光机构32(出射面36)与受光机构33(受光区域33a)的轴线方向距离HLS。另外，将在旋转轴线方向Da上观察时，受光机构33的受光区域33a和作为反射面的刻度盘31的背面31a(镀铬)的间隔设为受光机构33(受光区域33a)与刻度盘31(背面31a)的轴线方向距离HDS。将受光区域33a的宽度尺寸，即在与受光区域33a中的受光轴线方向Dp正交的方向上观察的大小尺寸设为受光区域33a的宽度尺寸WS。将在半径方向Dr上观察时，受光区域33a的半径方向Dr正侧的端部(在半径方向Dr上观察的外端位置)和外端反射检测光Lre在刻度盘31的背面31a(镀铬)上反射而到达与受光区域33a平行的面上时的位置的间隔设为外端反射检测光Lre的入射位置k。
在绝对式编码器30中，从防止在刻度盘31的背面31a(镀铬)上反射的外端反射检测光Lre到达受光区域33a的观点出发，设定照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度。这是由于如上述那样定义了外端反射检测光Lre，因而若上述外端反射检测光Lre未到达受光区域33a，则无论反射的位置或行进方向如何，都可以防止在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射的所有反射检测光Lr到达受光区域33a。
根据上述条件，成为(DLS/HLS)＝k/(2×HDS)，为了防止外端反射检测光Lre到达受光区域33a，则需要满足k＞WS，因而只要满足以下的条件即可。
WS＜k＝{(2×DLS×HDS)/HLS}
另外，内端入射角度θ可如下表示。
θ＝tan-1(DLS/HLS)
为此，在绝对式编码器30中，设定内端入射角度θ以及发光机构32和受光机构33相对于刻度盘31(其刻度区域35)的位置关系以满足上述的条件，据此可以可靠地防止外端反射检测光Lre到达受光区域33a。因此，在绝对式编码器30中，即使在受光机构33的受光区域33a中检测光L被反射(反射检测光Lr)，上述反射检测光Lr在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射，无论上述反射检测光Lr反射的位置或行进方向如何，都可以可靠地防止上述反射检测光Lr到达受光区域33。
这样，在作为本发明的一个实施例的绝对式编码器30中，以使照射轴线Ar相对于旋转轴线方向Da倾斜的方式设定发光机构32和受光机构33的位置关系。为此，在绝对式编码器30中，即使在受光区域33a上反射的反射检测光Lr在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射，也可以防止上述反射检测光Lr到达受光区域33a。
另外，在绝对式编码器30中，仅以使照射轴线Ar相对于旋转轴线方向Da倾斜的方式设定发光机构32和受光机构33的位置关系，因而不会导致制造工序的增加，也不导致多余的部件的增加，与在刻度盘31设置反射防止膜的情况相比，无需增加制造工序和必要以外的部件。为此，在绝对式编码器30中，无需增加制造成本，就可以防止反射检测光Lr到达受光区域33a。
进而，在绝对式编码器30中，受光机构33具有在受光轴线方向Dp上以直线状延伸的受光区域33a，并以使照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面(包含旋转轴线方向Da并且与受光轴线方向Dp平行的面)倾斜的方式设定发光机构32和受光机构33的位置关系。为此，在绝对式编码器30中，使在刻度盘31(其背面31a)上反射的反射检测光Lr朝向与受光轴线方向Dp正交的方向，据此可使反射检测光Lr向受光区域33a之外的部位行进，因而可使照射轴线Ar的倾斜度小并且可以可靠地防止反射检测光Lr到达受光区域33a。这是因为受光区域33a在受光轴线方向Dp上以直线状延伸，因而若使在刻度盘31(其背面31a)上反射的反射检测光Lr朝向受光轴线方向Dp，则需要与受光区域33a的受光轴线方向Dp上的长度尺寸相应地大幅地倾斜。
在绝对式编码器30中，将受光机构33设置成相对于呈圆盘形状的刻度盘31使受光轴线方向Dp位于与上述圆盘形状的弦平行的方向。为此，在绝对式编码器30中，可使在刻度盘31(其背面31a)上反射的反射检测光Lr朝向半径方向Dr上受光区域33a以外的部位，因而可减小照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度，并且可靠地防止反射检测光Lr到达受光区域33a。另外，在绝对式编码器30中，为了检测呈圆盘形状的刻度盘31的旋转姿态，需要求得刻度区域35的各狭缝34的形态，因而即使使照射轴线Ar倾斜，也可以防止对角度检测产生影响。
在绝对式编码器30中，使发光机构32(出射面36)位于比受光机构33(受光区域33a)更靠半径方向Dr正侧(在半径方向Dr上观察时的外侧)，据此使照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面倾斜。为此，在绝对式编码器30中，能够以简单的结构可靠地防止反射检测光Lr到达受光区域33a。
在绝对式编码器30中，以防止内端检测光Le在受光区域33a的在半径方向Dr上观察的外端位置反射的外端反射检测光Lre在刻度盘31上再次反射而到达受光区域33a的方式设定内端入射角度θ来设定发光机构32和受光机构33的位置关系。为此，在绝对式编码器30中，即使在受光机构33的受光区域33a将检测光L(反射检测光Lr)反射，且反射检测光Lr在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射，无论反射检测光Lr反射的位置或行进方向如何，都可以可靠地防止上述反射检测光Lr到达受光区域33a。
在绝对式编码器30中，基于发光机构32的出射面36的位置、受光机构33的受光区域33a的宽度尺寸WS和位置来设定照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度。为此，在绝对式编码器30中，基于射出检测光L的部位和不想使反射检测光Lr到达的部位来设定照射轴线Ar的倾斜度，因而可以可靠地防止反射检测光Lr到达受光区域33a。
在绝对式编码器30中，以使照射轴线Ar相对于旋转轴线方向Da倾斜的方式设定发光机构32和受光机构33的位置关系，因而可防止上述成对的发光机构32和受光机构33(检测机构)在相对于刻度盘31的旋转中心呈旋转对称的位置设置多个组的复杂性。为此，在绝对式编码器30中，可更加恰当地检测角度。
由于测量装置10搭载有绝对式编码器30，因而可获得上述的各效果，并可由测量单元更加恰当地测量方向。
因此，在作为本发明的绝对式编码器的一个实施例的绝对式编码器30中，可抑制制造成本的增加，并防止由受光区域33a和刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。
(实施例2)
接着，利用图12来说明本发明的实施例2的绝对式编码器30A和搭载有上述绝对式编码器30A的测量装置10。图12中为了容易地理解设定发光机构32和受光机构33相对于刻度盘31(其刻度区域35)的位置关系的形态而示意性地示出，不一定与实际的形态及其他附图一致。
上述实施例2的绝对式编码器30A为考虑到受光机构33倾斜设置的情况而设定照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度的例子。上述实施例2的绝对式编码器30A的基本结构与上述的实施例1的绝对式编码器30相同，因而对于相同结构的部分，标注相同的附图标记，并省略其详细说明。另外，实施例2的测量装置10除了搭载实施例2的绝对式编码器30A之外，与实施例1相同，因而利用图1，并省略详细说明。
首先，为了设定上述倾斜度，如图12所示，将受光机构33(其受光区域33a)相对于刻度盘31的倾斜角度、即受光机构33(受光区域33a)相对于作为刻度盘31延伸的方向的半径方向Dr的倾斜角度设为受光倾斜角度另外，将在受光区域33a反射之后在刻度盘31的背面31a(镀铬)上反射的外端反射检测光Lre相对于受光机构33(其受光区域33a)延伸的方向所成的角度设为反射光倾斜角度α。将沿着受光机构33(其受光区域33a)延伸的方向观察时，受光区域33a的半径方向Dr正侧的端部(在半径方向Dr上观察的外端位置)与外端反射检测光Lre在刻度盘31的背面31a(镀铬)上反射而到达从受光区域33a的内端位置向半径方向Dr内侧延长的面上时的位置的间隔设为外端反射检测光Lre的入射位置k’。另外，将在上述入射位置k’的半径方向Dr上观察的间隔设为入射位置k。这里，由于受光机构33(受光区域33a)倾斜，因而将在旋转轴线方向Da上观察时，受光区域33a的外端位置与作为反射面的刻度盘31的背面31a(镀铬)的间隔设为轴线方向距离HDS。
内端入射角度θ与实施例1相同，可如下表示。
θ＝tan-1(DLS/HLS)
另外，如下所述，设定入射位置k’和入射位置k，并设定以下的条件。
为此，在绝对式编码器30A中，以满足上述条件的方式设定内端入射角度θ以及发光机构32和受光机构33相对于刻度盘31(其刻度区域35)的位置关系，据此可以可靠地防止外端反射检测光Lre到达受光区域33a。因此，在绝对式编码器30A中，即使在受光机构33的受光区域33a将检测光L(反射检测光Lr)反射，且上述反射检测光Lr在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射，无论上述反射检测光Lr反射的位置或行进方向如何，都可以可靠地防止上述反射检测光Lr到达受光区域33a。
实施例2的绝对式编码器30A的结构与实施例1的绝对式编码器30的结构基本上相同，因而可获得与实施例1基本上相同的效果。
除此之外，在实施例2的绝对式编码器30A中，假设受光机构33(其受光区域33a)设置成相对于刻度盘31延伸的方向(存在的方向)倾斜受光倾斜角度的情况来设定照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度。为此，在绝对式编码器30A中，例如，考虑到受光机构33(其受光区域33a)的组装公差或制造公差来设定受光倾斜角度据此无需严格地管理制造工序的精度，就可以防止反射检测光Lr到达受光区域33a。由此，在绝对式编码器30A中，可抑制制造成本的增加，并可以防止反射检测光Lr到达受光区域33a。
由于测量装置10(参照图1)搭载有绝对式编码器30A，因而可获得上述的各效果，并可由测量单元更恰当地测量方向。
因此，在本发明的实施例2的绝对式编码器30A中，可抑制制造成本的增加，并可以防止由受光区域33a与刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。
此外，在实施例2中，示出在实施例1的绝对式编码器30中受光机构33(其受光区域33a)倾斜地设置的情况。然而，也可以在下述的实施例3至实施例7的绝对式编码器(30B至30F)中倾斜地设置受光机构33(其受光区域33a)，并不局限于上述的实施例2的结构。
(实施例3)
接着，利用图13来说明本发明的实施例3的绝对式编码器30B和搭载有上述绝对式编码器30B的测量装置10。在图13中，为了容易地理解设定发光机构32B和受光机构33相对于刻度盘31(其刻度区域35)的位置关系的状态而示意性地示出，不一定与实际的形态及其他附图一致。
上述实施例3的绝对式编码器30B为发光机构32B的结构与实施例1的绝对式编码器30不同的例子。由于上述实施例3的绝对式编码器30B的基本结构与上述的实施例1的绝对式编码器30相同，因而对于相同的部件，标注同一附图标记，并省略其详细说明。另外，实施例3的测量装置10除了搭载实施例3的绝对式编码器30B之外，与实施例1相同，因而利用图1，并省略详细说明。
首先，说明绝对式编码器30B的发光机构32B的结构。如图13所示，发光机构32B具有发光部38和反射部39。上述发光部38为了朝向刻度盘31的刻度区域35射出检测光L而朝向反射部39射出检测光L，发光面(出射面)在发光机构32B中作为射出检测光L的出射面36来发挥作用。在实施例3中，发光部38利用发光二极管构成。
反射部39朝向刻度盘31的刻度区域35反射从发光部38(其出射面36)射出的检测光L。在实施例3中，上述反射部39使用平板状的反射镜构成。为此，发光机构32B从发光部38(出射面36)射出检测光L，并在反射部39(反射面)反射上述检测光L，据此利用检测光L照射刻度盘31的刻度区域35。
接着，说明绝对式编码器30B中的照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度的设定。在上述绝对式编码器30B中，发光机构32B由发光部38和反射部39构成，因而使用轴线方向距离HMS和轴线方向距离HLM来替代轴线方向距离HLS(参照图11)。上述轴线方向距离HMS表示在旋转轴线方向Da上观察时，反射部39的旋转轴线方向Da负侧的端部(上旋转轴线方向Da上观察的下端位置)与受光机构33的受光区域33a的旋转轴线方向Da正侧的端部(在旋转轴线方向Da上观察的上端位置)的间隔。另外，轴线方向距离HLM表示在旋转轴线方向Da上观察时反射部39的旋转轴线方向Da负侧的端部(在旋转轴线方向Da上观察的下端位置)与发光部38的出射面36的旋转轴线方向Da正侧的端部(在旋转轴线方向Da上观察的上端位置)的间隔。
内端入射角度θ可如下表示。
θ＝tan-1{DLS/(HLM+HMS)}
另外，如下所述，设定入射位置k，并且设定以下的条件。
DLS/(HLM+HMS)＝k/(2×HDS)
WS＜k＝(2×DLS×HDS)/(HLM+HMS)
为此，在绝对式编码器30B中，以满足上述条件的方式设定内端入射角度θ以及发光机构32B(发光部38和反射部39)和受光机构33相对于刻度盘31(其刻度区域35)的位置关系，据此可以可靠地防止外端反射检测光Lre到达受光区域33a。因此，在绝对式编码器30B中，即使在受光机构33的受光区域33a将检测光L(反射检测光Lr)反射，并且上述反射检测光Lr在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射，无论上述反射检测光Lr反射的位置或行进方向如何，都可以可靠地防止上述反射检测光Lr到达受光区域33a。
实施例3的绝对式编码器30B的结构与实施例1的绝对式编码器30的结构基本上相同，因而可获得与实施例1基本上相同的效果。
除此之外，在实施例3的绝对式编码器30B中，使发光机构32B从发光部38(出射面36)射出检测光L，并在反射部39反射，据此利用检测光L照射刻度盘31的刻度区域35。在上述绝对式编码器30B中，即使在这样构成发光机构32B的情况下，也能够以简单的结构可靠地防止反射检测光Lr到达受光区域33a。
另外，在绝对式编码器30B中，使发光机构32B位于比受光机构33更靠半径方向Dr正侧(在半径方向Dr上观察时的外侧)，据此使照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面倾斜。为此，在绝对式编码器30B中，使发光机构32B从发光部38(其出射面36)射出检测光L，并在反射部39反射，据此可容易地形成为用检测光L照射刻度盘31的刻度区域35的结构，并可以可靠地防止反射检测光Lr到达受光区域33a。这是因为，若使发光机构32B位于比受光机构33更靠半径方向Dr负侧(在半径方向Dr上观察时的内侧)，则为了使从发光部38(其出射面36)射出的检测光L向反射部39行进，需要用于确保发光部38的设置位置或检测光L的光路的结构。
进而，在绝对式编码器30B中，使发光机构32B具有从发光部38(其出射面36)射出检测光L，并在反射部39反射，据此用检测光L照射刻度盘31的刻度区域35的结构。为此，在绝对式编码器30B中，可相对于刻度盘31，在旋转轴线方向Da的负侧配置发光部38和受光机构33。由此，在绝对式编码器30B中，在相对于刻度盘31的旋转轴线方向Da的负侧还配置有用于驱动控制发光部38和受光机构33的控制机构37(参照图2)，据此可缩短将发光部38或受光机构33与控制机构37连接的连接线，并且可以大幅地抑制用于处理的空间。另外，在绝对式编码器30B中，可缩小发光机构32B的在旋转轴线方向Da上观察的大小尺寸。因此，在绝对式编码器30B中，可以减少部件件数，并且容易实现小型化，并能够以简单的结构可靠地防止反射检测光Lr到达受光区域33a。
在绝对式编码器30B中，可在相对于刻度盘31的旋转轴线方向Da的负侧配置发光机构32B的发光部38和受光机构33，因而可容易地将发光部38和受光机构33设置于同一基板。为此，在绝对式编码器30B中，可以减少部件件数，并且能够以简单的结构可靠地防止反射检测光Lr到达受光区域33a。
由于测量装置10(参照图1)搭载有绝对式编码器30B，因而可获得上述的各效果，并可由测量单元更恰当地测量方向。
因此，在本发明的实施例3的绝对式编码器30B中，可抑制制造成本的增加，并可以防止由受光区域33a与刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。
(实施例4)
接着，利用图14来说明本发明的实施例4的绝对式编码器30C和搭载有上述绝对式编码器30C的测量装置10。在图14中，为了容易地理解设定发光机构32B和受光机构33相对于刻度盘31(其刻度区域35)的位置关系的状态而示意性地示出，不一定与实际的形态及其他附图一致。
上述实施例4的绝对式编码器30C为考虑到发光机构32B的反射部39倾斜地设置情况，来设定照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度的例子。上述实施例4的绝对式编码器30C的基本结构与上述的实施例3的绝对式编码器30B相同，因而对于相同的结构部分，标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。另外，实施例4的测量装置10除了搭载有实施例4的绝对式编码器30C之外，与实施例1相同，因而利用图1，并省略详细说明。
首先，为了设定上述倾斜度，如图14所示，将发光机构32B的反射部39相对于作为刻度盘31延伸的方向(存在的方向)的半径方向Dr的倾斜角度设为反射倾斜角度γ。
如下那样，设定内端入射角度θ和入射位置k，并设定以下的条件。
HLM×tanθ+HMS×tan(θ+2γ)＝DLS
HLM×tanθ+HMS×[(tanθ+tan2γ)/{1－(tanθ×tan2γ)}]＝DLS
HLM×tan2θ－(DLS×tan2γ+HLM+HMS)×tanθ+HMS×tan2γ－DLS＝0
在这里，
a＝HLM，
b＝DLS×tan2γ+HLM+HMS，
c＝HMS×tan2γ－DLS。于是，可将以上公式如下表示。
tanθ＝{b+(b2－4×a×c)1/2}/(2×a)
其中，HMS×tan2γ＜DLS
由此，k＝2×HDS×tan(θ+2γ)
WS＜k＝2×HDS×tan(θ+2γ)
为此，在绝对式编码器30C中，以满足上述条件的方式设定内端入射角度θ以及发光机构32B(发光部38和反射部39)和受光机构33相对于刻度盘31(其刻度区域35)的位置关系，据此可以可靠地防止外端反射检测光Lre到达受光区域33a。因此，在绝对式编码器30C中，即使在受光机构33的受光区域33a将检测光L(反射检测光Lr)反射，且上述反射检测光Lr在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射，无论上述反射检测光Lr反射的位置或行进方向如何，都可以可靠地防止上述反射检测光Lr到达受光区域33a。
实施例4的绝对式编码器30C的结构与实施例3的绝对式编码器30B的结构基本上相同，因而可获得与实施例3基本上相同的效果。
除此之外，在实施例4的绝对式编码器30C中，假设发光机构32B的反射部39设置成相对于刻度盘31延伸的方向(存在的方向)倾斜反射倾斜角度γ的情况来设定照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度。为此，在绝对式编码器30C中，例如，考虑反射部39的组装公差或制造公差来设定反射倾斜角度γ，据此无需严格地管理制造工序的精度，就可以防止反射检测光Lr到达受光区域33a。由此，在绝对式编码器30C中，可抑制制造成本的增加，并可以防止反射检测光Lr到达受光区域33a。
由于测量装置10(参照图1)搭载有绝对式编码器30C，因而可获得上述的各效果，并可由测量单元更加恰当地测量方向。
因此，在本发明的绝对式编码器的实施例4的绝对式编码器30C中，可抑制制造成本的增加，并可以防止由受光区域33a与刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。
(实施例5)
接着，利用图15来说明本发明的实施例5的绝对式编码器30D和搭载有绝对式编码器30D的测量装置10。在图15中，为了容易地理解绝对式编码器30D的结构而示意性地示出，不一定与实际的状态及其他附图一致。
上述实施例5的绝对式编码器30D为在发光机构32(其出射面36)与刻度盘31(其刻度区域35)之间设置有准直透镜41的例子。实施例5的绝对式编码器30D的基本结构与上述的实施例1的绝对式编码器30相同，因而对于相同的部分，标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。另外，实施例5的测量装置10除了搭载有实施例5的绝对式编码器30D之外，与实施例1相同，因而利用图1，并省略详细的说明。
在绝对式编码器30D中，如图15所示，在发光机构32的出射面36与刻度盘31的刻度区域35之间设置有准直透镜41。上述准直透镜41将从发光机构32(其出射面36)射出的检测光L形成为平行光，并利用作为平行光的检测光L照射刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34)。为此，准直透镜41作为准直光学机构来发挥作用。
在上述绝对式编码器30D中，与实施例1相同，设定照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度。即，在上述绝对式编码器30D中，采用在实施例1的绝对式编码器30的发光机构32和受光机构33(检测机构)之间设置作为准直光学机构的准直透镜41的结构。
为此，在绝对式编码器30D中，以与实施例1相同的方式设定内端入射角度θ以及发光机构32和受光机构33相对于刻度盘31(其刻度区域35)的位置关系，据此可以可靠地防止外端反射检测光Lre到达受光区域33a。因此，在绝对式编码器30D中，即使在受光机构33的受光区域33a将检测光L(反射检测光Lr)反射，且上述反射检测光Lr在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射，无论上述反射检测光Lr反射的位置或行进方向如何，都可以可靠地防止上述反射检测光Lr到达受光区域33a。
由于实施例5的绝对式编码器30D的结构与实施例1的绝对式编码器30的结构基本上相同，因而可获得与实施例1基本上相同的效果。
除此之外，在实施例5的绝对式编码器30D中，无论在受光轴线方向Dp上延伸的受光机构33的受光区域33a处于受光轴线方向Dp上的何处位置，都可以使检测光L一致地到达受光区域33a。为此，在绝对式编码器30D中，可更加简单地进行角度检测，并且可以防止反射检测光Lr到达受光区域33a。
由于测量装置10(参照图1)搭载有绝对式编码器30D，因而可获得上述的各效果，并可由测量单元更加恰当地测量方向。
因此，在本发明的绝对式编码器的实施例5的绝对式编码器30D中，可抑制制造成本的增加，并可以防止由受光区域33a与刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。
此外，在实施例5中，示出在实施例1的绝对式编码器30的发光机构32与受光机构33(检测机构)之间设置有作为准直光学机构的准直透镜41的绝对式编码器30D。然而，若为了将从发光机构32(其出射面36)射出的检测光L作为平行光照射刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34)而在出射面36与刻度盘31之间设置有准直光学机构，则也可以在实施例2至实施例4的绝对式编码器(30A、30B、30C)中设置准直光学机构(准直透镜41)，并不局限于上述的实施例5的结构。
(实施例6)
接着，利用图16来说明本发明的实施例6的绝对式编码器30E和搭载有绝对式编码器30E的测量装置10。在图16中，为了容易地理解绝对式编码器30E的结构而示意性地示出，不一定与实际的形态及其他附图一致。
上述实施例6的绝对式编码器30E的基本结构与上述的实施例3的绝对式编码器30B相同，因而对于相同的结构部分，标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。另外，实施例6的绝对式编码器30E为发光机构32E的反射部39E具有与实施例3的绝对式编码器30B的发光机构32B(参照图13)不同的结构的例子。另外，实施例6的测量装置10除了搭载有实施例6的绝对式编码器30E之外，与实施例1相同，因而利用图1，并省略详细的说明。
在绝对式编码器30E中，如图16所示，发光机构32E与绝对式编码器30B的发光机构32B(参照图13)相同，具有发光部38和反射部39E。在绝对式编码器30E中，反射部39E具有与绝对式编码器30B的反射部39不同的结构。上述反射部39E为了在受光区域33a上形成出射面36的像而弯曲。换句话说，反射部39E将受光区域33a作为成像面而使出射面36和受光区域33a具有光学共轭的位置关系。
在上述绝对式编码器30E中，与实施例3相同，设定照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度。即，在上述绝对式编码器30E中，采用使实施例3的绝对式编码器30B的发光机构32B的反射部39如上述那样弯曲的结构。
为此，在绝对式编码器30E中，与实施例3相同，设定内端入射角度θ以及发光机构32E(发光部38和反射部39E)和受光机构33相对于刻度盘31(其刻度区域35)的位置关系，据此可以可靠地防止外端反射检测光Lre到达受光区域33a。因此，在绝对式编码器30E中，即使在受光机构33的受光区域33a将检测光L(反射检测光Lr)反射，且上述反射检测光Lr在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射，无论上述反射检测光Lr反射的位置或行进方向如何，都可以可靠地防止上述反射检测光Lr到达受光区域33a。
实施例6的绝对式编码器30E的结构与实施例3的绝对式编码器30B的结构基本上相同，因而可获得与实施例3基本上相同的效果。
除此之外，在实施例6的绝对式编码器30E中，发光部38从出射面36以一致的亮度射出检测光L，据此在受光区域33a可更加恰当地取得与刻度盘31的旋转姿态相对应的位置的刻度区域35(其各狭缝34)的图像(模拟图像数据)。为此，在绝对式编码器30E中，可更加恰当地检测角度，并可以防止反射检测光Lr到达受光区域33。
由于测量装置10(参照图1)搭载有绝对式编码器30，因而可获得上述的各效果，并且可由测量单元更加恰当地测量方向。
因此，在本发明的绝对式编码器的实施例6的绝对式编码器30E中，可抑制制造成本的增加，并可以防止由受光区域33a与刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。
此外，在实施例6中，示出具有使实施例3的绝对式编码器30B的发光机构32B的反射部39如上述那样弯曲的结构的绝对式编码器30E。然而，若为了在受光区域33a上形成发光部38的出射面36的像而使反射部39弯曲，则可应用于实施例4的绝对式编码器30D，还可采用其他结构，并不局限于上述的实施例6的结构。
(实施例7)
接着，利用图17来说明本发明的实施例7的绝对式编码器30F和搭载有绝对式编码器30F的测量装置10。在图17中，为了容易地理解绝对式编码器30F的结构而示意性地示出，不一定与实际的形态及其他附图一致。
上述实施例7的绝对式编码器30F具有在刻度盘31与受光机构33(受光区域33a)之间设置有成像透镜42的结构。实施例7的绝对式编码器30F的基本结构与上述的实施例1的绝对式编码器30相同，因而对于相同的部分，标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。另外，实施例7的测量装置10除了搭载有实施例7的绝对式编码器30F之外，与实施例1相同，因而如图1所示，并省略详细的说明。
在绝对式编码器30F中，如图17所示，在刻度盘31(刻度区域35)与受光机构33(受光区域33a)之间设置有成像透镜42。上述成像透镜42在受光区域33a上形成刻度盘31的刻度区域35(各狭缝34)的像。换句话说，成像透镜42将受光区域33a作为成像面，并使刻度区域35和受光区域33a具有光学共轭的位置关系。为此，成像透镜42作为成像光学机构来发挥作用。
在上述绝对式编码器30F中，与实施例1相同地设定照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面的倾斜度。即，上述绝对式编码器30F具有在实施例1的绝对式编码器30的刻度盘31与受光机构33(受光区域33a)之间设置有作为成像光学机构的成像透镜42的结构。
为此，在绝对式编码器30F中，以与实施例1相同的方式设定内端入射角度θ以及发光机构32和受光机构33相对于刻度盘31(其刻度区域35)的位置关系，据此可以可靠地防止外端反射检测光Lre到达受光区域33a。因此，在绝对式编码器30F中，即使在受光机构33的受光区域33a将检测光L(反射检测光Lr)反射，且上述反射检测光Lr在刻度盘31的背面31a(镀铬)上再次反射，无论上述反射检测光Lr反射的位置或行进方向如何，都可以可靠地防止上述反射检测光Lr到达受光区域33a。
实施例7的绝对式编码器30F的结构与实施例1的绝对式编码器30的结构基本上相同，因而可获得与实施例1基本上相同的效果。
除此之外，在实施例7的绝对式编码器30F中，可在受光区域33a上形成仅刻度区域35中的各狭缝34透过了检测光L的状态的像。为此，在绝对式编码器30F中，可在受光区域33a更加恰当地取得与刻度盘31的旋转姿态相对应的位置的刻度区域35(其各狭缝34)的图像(模拟图像数据)。由此，在绝对式编码器30F中，可更加恰当地进行角度检测，并可以防止反射检测光Lr到达受光区域33a。
由于在测量装置10(参照图1)中搭载有绝对式编码器30F，因而可获得上述的各效果，并可以由测量单元更加恰当地测量方向。
因此，在本发明的实施例7的绝对式编码器30F中，可抑制制造成本的增加，并可以防止由受光区域33a与刻度盘31之间的检测光L的反射所引起的角度检测精度的下降。
此外，在实施例7中，示出在实施例1的绝对式编码器30的刻度盘31与受光机构33(受光区域33a)之间设置有作为成像光学机构的成像透镜42的结构的绝对式编码器30F。然而，若为了在受光区域33a上形成刻度区域35(其各狭缝34)的像而在刻度盘31与受光机构33(受光区域33a)之间设置成像光学机构，则也可以在实施例2至实施例5的绝对式编码器(30A、30B、30C、30D)中设置成像光学机构(成像透镜42)，并不局限于上述的实施例7的结构。
如上所述，本发明的绝对式编码器(30、30A、30B、30C、30D、30E、30F)具有发光机构和受光机构，上述发光机构从出射面照射检测光，上述受光机构在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。
虽然对本发明的各种实施例进行了说明，但只要不脱离本发明的主旨，例如，可对这些实施例进行以下变形或变更，并不局限于各个上述的实施例。
在上述各个实施例中，使照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面倾斜，但为了防止反射检测光Lr到达受光区域33a，也可以使照射轴线Ar相对于旋转轴线方向Da倾斜。
在上述各个实施例中，使发光机构(32等)位于比受光机构33更靠半径方向Dr正侧(在半径方向Dr上观察时的外侧)，但若使照射轴线Ar相对于包含旋转轴线方向Da和受光轴线方向Dp的面倾斜，则也可以使发光机构(32等)位于比受光机构33更靠半径方向Dr负侧(在半径方向Dr上观察时的内侧)。
在上述各个实施例中，针对2个绝对式编码器30设置单一的控制机构37，但也可以对各个绝对式编码器30设置控制机构37。
在上述各个实施例中，将绝对式编码器30设置于测量装置10，但也可以利用多个受光机构33在同一时刻进行角度检测。

Claims (12)

1.一种绝对式编码器，具备：
发光机构，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了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。
2.根据权利要求1所述的绝对式编码器，其中，
上述发光机构具有：
发光部，用于形成上述出射面而射出上述检测光；以及
反射部，将从上述发光部射出的上述检测光朝向上述刻度区域反射。
3.根据权利要求1所述的绝对式编码器，其中，
上述受光区域以在受光轴线方向上呈直线状延伸的方式形成，
上述发光机构和上述受光机构设定成使上述照射轴线相对于包含上述受光轴线方向且与上述旋转轴线方向平行的面倾斜的位置关系。
4.根据权利要求3所述的绝对式编码器，其中，
上述刻度盘具有圆盘形状，
上述受光机构设定成相对于上述刻度盘使上述受光轴线方向为与针对上述刻度盘的圆盘形状的弦平行的方向的位置关系。
5.根据权利要求4所述的绝对式编码器，其中，
在上述刻度盘的半径方向上观察，上述发光机构位于比上述刻度区域靠外侧，
在上述半径方向上观察，上述受光机构位于比上述刻度区域靠内侧。
6.根据权利要求5所述的绝对式编码器，其中，
在上述发光机构和上述受光机构中，将从在上述半径方向上观察的上述出射面的内端位置射出并朝向在上述半径方向上观察的上述受光区域的外端位置的上述检测光作为内端检测光，并且将上述内端检测光在上述受光区域朝向上述刻度盘反射而成的反射检测光作为外端反射检测光，设定上述内端检测光相对于包含上述受光轴线方向且与上述旋转轴线方向平行的面的内端入射角度，以防止上述外端反射检测光在上述刻度盘上再次反射而到达上述受光区域，据此设定上述发光机构与上述受光机构的位置关系。
7.根据权利要求6所述的绝对式编码器，其中，
上述发光机构具有：发光部，用于形成上述出射面而射出上述检测光；以及反射部，将从上述发光部射出的上述检测光朝向上述刻度区域反射，
上述内端入射角度通过附加上述反射部相对于上述刻度盘的倾斜角度来设定。
8.根据权利要求6所述的绝对式编码器，其中，上述内端入射角度通过附加上述受光区域相对于上述刻度盘的倾斜角度来设定。
9.根据权利要求1所述的绝对式编码器，其中，
还具备设置于上述出射面与上述刻度盘之间、使上述检测光成为平行光的准直光学机构。
10.根据权利要求1所述的绝对式编码器，其中，
上述发光机构具备：发光部，用于形成上述出射面而射出上述检测光；以及反射部，将从上述发光部射出的上述检测光朝向上述刻度区域反射，
上述反射部是弯曲的，以在上述受光区域上形成上述出射面的像。
11.根据权利要求1所述的绝对式编码器，其中，
还具备设置于上述刻度盘与上述受光机构之间、用于在上述受光区域上形成上述刻度区域的像的成像光学机构。
12.一种测量装置，搭载有权利要求1所述的绝对式编码器，上述测量装置具备：测量单元，能够测量到对象物的距离和方向；以及控制单元，用于对上述测量单元进行驱动控制。
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