CN105651162B - 光学编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学编码器。该光学编码器包括：原点检测标尺，其具有原点检测图案和与原点检测图案相逆的逆原点检测图案；对原点检测标尺发射光的光源；插在原点检测标尺的光源侧的光源栅格，其中该光源栅格具有分别与原点检测图案和逆原点检测图案相对应的两个第一光源栅格图案；从穿过原点检测标尺的光来检测信号的光接收器；以及插在原点检测标尺的光接收器侧的光接收栅格，其中该光接收栅格具有作为与第一光源栅格图案相同或相逆的图案的两个第一光接收栅格图案。

Description

光学编码器
技术领域
本发明涉及光学编码器。
背景技术
对检测头相对于标尺的位置进行检测的光学编码器广泛用于测量设备等中的位置检测。增量型光学编码器包括：对检测头的相对位置进行检测的主信号标尺，和对原点的位置进行检测的原点检测标尺。通过将原点检测标尺所检测到的原点作为基准，增量型光学编码器可以将主信号标尺所检测到的相对位置数据转换成绝对位置数据。因此，在增量型光学编码器中，必须以高精度来检测原点的位置。
日本特开S56-14112描述了一种使用主标尺的光学编码器，其中该光学编码器包括：以预定栅格间距所形成的第一栅格部；以第一栅格部的栅格间距的整数倍的栅格间距所形成的第二栅格部。日本特开S56-14112所描述的光学编码器通过将接收到穿过第一栅格部的光的信号与接收到穿过第二栅格部的光的信号进行叠加，能够精确地检测原点位置。
日本特开S56-14112所描述的光学编码器具有二栅格结构，其中该二栅格结构包括：主标尺；位于光接收元件的正上方的读出标尺(光接收栅格)；以及向主标尺发射光的光源。具有二栅格结构的光学编码器在主标尺和读出标尺的栅格一致的情况下检测原点位置。为了正确检测原点位置，主标尺、读出标尺和光源必须以高精度被定位在具有二栅格结构的光学编码器中。因此，用于制造具有二栅格结构的高度精确的光学编码器的成本增加并且变得昂贵。
另外，可以将与读出标尺具有相同的栅格的光源栅格添加至日本特开S56-14112中所描述的主标尺、读出标尺和光源来得到具有三栅格结构的光学编码器。具有三栅格结构的光学编码器使用干涉条纹来检测位置，因此可以相比两栅格结构以更高的精度来检测位置。然而，在使用日本特开S56-14112中所描述的主标尺的具有三栅格结构的光学编码器中，除了第一栅格部所生成的干涉条纹以外，第二栅格部所生成的干涉条纹同样穿过读出标尺并且被光接收元件所检测到。因此，可能降低原点位置的检测精度。
发明内容
为了解决上述状况，本发明提供能够以高精度来检测原点位置的光学编码器。
根据本发明的光学编码器包括：原点检测标尺，其具有原点检测图案和与所述原点检测图案相逆的逆原点检测图案；光源，用于对所述原点检测标尺发射光；插在所述原点检测标尺的所述光源侧的光源栅格，其中所述光源栅格具有与所述原点检测图案和所述逆原点检测图案各自相对应的第一光源栅格图案；光接收器，用于从所述原点检测标尺检测光；以及插在所述原点检测标尺的所述光接收器侧的光接收栅格，其中，所述光接收栅格具有作为与所述第一光源栅格图案相同的图案和与所述第一光源栅格图案相逆的图案其中之一的第一光接收栅格图案，并且所述第一光接收栅格图案还对应于所述原点检测图案和所述逆原点检测图案，其中，所述原点检测图案、所述逆原点检测图案、所述第一光源栅格图案和所述第一光接收栅格图案各自包括：基准栅格图案，其中发光部和遮光部以间距P重复形成在长度测量方向上；以及多个栅格图案，其中所述发光部和所述遮光部以2的幂次方倍的P为间距重复形成在所述长度测量方向上，在所述原点检测图案、所述逆原点检测图案、所述第一光源栅格图案和所述第一光接收栅格图案中，设置在相对于所述基准栅格图案的相同位置的所述栅格图案具有相等的间距，在所述原点检测图案和所述第一光源栅格图案中的一个中，所述发光部和所述遮光部之间的边界设置在所述基准栅格图案和所述栅格图案的长度测量方向中心处，以及在所述原点检测图案和所述第一光源栅格图案中的另一个中，以使得所述发光部和所述遮光部其中之一的中心位于所述基准栅格图案和所述栅格图案的长度测量方向中心的方式来配置所述发光部和所述遮光部。
此外，在本发明中，发光部可以是光穿过的位置(透光部)或者通过反射来发射光的位置(反光部)。遮光部可以是遮挡光的传输的位置(不透光部)或者防止光反射的位置(非反光部)。
根据本发明，在原点检测图案和逆原点检测图案中，优选发光部为透光部并且优选遮光部为不透光部。
根据本发明，在原点检测图案和逆原点检测图案中，优选发光部为反光部并且优选遮光部为非反光部。
根据本发明，优选在所述原点检测图案和所述第一光源栅格图案其中之一中，所述发光部和所述遮光部相对于所述基准栅格图案和所述栅格图案的长度测量方向中心对称地配置在所述长度测量方向上。
根据本发明，所述光接收栅格包括：所述第一光接收栅格图案；以及第二光接收栅格图案，其配置在与所述第一光接收栅格图案的平面平行的平面上，其中所述第二光接收栅格图案具有相对于所述第一光接收栅格图案呈相逆配置的发光部和遮光部，其中，形成以下组：所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案被配置为与所述长度测量方向垂直并且在与所述第一光接收栅格图案的平面平行的第一方向上对齐，以及所述光接收器是包括多个第一光接收元件和多个第二光接收元件的光接收元件阵列，其中，所述第一光接收元件具有与所述第一光接收栅格图案的第一方向长度相等的长度并且所述第二光接收元件具有与所述第二光接收栅格图案的所述第一方向长度相等的长度，并且所述光接收元件阵列具有所述第一光接收元件和所述第二光接收元件在所述第一方向上对齐的组，其中该组被配置为以与所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案的组的数量相同的数量在所述第一方向上对齐。
根据本发明，优选在所述光接收栅格中，具有所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案的至少两组被配置为在所述第一方向上对齐，其中所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案被配置为在所述第一方向上对齐。
根据本发明，优选在所述原点检测标尺中，形成以下组：所述原点检测图案和所述逆原点检测图案被配置为与所述长度测量方向垂直并且在与所述第一光接收栅格图案的平面平行的第一方向上对齐。
根据本发明，优选在所述原点检测标尺中，形成以下组：所述原点检测图案和所述逆原点检测图案被配置为在所述第一方向上对齐。
根据本发明，优选在所述原点检测标尺中，具有所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案的至少两组被配置为在所述第一方向上对齐，其中所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案被配置为在所述第一方向上对齐。
根据本发明，优选所述光学编码器包括作为所述原点检测标尺的第一原点检测标尺和第二原点检测标尺，其中所述第一原点检测标尺和所述第二原点检测标尺分别具有所述原点检测图案和所述逆原点检测图案，所述光接收栅格包括：与所述第一原点检测标尺相对应的第一光接收栅格以及与所述第二原点检测标尺相对应的第二光接收栅格，所述第一光接收栅格具有所述第一光接收栅格图案，所述第二光接收栅格具有第二光接收栅格图案，在所述第二光接收栅格图案中，发光部和遮光部相对于所述第一光接收栅格图案呈相逆配置，以及所述光接收器包括：第一光接收元件，用于接收从所述第一原点检测标尺和所述第一光接收栅格所发射的光；以及第二光接收元件，用于接收从所述第二原点检测标尺和所述第二光接收栅格所发射的光。
根据本发明，优选所述光接收器包括被配置为形成与所述光源栅格相对应的所述光接收栅格的多个光接收元件，以及所述多个光接收元件被配置在配置有所述光接收栅格的发光部的位置。
根据本发明，优选所述原点检测标尺具有多个原点检测图案，以及所述多个原点检测图案中的各原点检测图案的所述基准栅格图案的间距有所不同。
根据本发明，优选所述多个原点检测图案被设置为在所述长度测量方向上对齐，以及在将所述多个原点检测图案的所述基准栅格图案的最小间距指定为P1，将至少为1的整数指定为n，并且将常数指定为a的情况下，第n个具有大间距的基准栅格图案的间距Pn表示为Pn＝P1+(n-1)×a。
根据本发明，优选在所述原点检测标尺中，将至少为1的整数指定为k，并且将常数a表示为a＝Pn/3k。
根据本发明，优选所述多个原点检测图案被设置为在所述长度测量方向上对齐，以及在将所述多个原点检测图案的所述基准栅格图案的最小间距指定为P1，将至少为1的整数指定为n，并且将常数指定为b的情况下，第n个具有大间距的基准栅格图案的间距Pn表示为Pn＝P1×bn-1。
根据本发明，优选所述原点检测标尺与生成主信号的标尺对齐。
根据本发明的光学编码器包括：原点检测标尺，其具有原点检测图案和与所述原点检测图案相逆的逆原点检测图案；光源，用于对所述原点检测标尺发射光；插在所述原点检测标尺的所述光源侧的光源栅格，其中所述光源栅格具有与所述原点检测图案和所述逆原点检测图案相对应的第一光源栅格图案；以及光接收器，用于从所述原点检测标尺检测光，其中，所述原点检测图案、所述逆原点检测图案和所述第一光源栅格图案各自包括：基准栅格图案，其中发光部和遮光部以间距P重复形成在长度测量方向上；以及多个栅格图案，其中所述发光部和所述遮光部以2的幂次方倍的P为间距重复形成在所述长度测量方向上，在所述原点检测图案、所述逆原点检测图案和所述第一光源栅格图案中，设置在相对于所述基准栅格图案的相同位置的所述栅格图案具有相等的间距，在所述原点检测图案和所述第一光源栅格图案中的一个中，所述发光部和所述遮光部之间的边界位于所述基准栅格图案和所述栅格图案的长度测量方向中心，在所述原点检测图案和所述第一光源栅格图案中的另一个中，以使得所述发光部和所述遮光部其中之一的中心位于所述基准栅格图案和所述栅格图案的长度测量方向中心的方式来配置所述发光部和所述遮光部，在所述原点检测标尺中，具有所述原点检测图案和所述逆原点检测图案的至少两组被配置为在与所述第一光源栅格图案的平面平行的第一方向上对齐，其中所述原点检测图案和所述逆原点检测图案被配置为与所述原点检测标尺的所述长度测量方向垂直并且在所述第一方向上对齐，以及所述光接收器包括第一光接收元件阵列和第二光接收元件阵列，其中，在所述第一光接收元件阵列中，与所述第一光源栅格图案的发光部具有相同形状的多个光接收元件被配置在与所述第一光源栅格图案的发光部相对应的位置，并且在所述第二光接收元件阵列中，与所述第一光源栅格图案的遮光部具有相同形状的多个光接收元件被配置在与所述第一光源栅格图案的遮光部相对应的位置。
根据本发明，可以提供能够以高精度来检测原点位置的光学编码器。
附图说明
以本发明的典型实施例的非限制性示例的方式来参考多个附图，在以下详细说明中对本发明作进一步说明，其中相似的附图标记贯穿多幅附图表示类似部分，其中：
图1是示出根据第一实施例的光学编码器的外部图的立体图；
图2是示出根据第一实施例的光学编码器的结构的立体图；
图3是示出A图案中的透光部和不透光部的配置的平面图；
图4是将A图案与B图案进行比较的平面图。
图5是示出C图案中的透光部和不透光部的配置的平面图；
图6是将C图案与D图案进行比较的平面图；
图7是示出沿XZ平面的截面的端面图，其中原点检测标尺的基准栅格图案和光源栅格的基准栅格图案被配置为栅格对齐；
图8是示出沿XZ平面的截面的端面图，其中原点检测标尺的基准栅格图案和光源栅格的基准栅格图案偏移间距的一半；
图9是示出沿XZ平面的截面的端面图，其中原点检测标尺的基准栅格图案的透光部位于光源栅格的栅格图案的不透光部的正下方；
图10是示出沿XZ平面的截面的端面图，其中原点检测标尺的基准栅格图案的不透光部位于光源栅格的栅格图案的不透光部的正下方；
图11是示出沿XZ平面的截面的端面图，其中原点检测标尺的A图案和光源栅格的C图案的所有栅格被配置为呈第一位置关系；
图12是示出沿XZ平面的截面的端面图，其中原点检测标尺的A图案和光源栅格的C图案被配置为偏移一个栅格图案；
图13示出来自根据第一实施例的光学编码器的光接收元件的信号；
图14是示出根据第二实施例的光学编码器的结构的立体图；
图15示出来自第一光接收元件的信号和来自第二光接收元件的信号；
图16是示出根据第三实施例的光学编码器的结构的立体图；
图17是示出第一交错格图案中的透光部和不透光部的配置的平面图；
图18是示出根据第三实施例的光接收元件阵列中的光接收元件的配置的平面图；
图19是示出根据第四实施例的光学编码器的结构的立体图；
图20是示出第二交错格图案中的透光部和不透光部的配置的平面图；
图21是示出根据第五实施例的光学编码器的结构的立体图；
图22示出通过将来自根据第五实施例的多个第一光接收元件的信号相加所得到的信号的强度；
图23示出通过将来自根据第五实施例的多个第二光接收元件的信号相加所得到的信号的强度；
图24示出通过将来自根据第五实施例的多个第一光接收元件和多个第二光接收元件的信号相加所得到的信号的强度；
图25是示出根据第六实施例的光学编码器的结构的立体图；
图26是示出根据第六实施例的光接收部中的第一光接收元件阵列和第二光接收元件阵列的配置的平面图；
图27是根据第七实施例的原点检测标尺的结构的平面图；
图28是示出根据第八实施例的光学编码器的结构的立体图；
图29是示出根据第八实施例的光学编码器的结构的侧视图。
具体实施方式
在此示出的特定实施例是以示例的方式并且仅是出于本发明的实施例的说明性讨论的目的，并且是为了提供被认为是本发明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的说明而呈现的。在这点上，并非试图示出比本发明的基本理解所需的结构细节更详细的结构细节，结合附图的说明使得本领域技术人员清楚本发明的形式可以如何在实践中进行实施。
第一实施例
以下，参考附图说明本发明的实施例。如图1所示，根据本实施例的光学编码器1包括：主信号标尺8、原点检测标尺10和检测头9。检测头9沿主信号标尺8的长度测量方向相对移位。将检测头9相对于主信号标尺8移位的方向定义为长度测量方向。在图1中，长度测量方向是X方向。光学编码器1对检测头9相对于主信号标尺8的移位量进行检测。
主信号标尺8是生成主信号的标尺。在主信号标尺8上，透光部和不透光部沿长度测量方向以等间距交替排列。在图1中，透光部由交叉影线表示。
图2是示出光学编码器1的结构的立体图。如图2所示，检测头9包括：光源14、光源栅格11、光接收元件12和光接收栅格13。
原点检测标尺10被设置为与主信号标尺8对齐并且是生成原点信号的标尺。原点检测标尺10包括A图案AP(原点检测图案)和B图案BP(逆原点检测图案)。A图案AP和B图案BP被配置为在长度测量方向上对齐。
如图3所示，A图案AP包括基准栅格图案A0和栅格图案AR1、AR2、AL1和AL2。
在基准栅格图案A0中，透光部和不透光部以间距P交替地形成在长度测量方向上。透光部由交叉影线在图3中示出。在基准栅格图案A0中，透光部的长度测量方向长度是P/2并且不透光部的长度测量方向长度是P/2。在该示例中，透光部分用作发射光的发光部，并且不透光部用作遮挡光的遮光部。
在栅格图案AR1、AR2、AL1和AL2中，透光部和不透光部以2的幂次方倍的P为间距交替地形成在长度测量方向上。栅格图案各自的间距不同。栅格图案AR1和AL1各自具有两组以间距2P排列的透光部和不透光部。在栅格图案AR1和AL1中，透光部的长度测量方向长度是P并且不透光部的长度测量方向长度是P。栅格图案AR2和AL2各自具有一组以间距4P排列的透光部和不透光部。在栅格图案AR2和AL2中，透光部的长度测量方向长度是2P并且不透光部的长度测量方向长度是2P。
图4示出A图案AP和B图案BP中的透光部和不透光部的配置的差异。将AX定义为A图案AP的长度测量方向中心，而将BX定义为B图案BP的长度测量方向中心。如图4所示，在B图案BP中，透光部和不透光部的长度测量方向配置与A图案AP中的该配置相逆。
如图2所示，光源14对原点检测标尺10照射光。例如可以使用LED(Light EmittingDiode，发光二极管)、半导体激光、SLED(Self-Scanning Light Emitting Diode，自扫描型发光二极管)或OLED(Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管)作为光源14。
光源栅格11插在原点检测标尺10的光源14侧(即，光源14和原点检测标尺10之间)。光源栅格11包括两个C图案CP(第一光源栅格图案)。这两个C图案CP被配置为在长度测量方向上对齐。
如图5所示，C图案CP包括：基准栅格图案C0和栅格图案CR1、CR2、CL1和CL2。可以说C图案CP具有与A图案AP中的基准栅格图案A0和栅格图案AR1、AR2、AL1和AL2相对应的栅格图案。另外，如图6所示，通过使C图案CP的透光部和不透光部相逆可以得到D图案DP。将CX定义为C图案CP的长度测量方向中心，而将DX定义为D图案DP的长度测量方向中心。
如图3和5所示，A图案AP和C图案CP的相对应的栅格图案具有相同的间距。具体地，基准栅格图案A0和C0的间距均为P；栅格图案AR1和AL1同CR1和CL1的间距均为2P；并且栅格图案AR2和AL2同CR2和CL2的间距均为4P。
透光部和不透光部之间的边界设置在A图案AP的长度测量方向中心AX处。与此相对，不透光部的中心位于C图案CP的长度测量方向中心CX处。换句话说，A图案AP和C图案CP的相位相差90度。此外，不透光部或透光部的中心可以位于C图案CP中的栅格图案的长度测量方向中心CX处。
参考回图2，接着说明光学编码器1。光接收元件12从穿过原点检测标尺10的光检测信号。例如可以使用光电二极管作为光接收元件12。
光接收栅格13被配置在原点检测标尺10的光接收元件12侧(即，光接收元件12和原点检测标尺10之间)。光接收栅格13包括两个C图案CP(第一光接收栅格图案)。这两个C图案CP被配置为在长度测量方向上对齐。穿过光接收栅格13的C图案CP的光入射到光接收元件12上，并且光接收元件12检测到电信号。
接着，参考图7～10来说明光学编码器1的工作。图7～10是示出沿XZ平面的光学编码器1的截面的端面图。在图7～10中，栅格图案的不透光部的截面由交叉影线所示。
首先，参考图7和8，针对在具有相同间距的原点检测标尺10、光源栅格11和光接收栅格13的栅格图案互相重叠的情况下所生成的信号进行说明。在图7和8中，单独示出原点检测标尺10的A图案AP的基准栅格图案A0和光源栅格11中的C图案CP的基准栅格图案C0。
图7是示出在原点检测标尺10的基准栅格图案A0和光源栅格11的基准栅格图案C0被配置为栅格对齐的情况下的沿XZ平面的截面的端面图，其中XZ平面与原点检测标尺10垂直。图8是示出在原点检测标尺10的基准栅格图案A0和光源栅格11的基准栅格图案C0被配置为偏移间距的一半的情况下的沿XZ平面的截面的端面图，其中XZ平面与原点检测标尺10垂直。如图7所示，从光源14发射的光在穿过光源栅格11的基准栅格图案C0时发生衍射并且表现为配置在X轴方向上的多个线状光源。
将以下状态指定为第一位置关系：原点检测标尺10的基准栅格图案A0和光源栅格11的基准栅格图案C0的栅格对齐(即，如图7所示，存在使得穿过了基准栅格图案C0的透光部34的零级光能够穿过基准栅格图案A0的透光部26的路径的状态)。如图8所示，将以下状态指定为第二位置关系：原点检测标尺10的基准栅格图案A0和光源栅格11的基准栅格图案C0偏移间距的一半(即，基准栅格图案A0的不透光部27遮挡穿过了基准栅格图案C0的透光部34的零级光的状态)。
如图2所示，在原点检测标尺10中，A图案AP和B图案BP被配置为在长度测量方向上对齐。A图案AP和B图案BP的相对应的栅格图案呈彼此偏移周期的一半的关系。因此，在A图案AP相对于光源栅格11的C图案CP呈第一位置关系的情况下，B图案BP必然占据第二位置关系。与此相对，在A图案AP相对于光源栅格11呈第二位置关系的情况下，B图案BP必然占据第一位置关系。
将在原点检测标尺10和光源栅格11占据第一位置关系的情况下所生成的干涉条纹指定为第一干涉条纹F1，而将在原点检测标尺10和光源栅格11占据第二位置关系的情况下所生成的干涉条纹指定为第二干涉条纹F2。A图案AP的间距等于B图案BP的间距，因此第一干涉条纹F1和第二干涉条纹F2形成同相位干涉条纹。
因此，在光学编码器1中，A图案AP和B图案BP所生成的两个干涉条纹的长度测量方向相位相同。光接收栅格13包括处于与原点检测标尺10的A图案AP和B图案BP中的各图案相对应的位置的C图案CP。因此，这两个干涉条纹(第一干涉条纹F1和第二干涉条纹F2)在光接收元件12上相加，由此加强光接收元件12所检测到的信号。
接着，参考图9和10，说明穿过了光源栅格11的C图案CP的栅格图案CR1的光。如图9所示，从光源14发射的光在光源栅格11的栅格图案CR1处发生衍射并且成为相干光。穿过了光源栅格11的栅格图案CR1的透光部36的光入射到原点检测标尺10的A图案AP的基准栅格图案A0上。
光源栅格11的栅格图案CR1的间距是2P，并且原点检测标尺10的基准栅格图案A0的间距是P。因此，光源栅格11的栅格图案CR1和原点检测标尺10的基准栅格图案A0之间存在如同光源栅格11的基准栅格图案C0和原点检测标尺10的基准栅格图案A0之间的位置关系那样的两种位置关系。
在图9中，原点检测标尺10的基准栅格图案A0的透光部26位于光源栅格11的栅格图案CR1的不透光部36的正下方。在图10中，原点检测标尺10的基准栅格图案A0的不透光部27位于光源栅格11的栅格图案CR1的不透光部37的正下方。
光源栅格11的栅格图案CR1的间距是2P，并且原点检测标尺10的基准栅格图案A0的间距是P。因此，栅格图案CR1和基准栅格图案A0所生成的干涉条纹的间距是2P。在图9中，在原点检测标尺10的基准栅格图案A0的透光部26下方，每隔一个透光部生成干涉条纹F3的明部。与此相对，在图10中，在原点检测标尺10的基准栅格图案A0的不透光部27的下方，每隔一个不透光部生成干涉条纹F4的明部。
在原点检测标尺10的A图案AP和光源栅格11的栅格图案CR1占据图9所示的位置的情况下，原点检测标尺10的B图案BP和光源栅格11的栅格图案CR1占据图10所示的位置。与此相对，在A图案AP处于图10所示的位置的情况下，B图案BP必然占据图9所示的位置。因此，A图案AP所生成的干涉条纹和B图案BP所生成的干涉条纹相位相差180度并且因此彼此减弱。因此，穿过原点检测标尺10的A图案AP以入射到光接收元件12上的光和穿过B图案BP以入射到光接收元件12上的光彼此抵消。
如图11所示，在原点检测标尺10的A图案AP和光源栅格11的C图案CP的所有栅格呈第一位置关系的情况下，干涉条纹F5以与栅格图案的不同间距相对应的不同间距生成在光接收元件12上。此时，原点检测标尺10的B图案BP和光源栅格11的C图案CP的所有栅格呈第二位置关系，因此A图案AP在光接收元件12上生成具有与干涉条纹F5同相位的干涉条纹。因此，在处于图11所示的状态的情况下，从光接收元件12获得峰值信号强度。
如图12所示，假定如下情况：原点检测标尺10的A图案AP和光源栅格11的C图案CP偏移一个栅格图案。在这种情况下，栅格图案AL1而非基准栅格图案A0位于基准栅格图案C0的正下方。在光源栅格11的C图案CP的周期变为原点检测标尺10的A图案AP的周期的2N倍(其中N为自然数)的情况下，A图案AP所生成的干涉条纹和B图案BP所生成的干涉条纹呈相位相差180度的反相位。因此，在光接收元件12上，干涉条纹彼此抵消，从而减弱信号强度。
图13示出在检测头9移动的情况下原点信号的强度变化。横轴表示检测头9的移位量，并且纵轴表示原点信号的强度。如图13所示，信号强度仅在原点检测标尺10的A图案AP和光源栅格11的C图案CP一致的短间隔内增大，并且检测到信号强度的峰值。换句话说在原点检测标尺10的A图案AP的中心AX和B图案BP的中心BX与光源栅格11的C图案CP的中心CX重叠的情况下检测到信号强度的峰值。另外，可以通过利用与最大峰值交叉但没有与次大峰值交叉的阈值Ith，来生成原点信号。
根据光学编码器1，仅在原点检测标尺10的A图案AP和B图案BP与光源栅格11的C图案CP一致的短间隔内生成原点信号。因此，可以提供能够以高精度来检测原点位置的光学编码器。
此外，原点检测标尺10的两个栅格图案可以是相位相差180度的栅格图案组，并且不限于A图案AP和B图案BP的组。例如，可以改用C图案CP和D图案DP的组。
第二实施例
如图14所示，根据本实施例的光学编码器2包括：原点检测标尺20、光源14、光源栅格21、光接收器22和光接收栅格23。光学编码器2与根据第一实施例的光学编码器1的差异在于，光学编码器2包括两个光接收元件PD1和PD2，并且光接收栅格23配备有与各个光接收元件相对应的不同的图案。在第二实施例至第七实施例中的各实施例中，如针对第一实施例的图1所示，原点检测标尺和主信号标尺被配置为对齐，但在附图中省略这些内容。
原点检测标尺20包括第一原点检测标尺24和第二原点检测标尺25。第一原点检测标尺24和第二原点检测标尺25被配置为在长度测量方向(X方向)上对齐。第一原点检测标尺24包括被配置为在长度测量方向对齐的A图案AP和B图案BP。第二原点检测标尺25包括被配置为在长度测量方向对齐的A图案AP和B图案BP。第一原点检测标尺24和第二原点检测标尺25各自进行与根据第一实施例的原点检测标尺10的工作相同的工作。
光源栅格21包括4个C图案CP。C图案CP被配置为在与原点检测标尺20的A图案AP和B图案BP中的各个图案相对应的位置处在长度测量方向上对齐。
光接收栅格23包括：与第一原点检测标尺24相对应的第一光接收栅格28；以及与第二原点检测标尺25相对应的第二光接收栅格29。第一光接收栅格28包括2个C图案CP(第一光接收栅格图案)。第二光接收栅格29包括2个D图案DP(第二光接收栅格图案)。在D图案DP中，透光部和不透光部的长度测量方向配置与C图案CP的该配置相逆。C图案CP被配置为在长度测量方向上对齐，并且D图案DP被配置为在长度测量方向上对齐。
光接收器22包括第一光接收元件PD1和第二光接收元件PD2。第一光接收元件PD1对穿过了第一原点检测标尺24和第一光接收栅格28的光进行接收。第二光接收元件PD2对穿过了第二原点检测标尺25和第二光接收栅格29的光进行接收。
图15示出来自第一光接收元件PD1的信号和来自第二光接收元件PD2的信号。如图15所示，来自第一光接收元件PD1的信号和来自第二光接收元件PD2的信号具有相差180度的相位。来自第二光接收元件PD2的信号可以被称为来自第一光接收元件PD1的信号的反相位信号。在光学编码器2中，针对来自第一光接收元件PD1的信号和来自第二光接收元件PD2的信号获得差分信号。结果，可以抵消共同的噪声并且可以明确检测到原点检测期间的峰值。
第三实施例
如图16所示，根据本实施例的光学编码器3包括：原点检测标尺10、光源14、光源栅格11、光接收元件阵列32和光接收栅格33。光学编码器3与根据第一实施例的光学编码器1的差异在于，光学编码器3包括：光接收栅格33，其中透光部被配置为交错格图案；以及光接收元件阵列32，其包括与光接收栅格33的Y方向配置在数量上相对应的多个光接收元件。
光接收栅格33包括2个第一交错格图案SP。这2个第一交错格图案SP被配置为分别在与原点检测标尺10的A图案AP和B图案BP相对应的位置处在长度测量方向上对齐。
如图17所示，在第一交错格图案SP中，4个C图案SC(第一光接收栅格图案)和4个D图案SD(第二光接收栅格图案)交替地配置在Y方向上。具体地，C图案SC和D图案SD与标尺的长度测量方向垂直，并且以在与连接光源14和光接收元件阵列32的Z方向垂直的Y方向(第一方向)上对齐的方式形成4组SY，其中成组的SY以在Y方向上对齐的方式形成。换句话说，在第一交错格图案SP中，透光部具有交错格的配置。第一交错格图案SP的透光部由交叉影线在图17中示出。
如图18所示，光接收元件阵列32包括4个第一光接收元件AC和4个第二光接收元件AD。在图18中，第一光接收元件AC和第二光接收元件AD由不同的交叉影线来表示。第一光接收元件AC的Y方向长度等于光接收栅格33的C图案SC的Y方向长度。第二光接收元件AD的Y方向长度等于光接收栅格33的D图案SD的Y方向长度。
4组AS如光接收栅格33的C图案SC和D图案SD的成组SY那样被配置为在Y方向上对齐，其中在这4组AS中第一光接收元件AC和第二光接收元件AD被配置为在Y方向上对齐。将来自4个第一光接收元件AC的信号相加并且作为一个信号输出，并且将来自4个第二光接收元件AD的信号相加并且作为另一信号输出。
光学编码器3与根据第二实施例的光学编码器2中的原点检测标尺10、光接收栅格23和光接收器22相比需要表面积的一半，因此光学编码器3能够节约空间并且减小检测头9的大小。
第四实施例
如图19所示，根据本实施例的光学编码器4包括：原点检测标尺40、光源14、光源栅格41、光接收元件42和光接收栅格43。光学编码器4与根据第一实施例的光学编码器1的差异在于，光学编码器4包括透光部被配置成交错格图案的原点检测标尺40。
原点检测标尺40包括第二交错格图案TP。如图20所示，在第二交错格图案TP中，4个A图案SA(原点检测图案)和4个B图案SB(逆原点检测图案)交替地配置在Y方向上。具体地，4组TY以在Y方向上对齐配置的方式形成，其中在这4组TY中A图案SA和B图案SB在Y方向上对齐。换句话说，在第二交错格图案TP中，透光部具有交错格配置。第二交错格图案TP的透光部由交叉影线在图20中示出。
如同根据第一实施例的A图案AP那样，A图案SA包括基准栅格图案和多个栅格图案。在B图案SB中，透光部和不透光部的长度测量方向配置与A图案SA中的该配置相逆。
光源栅格41包括一个C图案CP。如同光源栅格41那样，光接收光栅格43包括一个C图案CP。
光学编码器4与根据第一实施例的光学编码器1中的原点检测标尺10、光接收栅格13和光接收元件12相比需要表面积的一半，因此光学编码器4能够节约空间并且减小检测头9的大小。
第五实施例
如图21所示，根据本实施例的光学编码器5包括原点检测标尺40、光源14、光源栅格41、光接收元件阵列52和光接收栅格53。光学编码器5与根据第三实施例的光学编码器3的差异在于，光学编码器5包括透光部被配置为交错格图案的原点检测标尺40；以及在于光接收栅格53和光接收元件阵列52的大小减小为与原点检测标尺40一致，其中光接收栅格53具有被配置为交错格图案的透光部，并且光接收元件阵列52包括与光接收栅格53的Y方向配置在数量上相对应的多个光接收元件。
一个第二交错格图案TP被配置在原点检测标尺40上。一个第一交错格SP被配置在光接收栅格53上。光源栅格41包括一个C图案CP。
与根据第三实施例的光接收元件阵列32相同，在光接收元件阵列52上，第一光接收元件AC和第二光接收元件AD交替地配置在Y方向上。与第三实施例不同，第一光接收元件AC和第二光接收元件AD的X方向长度具有与第一交错格图案SP相对应的长度。
图22示出将来自4个第一光接收元件AC的信号相加的信号VA，并且图23示出将来自4个第二光接收元件AD的信号相加的信号VB。图24示出将信号VA和信号VB相加的信号VA+VB。在图22～24中，横轴表示检测头的位置，并且纵轴表示来自光接收元件的信号强度。在图24中，信号VA和信号VB由虚线表示。
如图22和23所示，在信号VA和信号VB中，原点的峰值被其它峰值埋没。然而，如图24所示，通过求出信号VA和信号VB的和，在信号VA+VB中的原点位置处出现明显峰值。因此，光学编码器5能够以高精度来检测原点位置。
另外，光学编码器5中的X方向长度是根据第三实施例的光学编码器3的X方向长度的一半。具体地，光学编码器5中的X方向长度是根据第二实施例的光学编码器2的X方向长度的1/4。因此，可以节约空间。另外，通过减小光源栅格41的表面积，便于使光源14进行更均匀的照明。
第六实施例
如图25所示，根据本实施例的光学编码器6包括：原点检测标尺40、光源14、光源栅格41和光接收器62。光学编码器6与根据第五实施例的光学编码器5的差异在于，光学编码器6在光接收器62中不使用光接收元件阵列或光接收栅格。
如图26所示，光接收器62包括第一光接收元件列63和第二光接收元件列64。在第一光接收元件列63中，多个光接收元件以与光源栅格41的C图案CP的周期相同的周期排列在长度测量方向上。在第二光接收元件列64中，多个光接收元件被配置为呈与第一光接收元件列63的顺序相反的顺序。第一光接收元件列63和第二光接收元件列64交替地配置在光接收器62上。
第一光接收元件列63所检测到的信号与在根据第五实施例的光学编码器5中第一光接收元件AC从穿过了光接收栅格53的C图案SC的透光部的光所检测到的信号具有同相位。第二光接收元件列64所检测到的信号与在根据第五实施例的光学编码器5中第二光接收元件AD从穿过了光接收栅格53的D图案SD的透光部的光所检测到的信号具有同相位。因此，根据本实施例的光学编码器6与根据第五实施例的光学编码器5类似地进行工作。
与根据第五实施例的光学编码器5不同，光学编码器6中的光接收栅格53的第一交错格图案SP的不透光部不遮挡光。因此，光接收元件的光接收面积是第五实施例中的光接收元件的光接收面积的两倍，因此可以使S/N比更大。另外，不使用光接收栅格，因此可以减少若干组件，由此降低成本。
第七实施例
如图27所示，根据本实施例的原点检测标尺70包括：代替根据第一实施例的原点检测标尺10的A图案AP的A图案AP1～AP3。A图案AP1～AP3被配置为在长度测量方向上对齐。在根据本实施例的光学编码器中，光源栅格和光接收栅格包括与A图案AP1～AP3相对应的C图案。
在A图案AP1～AP3中的各图案中如根据第一实施例的A图案AP中那样配置有透光部和不透光部，并且对于A图案AP1～AP3中的各图案，基准栅格图案的间距有所不同。在A图案AP1～AP3中，基准栅格图案的间距有所不同。因此，基准栅格图案的长度测量方向两侧所设置的多个栅格图案的间距也有所变化以与基准栅格图案的间距一致。
具有最小基准栅格图案间距的A图案AP1～AP3是A图案AP1。将A图案AP1的基准栅格图案的间距指定为P1，将等于或大于1的整数指定为n，并且将常数指定为a。在这种状况下，第n个具有大间距的基准栅格图案的间距Pn可以表示为Pn＝P1+(n-1)×a。
此外，在原点检测标尺70的A图案AP1～AP3中，还可以将等于或大于1的整数表示为k，并且可以将常数a表示为a＝Pn/3k。例如，可以通过定义a＝Pn/3或a＝Pn/6来抑制高阶干扰所生成的噪声。
另外，将A图案AP1的基准栅格图案的间距指定为P1，将等于或大于1的整数指定为n，并且将常数指定为b。在这种状况下，第n个具有大间距的基准栅格图案的间距Pn可以表示为Pn＝P1×bn-1。
在原点检测标尺70中，可以以基准栅格图案的间距随机变化的方式来形成A图案AP1～AP3。同样地，用作原点检测图案的A图案的数量不限于3个。
可以通过将多个原点检测图案配置在原点检测标尺70上，来使得检测原点时的峰值强度更大，并且可以提高S/N比。原点检测图案的数量不限于3个，并且可以用其它数量来代替。
第八实施例
根据本实施例的光学编码器还可以是反射型编码器。图28是示出根据本实施例的光学编码器7的结构的立体图。图29是从负X轴方向朝正X轴方向所观看到的根据本实施例的光学编码器7的侧视图。如图28和29所示，原点检测标尺80是根据第一实施例的原点检测标尺10变为反射型的变形。换句话说，光学编码器7将光学编码器1的原点检测标尺10置换为原点检测标尺80，并且将检测头9置换为检测头91。
检测头91包括：光源14、光源栅格11、光接收元件12和光接收栅格13。在第一实施例的检测头9中，原点检测标尺10位于光源栅格11和光接收栅格13之间。与此相对，在根据本实施例的检测头91中，光源栅格11和光接收栅格13被配置在原点检测标尺80的同一侧。此外，光源14在光源14和原点检测标尺80之间配置有光源栅格11的情况下被配置在原点检测标尺80的相对侧。光接收元件12在光接收元件12和原点检测标尺80之间配置有光接收栅格13的情况下被配置在原点检测标尺80的相对侧，并且光接收元件12的光接收面朝向原点检测标尺80(负Z轴方向)。
从光源14发射的光穿过光源栅格11并且入射到原点检测标尺80上。入射到原点检测标尺80上的光经原点检测标尺80反射，此后，光穿过接收栅格13并且入射到光接收元件12上。将入射到光接收元件12上的光转换为电信号，并且检测到该信号。
原点检测标尺80被设置为与主信号标尺8对齐并且是生成原点信号的标尺。原点检测标尺80包括A图案APR(原点检测图案)和B图案BPR(逆原点检测图案)。A图案APR和B图案BPR被配置为在长度测量方向上对齐。
A图案APR将根据第一实施例的A图案AP的(图3中交叉影线所表示的)透光部置换为反光部，并且将不透光部置换为非反光部。B图案BPR将根据第一实施例的B图案BP的(图4所示的)透光部置换为反光部，并且将不透光部置换为非反光部。使用气相沉积等将具有高反射率的薄膜(例如，金属薄膜)形成在反光部上。金属薄膜的示例可以包括金、银、铝、铬或金属硅化物。金属薄膜可以设置成单层或多个层压层。此外，反光部不限于金属薄膜，并且还可以是非金属薄膜。在这种情况下，反光部用作发射光的发光部，并且非反光部用作遮挡光的遮光部。
通过将根据第一实施例的原点检测标尺10的透光部置换为反光部以实现原点检测标尺80，光学编码器7可以与光学编码器1类似地对原点信号进行检测。
此外，本发明不限于上述实施例，并且可以在没有背离本发明的范围的情况下根据需要进行修改。根据本发明的光学编码器不限于应用于直线型编码器，并且还可以应用于旋转型编码器。
注意，上述示例仅是为了说明的目的而提供的并且不应被视为限制本发明。尽管参考典型实施例说明了本发明，但应当理解，这里所使用的词语是用于说明和例示的词语，并不是用于限制的词语。在没有背离本发明的方面中的范围和精神的情况下，可以在所附权利要求书的范围内，如当前所陈述以及如所修改的那样，进行变化。尽管这里参考特定的结构、材料和实施例说明了本发明，但本发明并非意在受这里所公开的特定实施例所限制；相反地，本发明扩展至诸如在所附权利要求书的范围内等的所有功能等价的结构、方法和使用。
本发明不限于上述实施例，并且可以在没有背离本发明的精神的情况下进行各种变化和修改。

Claims (17)

1.一种光学编码器，包括：
原点检测标尺，其具有原点检测图案和与所述原点检测图案相逆的逆原点检测图案，其中，在所述原点检测标尺的长度测量方向上，所述逆原点检测图案具有相对于所述原点检测图案呈相逆配置的发光部和遮光部；
光源，用于对所述原点检测标尺发射光；
插在所述原点检测标尺的所述光源侧的光源栅格，其中所述光源栅格具有与所述原点检测图案和所述逆原点检测图案各自相对应的第一光源栅格图案；
光接收器，用于从所述原点检测标尺检测光；以及
插在所述原点检测标尺的所述光接收器侧的光接收栅格，其中，所述光接收栅格具有作为与所述第一光源栅格图案相同的图案和与所述第一光源栅格图案相逆的图案其中之一的第一光接收栅格图案，并且所述第一光接收栅格图案还对应于所述原点检测图案和所述逆原点检测图案，
其中，所述原点检测图案、所述逆原点检测图案、所述第一光源栅格图案和所述第一光接收栅格图案各自包括：
基准栅格图案，其中发光部和遮光部以间距P重复形成在长度测量方向上；以及
多个栅格图案，其中所述发光部和所述遮光部以2n×P为间距重复形成在所述长度测量方向上，其中，n＝0，1，2，3…，
在所述原点检测图案、所述逆原点检测图案、所述第一光源栅格图案和所述第一光接收栅格图案中，设置在相对于所述基准栅格图案的相同位置的所述栅格图案具有相等的间距，
在所述原点检测图案和所述第一光源栅格图案中的一个中，所述发光部和所述遮光部之间的边界设置在所述基准栅格图案和所述栅格图案的长度测量方向中心处，以及
在所述原点检测图案和所述第一光源栅格图案中的另一个中，以使得所述发光部和所述遮光部其中之一的中心位于所述基准栅格图案和所述栅格图案的长度测量方向中心的方式来配置所述发光部和所述遮光部。
2.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，在所述原点检测图案和所述逆原点检测图案中，所述发光部是透光部并且所述遮光部是不透光部。
3.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，在所述原点检测图案和所述逆原点检测图案中，所述发光部是反光部并且所述遮光部是非反光部。
4.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，在所述原点检测图案和所述第一光源栅格图案其中之一中，所述发光部和所述遮光部相对于所述基准栅格图案和所述栅格图案的长度测量方向中心对称地配置在所述长度测量方向上。
5.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，所述光接收栅格包括：
所述第一光接收栅格图案；以及
第二光接收栅格图案，其配置在与所述第一光接收栅格图案的平面平行的平面上，其中所述第二光接收栅格图案具有相对于所述第一光接收栅格图案呈相逆配置的发光部和遮光部，
其中，形成以下组：所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案被配置为与所述长度测量方向垂直并且在与所述第一光接收栅格图案的平面平行且与所述长度测量方向垂直的第一方向上对齐，以及
所述光接收器是包括多个第一光接收元件和多个第二光接收元件的光接收元件阵列，其中，所述第一光接收元件具有与所述第一光接收栅格图案的第一方向长度相等的长度并且所述第二光接收元件具有与所述第二光接收栅格图案的所述第一方向长度相等的长度，并且所述光接收元件阵列具有所述第一光接收元件和所述第二光接收元件在所述第一方向上对齐的组，其中该组被配置为以与所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案的组的数量相同的数量在所述第一方向上对齐。
6.根据权利要求5所述的光学编码器，其中，在所述光接收栅格中，具有所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案的至少两组被配置为在所述第一方向上对齐，其中所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案被配置为在所述第一方向上对齐。
7.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，在所述原点检测标尺中，形成以下组：所述原点检测图案和所述逆原点检测图案被配置为与所述长度测量方向垂直并且在与所述第一光接收栅格图案的平面平行且与所述长度测量方向垂直的第一方向上对齐。
8.根据权利要求5所述的光学编码器，其中，在所述原点检测标尺中，形成以下组：所述原点检测图案和所述逆原点检测图案被配置为在所述第一方向上对齐。
9.根据权利要求5所述的光学编码器，其中，在所述原点检测标尺中，具有所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案的至少两组被配置为在所述第一方向上对齐，其中所述第一光接收栅格图案和所述第二光接收栅格图案被配置为在所述第一方向上对齐。
10.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，
所述光学编码器包括作为所述原点检测标尺的第一原点检测标尺和第二原点检测标尺，其中所述第一原点检测标尺和所述第二原点检测标尺分别具有所述原点检测图案和所述逆原点检测图案，
所述光接收栅格包括：与所述第一原点检测标尺相对应的第一光接收栅格以及与所述第二原点检测标尺相对应的第二光接收栅格，
所述第一光接收栅格具有所述第一光接收栅格图案，
所述第二光接收栅格具有第二光接收栅格图案，在所述第二光接收栅格图案中，发光部和遮光部相对于所述第一光接收栅格图案呈相逆配置，以及
所述光接收器包括：第一光接收元件，用于接收从所述第一原点检测标尺和所述第一光接收栅格所发射的光；以及第二光接收元件，用于接收从所述第二原点检测标尺和所述第二光接收栅格所发射的光。
11.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，
所述光接收器包括被配置为形成与所述光源栅格相对应的所述光接收栅格的多个光接收元件，以及
所述多个光接收元件被配置在配置有所述光接收栅格的发光部的位置。
12.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，
所述原点检测标尺具有多个原点检测图案，以及
所述多个原点检测图案中的各原点检测图案的所述基准栅格图案的间距有所不同。
13.根据权利要求12所述的光学编码器，其中，
所述多个原点检测图案被设置为在所述长度测量方向上对齐，以及
在将所述多个原点检测图案的所述基准栅格图案的最小间距指定为P1，将至少为1的整数指定为n，并且将常数指定为a的情况下，第n个具有大间距的基准栅格图案的间距Pn表示为Pn＝P1+(n-1)×a。
14.根据权利要求13所述的光学编码器，其中，在所述原点检测标尺中，将至少为1的整数指定为k，并且将常数a表示为a＝Pn/3k。
15.根据权利要求12所述的光学编码器，其中，
所述多个原点检测图案被设置为在所述长度测量方向上对齐，以及
在将所述多个原点检测图案的所述基准栅格图案的最小间距指定为P1，将至少为1的整数指定为n，并且将常数指定为b的情况下，第n个具有大间距的基准栅格图案的间距Pn表示为Pn＝P1×bn-1。
16.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，所述原点检测标尺与生成主信号的标尺对齐。
17.一种光学编码器，包括：
原点检测标尺，其具有原点检测图案和与所述原点检测图案相逆的逆原点检测图案，其中，在所述原点检测标尺的长度测量方向上，所述逆原点检测图案具有相对于所述原点检测图案呈相逆配置的发光部和遮光部；
光源，用于对所述原点检测标尺发射光；
插在所述原点检测标尺的所述光源侧的光源栅格，其中所述光源栅格具有与所述原点检测图案和所述逆原点检测图案相对应的第一光源栅格图案；以及
光接收器，用于从所述原点检测标尺检测光，
其中，所述原点检测图案、所述逆原点检测图案和所述第一光源栅格图案各自包括：
基准栅格图案，其中发光部和遮光部以间距P重复形成在长度测量方向上；以及
多个栅格图案，其中所述发光部和所述遮光部以2n×P为间距重复形成在所述长度测量方向上，其中，n＝0，1，2，3…，
在所述原点检测图案、所述逆原点检测图案和所述第一光源栅格图案中，设置在相对于所述基准栅格图案的相同位置的所述栅格图案具有相等的间距，
在所述原点检测图案和所述第一光源栅格图案中的一个中，所述发光部和所述遮光部之间的边界位于所述基准栅格图案和所述栅格图案的长度测量方向中心，
在所述原点检测图案和所述第一光源栅格图案中的另一个中，以使得所述发光部和所述遮光部其中之一的中心位于所述基准栅格图案和所述栅格图案的长度测量方向中心的方式来配置所述发光部和所述遮光部，
在所述原点检测标尺中，具有所述原点检测图案和所述逆原点检测图案的至少两组被配置为在与所述第一光源栅格图案的平面平行且与所述长度测量方向垂直的第一方向上对齐，其中所述原点检测图案和所述逆原点检测图案被配置为与所述原点检测标尺的所述长度测量方向垂直并且在所述第一方向上对齐，以及
所述光接收器包括第一光接收元件阵列和第二光接收元件阵列，其中，在所述第一光接收元件阵列中，与所述第一光源栅格图案的发光部具有相同形状的多个光接收元件被配置在与所述第一光源栅格图案的发光部相对应的位置，并且在所述第二光接收元件阵列中，与所述第一光源栅格图案的遮光部具有相同形状的多个光接收元件被配置在与所述第一光源栅格图案的遮光部相对应的位置。
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