CN107044861A - 光电式编码器 - Google Patents

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Abstract

光电式编码器(1)具备标尺(2)和检测头(3)，该检测头(3)具有发光部(4)、索引(5)以及检测部(6)。索引(5)具备：第一索引部(50)，其由沿标尺2的长边方向以规定间距交替地并列设置的衍射部与非衍射部构成；以及第二索引部(51)，其由以第一索引部(50)的两倍的间距交替地并列设置的衍射部与非衍射部构成。标尺(2)包含第一图案部(20)和第二图案部(21)而构成，该第一图案部(20)由沿标尺(2)的长边方向以规定间距交替地并列设置的衍射部与非衍射部构成，该第二图案部(21)由配置成方格状的衍射部与非衍射部构成。

Description

光电式编码器
技术领域
本发明涉及光电式编码器。
背景技术
以往，已知如下一种光电式编码器，其具备有着标尺图案的标尺、以及沿标尺移动并且检测与标尺的相对移动量的检测头。检测头具有朝向标尺照射光的发光部、以及将检测出利用标尺衍射而生成的干涉条纹并输出电信号的检测部，基于从检测部输出的电信号计算相对移动量。
作为这种光电式编码器的相对移动量的检测方式，已知有增量(INC)方式和绝对(ABS)方式。INC方式是如下方式：连续地检测出设于标尺的一定间距的增量(INC)图案，对通过的INC图案的刻度的数量进行递增计数或者递减计数，由此检测出相对位置。ABS方式是如下方式：在适当地时刻检测随机地设于标尺的绝对(ABS)图案，并对ABS图案进行分析，由此检测出绝对位置。
光电式编码器使用INC方式或者ABS方式中的某一个方式，或使用并列设置有INC图案与ABS图案的标尺的INC·ABS并用方式。但是，在INC·ABS并用方式中，分别使用不同的检测部对沿标尺的短边方向并列设置的INC图案与ABS图案进行检测，因此在检测头的姿势偏移了情况下、或标尺具有波纹的情况下，存在由检测部检测的位置信息产生误差这一问题。因此，提出了使用在一系列的标尺图案中组合有INC图案与ABS图案而成的混合的INC·ABS合并标尺图案的位置编码器(光电式编码器)(例如，参照日本专利4008356号公报)。
发明内容
然而，在记载于日本专利4008356号的以往的使用了INC·ABS合并标尺图案的光电式编码器中，INC图案为了与ABS图案合并而成为稀疏的状态，并非以规定间距连续的一系列的INC图案。因此，通过INC图案检测出的增量(INC)信号成为稀疏状态的不完全的信号，与使用不稀疏的状态的INC图案相比，检测出的INC信号存在缺失，因此存在精度恶化、光电式编码器的检测精度降低这一问题。
本发明的目的在于，提供一种能够减少INC图案与ABS图案的位置信息的误差，并且能够通过检测出无信号缺失的INC信号来提高检测精度的光电式编码器。
本发明的光电式编码器用于根据具有标尺图案的标尺与检测头的相对移动量取得位置信息，其特征在于，所述光电式编码器具备：发光部，其照射光；索引，其使来自所述发光部的光朝向所述标尺衍射；以及检测部，其检测出经由所述索引以及所述标尺生成的干涉条纹，并输出电信号；所述索引具备：第一索引部，其由沿所述标尺的长边方向以规定间距交替地并列设置的衍射部以及非衍射部构成；以及第二索引部，其由以所述第一索引部的两倍的间距交替地并列设置的衍射部以及非衍射部构成；所述标尺图案具备：第一图案部，其由沿所述标尺的长边方向以规定间距交替地并列设置的衍射部以及非衍射部构成；以及第二图案部，其由沿所述标尺的长边方向以规定间距配置成方格状的衍射部以及非衍射部构成；并且，所述第一图案部与所述第二图案部沿所述标尺的长边方向交替地并列设置，所述检测部通过由所述第一索引部、所述第一图案部以及所述第二图案部生成的干涉条纹检测增量信号，通过由所述第二索引部、所述第一图案部以及所述第二图案部生成的干涉条纹检测绝对信号。
这里，衍射指的是光在被障碍物遮挡时以绕过障碍物的方式传播的现象。具有实现该现象的衍射部与非衍射部的衍射光栅存在：透过型，即，使经由衍射部与非衍射部使照射的光透过而成的光以任意的角度衍射；以及反射型，即，使经由衍射部与非衍射部使照射的光反射而成的光以任意的角度衍射。
根据本发明，通过经由规定间距和规定间距的两倍的间距这两种索引部、以及交替地并列设置有具有不同的排列图案的两种图案部的一系列的标尺图案，使来自发光部的光衍射，进而生成干涉条纹，由此能够检测增量(INC)信号与绝对(ABS)信号。
在本发明中，由于检测出的INC信号作为无缺失的状态的一个INC信号被检测出，因此即使在一系列的标尺图案中将INC图案与ABS图案合并地配置，也能够提高位置信息的检测精度。另外，由于也能够同时获得ABS信号，因此能够检测除更准确的位置信息，能够实现所检测的位置信息的精度提高。
而且，即使在检测头的姿势偏离标尺的情况下、或标尺存在波纹的情况下，也能够减少以往因分别读取所产生的位置信息的误差，因此检测部能够检测出稳定的位置信息。
另外，通常，在光电式编码器中，使用透镜光学系统而从各图案检测信号，但本发明是能够不使用透镜等而实现的结构，因此能够以较少的部件数量构成光电式编码器，能够实现成本减少、小型化。
此时，在本发明的光电式编码器中，优选的是，所述第一图案部与所述第二图案部以沿着所述标尺的长边方向的相互的长度成为M序列码的方式并列设置。
一般来说，在生成ABS信号的ABS图案中使用了格雷码。格雷码是被称作交流二进制符号二进制的一种，具有若比较相邻的数值的代码则变化的比特始终限制在一个位置的特征。作为具有与该格雷码同等的分辨率的代码，具有基于作为伪随机码的一部分的M序列码的排列图案。
M序列码由2的n次方减1个0或者1的编码形成，并且是设为n个连续的编码的组合全部不同的编码串的图案。检测部通过读取n个连续的被设为0或者1的编码，能够从M序列码的排列图案中检测出绝对位置。
因此，通过将第一图案部与第二图案部以沿标尺的长边方向使相互的长度成为M序列码的方式的方式排列，能够将根据该排列而显现的ABS信号作为0或者1编码并运算，因此能够计算出更详细的位置信息。
此时，优选的是，所述第一索引部与所述第二索引部沿所述标尺的短边方向并列设置。
通过设为这种结构，与沿标尺的长边方向并列设置的情况相比，索引能够缩短标尺的长边方向的长度，因此能够实现成本减少、小型化。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的光电式编码器的立体图。
图2表示所述光电式编码器的标尺。
图3表示所述光电式编码器的索引。
图4A是表示通过标尺2与第一索引部50生成INC信号7的图。图4B是表示通过标尺2与第二索引部51生成ABS信号8的图。
图5A表示索引5中的第一索引部50。图5B表示标尺2中的第二图案部21。图5C表示基于图5A以及图5B的A－A剖面中的第二图案部21与第一索引部50的光电式编码器1的作用。
图6A表示索引5中的第二索引部51。图6B表示第二图案部21。图6C表示基于图6A以及图6B的B－B剖面中的第二图案部21与第二索引部51的光电式编码器1的作用。
图7是表示本发明的第二实施方式的光电式编码器的立体图。
图8表示所述光电式编码器的标尺。
图9是表示本发明的第3实施方式的光电式编码器的立体图。
图10表示所述光电式编码器的索引。
图11表示本发明的各实施方式的光电式编码器的索引的变形例。
图12表示本发明的各实施方式的光电式编码器的标尺图案的变形例。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下，基于附图说明本发明的第一实施方式。
在各图中，将标尺的长边方向作为X方向、将短边方向作为Y方向、将高度方向作为Z方向来表示，以下，仅作为X方向、Y方向、Z方向来进行说明。
图1是表示本发明的第一实施方式的光电式编码器的立体图。
光电式编码器1具备纵长状的标尺2、以及沿标尺2移动并且用于根据与标尺2之间的相对移动量取得位置信息的检测头3。
检测头3具备照射光的发光部4、使来自发光部4的光朝向标尺2衍射的索引5、和检测出经由标尺2以及索引5生成的干涉条纹并输出电信号的检测部6。具备它们的检测头3被设为能够相对于标尺2沿X方向一体地进退。
标尺2由能够使来自发光部4的光透光的例如玻璃等的透光部件形成，在标尺2的一个面设有透过型的衍射光栅。在透过型的衍射光栅中，衍射部是透过部，非衍射部是非透过部。设于标尺2的一个面的透过型的衍射光栅沿X方向交替配置地设有：第一图案部20，其由沿X方向以规定间距P交替并列设置的透过部以及非透过部构成；以及第二图案部21，其沿X方向以规定间距配置成方格状的透过部以及非透过部构成。
发光部4例如使用有LED(Light Emitting Diode)。此外，发光部4并不局限于LED，也可以使用任意的光源。另外，发光部4为了向标尺2以及索引5照射光而以适当的角度设置。
索引5由能够使来自发光部4的光透光的例如玻璃等的透光部件形成，并在标尺2的Z方向一侧(上方)以与标尺2重叠的方式相向地设置。而且，在索引5的一面设有透过型的衍射光栅。具体而言，设有由沿X方向以规定间距交替地并列设置透过部以及非透过部构成的第一索引部50、以及由以第一索引部50的两倍的间距交替地并列设置的透过部以及非透过部构成的第二索引部51，第一索引部50与第二索引部51沿索引5的Y方向并列设置。
检测部6使用了PDA(Photo Diode Array)，并在标尺2的Z方向另一侧(下方)以与标尺2重叠的方式相向地设置。即，索引5与检测部6隔着标尺2以相互重叠的方式相向地设置，并且分别设置于距标尺2的距离为相同的位置。
PDA是具有能够一次测定多个干涉条纹的性质的检测器。此外，检测部6并不局限于PDA，也可以使用PSD(Position Sensitive Detector)、CCD(Charge-Coupled Device)等任意的检测器。
检测部6通过由第一索引部50、第一图案部20以及第二图案部21生成的干涉条纹检测出INC信号，并通过由第二索引部51、第一图案部20以及第二图案部21生成的干涉条纹检测出ABS信号。通过检测部6检测出的INC信号以及ABS信号被未图示的微机等进行分析，并作为位置信息显示于未图示的显示部。
通过以上那种标尺2和具备发光部4、索引5以及检测部6的检测头3构成了本发明的光电式编码器1。
图2是表示所述光电式编码器的标尺的图。
如图2所示，标尺2具有第一图案部20与第二图案部21在X方向上交替配置的标尺图案而构成。这些第一图案部20与第二图案部21沿X方向使相互的长度排列成M序列码。
第一图案部20具有在X方向上交替地配置的透过部20a与非透过部20b。透过部20a与非透过部20b在X方向上以规定间距P配置，非透过部20b的X方向的长度被设定为P/2。
第二图案部21具有配置为方格状的透过部21a与非透过部21b。透过部21a与非透过部21b在X方向上以规定间距P配置，在Y方向以间距Q配置。另外，非透过部21b的X方向的长度被设定为P/2，Y方向的长度被设定为Q/2。Y方向的间距Q可以设为与X方向的规定间距P相同，由此使非透过部21b形成为正方形，也可以比规定间距P大，由此使非透过部21b形成为在Y方向上较长的长方形，还可以比规定间距P小，由此使非透过部21b形成为在X方向上较长的长方形。
图3是表示所述光电式编码器的索引的图。
如图3所示，索引5具有第一索引部50与第二索引部51，第一索引部50与第二索引部51沿索引5的Y方向并列设置。
第一索引部50具有沿X方向交替地配置的透过部50a与非透过部50b。透过部50a与非透过部50b在X方向上以规定间距P配置，非透过部50b的X方向的长度被设定为P/2。
第二索引部51具有沿X方向交替地配置的透过部51a与非透过部51b。透过部51a与非透过部51b在X方向上以规定间距P的两倍的间距即规定间距2P配置，非透过部51b的X方向的长度被设定为P。
这里，标尺2的第一图案部20以及第二图案部21(参照图2)与索引5的第一索引部50的各自的透过部20a、21a、50a以及非透过部20b、21b、50b的X方向的规定间距P被设定为相同。即，透过部20a、21a、50a以及非透过部20b、21b、50b的X方向的长度被设定为相同的P/2。
图4A以及图4B是说明利用所述光电式编码器检测的信号的图。
具体而言，图4A是表示通过标尺2与第一索引部50生成INC信号7的图，图4B是表示通过标尺2与第二索引部51生成ABS信号8的图。
如图4A所示，INC信号7通过标尺2与第一索引部50生成，并被检测部6(参照图1)检测出。
首先，来自发光部4的光经由索引5中的第一索引部50的透过部50a与非透过部50b照射到标尺2(参照图3)。然后，透过了第一索引部50的透过部50a的光经由标尺2中的第一图案部20的透过部20a与非透过部20b生成干涉条纹(参照图2)。检测部6从生成的干涉条纹检测出信号70。
接下来，来自发光部4的光经由索引5中的第一索引部50的透过部50a与非透过部50b照射到标尺2。然后，透过了第一索引部50的透过部50a的光经由标尺2中的第二图案部21的透过部21a与非透过部21b而生成干涉条纹(参照图2)。检测部6从生成的干涉条纹检测出信号71。
由于由检测部6检测出的信号70、71是相同周期且相同相位的信号，因此相互重合而生成一个信号。因此，光电式编码器1能够通过用未图示的微机等分析来检测INC信号7。
如图4B所示，ABS信号8通过标尺2与第二索引部51生成，并由检测部6(参照图1)检测。
首先，来自发光部4的光经由索引5中的第二索引部51的透过部51a与非透过部51b照射到标尺2(参照图3)。然后，透过了第二索引部51的透过部51a的光经由标尺2中的第一图案部20的透过部20a与非透过部20b生成干涉条纹(参照图2)。检测部6从生成的干涉条纹中检测信号80。
接下来，来自发光部4的光经由索引5中的第二索引部51的透过部51a与非透过部51b照射到标尺2。然后，透过了第二索引部51的透过部51a的光经由标尺2中的第二图案部21的透过部21a与非透过部21b生成干涉条纹(参照图2)。检测部6从生成的干涉条纹中检测相位偏离了180°的相同的周期的多个信号。该相位偏离了180°的相同的周期的多个信号的信号彼此将相互的信号相抵消，因此检测部6不能检测信号。因此，检测部6检测出无信号81。
以下，参照图5以及图6，对基于标尺2中的具有方格状的图案的第二图案部21与索引5的光电式编码器1的作用进行说明。
图5A～图5C以及图6A～图6C是表示光电式编码器1的标尺2与索引5的作用的图。
在图5A中示出了索引5中的第一索引部50。在图5B中示出了标尺2中的第二图案部21。中的图5C中示出了图5A以及图5B的A－A剖面上的第二图案部21与第一索引部50所带来的光电式编码器1的作用。
图5A所示的第一索引部50沿标尺2的X方向以规定间距P交替地配置有透过部50a与非透过部50b。图5B所示的第二图案部21以方格状配置有透过部21a、22a以及非透过部21b、22b，这些透过部21a、22a以及非透过部21b、22b分别沿X方向以规定间距P配置，并且在相互标尺2的Y方向上并列设置，并且彼此在X方向上偏离1/2周期地配置。
如图5C所示，以规定间距P配置有X方向的长度P/2的非透过部50b的第一索引部50使来自发光部4的光衍射，并使衍射后的光朝向第二图案部21透过。第二图案部21通过透过部21a与非透过部21b使来自发光部4的光衍射，衍射后的光向实线箭头的方向行进，成为干涉条纹，该干涉条纹作为信号S1被未图示的检测部6检测出。
另外，通过第二图案部21的透过部22a与非透过部22b衍射的来自发光部4的光向双点划线箭头的方向行进，成为干涉条纹，该干涉条纹作为信号S2被检测部6检测出。因此，通过检测部6从干涉条纹中检测相同的相位且相同的周期的多个信号S1、S2，由于这些信号S1、S2是相同的相位且相同的周期的信号，因此信号S1、S2重合，如图4A所示那样作为信号71被检测出。
在图6A中示出了索引5中的第二索引部51。在图6B中示出了第二图案部21。在图6C中示出了图6A以及图6B的B－B剖面上的第二图案部21与第二索引部51所带来的光电式编码器1的作用。
图6A所示的第二索引部51沿标尺2的X方向以规定间距P的两倍的间距即规定间距2P交替地配置有透过部51a与非透过部51b。图6B所示的第二图案部21与图5B所示的第二图案部21相同。
如图6C所示，以规定间距2P配置有X方向的长度P的非透过部51b的第二索引部51使来自发光部4的光衍射，并使衍射后的光朝向第二图案部21透过。第二图案部21通过透过部21a与非透过部21b使来自发光部4的光衍射，衍射后的光向实线箭头的方向行进，成为干涉条纹，该干涉条纹作为信号S3被未图示的检测部6检测。
另外，通过第二图案部21的透过部22a与非透过部22b衍射的来自发光部4的光向双点划线箭头的方向行进，成为干涉条纹，该干涉条纹作为信号S4被检测部6检测出。因此，通过检测部6从干涉条纹中检测出相同的周期且相位相差180°的两种信号S3、S4，这两种信号S3、S4为相同的周期且相位相差180°，因此相互抵消，检测部6如图4B所示那样检测出无信号81。
通过以上那样的作用，如图4B所示，使得检测部6检测出信号80与无信号81。这里，由于第一图案部20与第二图案部21配置成M序列码的排列图案，因此检测出的信号80与无信号81能够通过用未图示的微机等分析来检测出ABS信号8。
根据这样的本实施方式，能够起到以下的作用·效果。
(1)光电式编码器1使来自发光部4的光透过索引5，并使透过了索引5的光进一步透过标尺2，由此生成干涉条纹，从生成的干涉条纹中检测出的INC信号7被作为没有缺失的状态的一个INC信号7而检测出，因此即使在一系列的标尺图案中将INC图案与ABS图案合并地配置，也能够提高位置信息的检测精度。
(2)另外，由于能够与INC信号7同时地也获得ABS信号8，因此能够检测出更准确的位置信息，能够实现所检测的位置信息的精度提高。
(3)而且，即使在检测头3的姿势偏离标尺2的情况下、或标尺2具有波纹的情况下，通过使标尺2在一系列的标尺图案中具备第一图案部20与第二图案部21，能够减少因分别读取INC图案与ABS图案而产生的位置信息的误差。因此，检测部6能够进行稳定的位置信息的检测。
(4)光电式编码器1能够通过使用标尺2以及索引5从而不使用透镜等地来实现，因此能够以较少的部件数量构成光电式编码器1，能够实现成本减少、小型化。
(5)通过将标尺2的第一图案部20与第二图案部21以沿X方向使相互的长度成为M序列码的方式配置，能够使根据该排列而显现的ABS信号作为0或者1编码并运算，由此能够计算出更详细的位置信息。
(6)在索引5中，第一索引部50与第二索引部51沿Y方向并列设置，由此与沿X方向并列设置的情况相比，索引5能够缩短标尺2的X方向的长度，因此能够实现成本减少、小型化。
〔第二实施方式〕
以下，基于附图说明本发明的第二实施方式。
在所述第一实施方式中，标尺2以及索引5设有透过型的衍射光栅，但也可以在标尺2设有反射型的衍射光栅，并在索引5设有透过型的衍射光栅。
图7是表示本发明的第二实施方式的光电式编码器的立体图。
光电式编码器1A具备纵长状的标尺2A、以及沿标尺2A移动并且用于根据与标尺2A之间的相对移动量取得位置信息的检测头3A。
检测头3A具备照射光的发光部4、使来自发光部4的光朝向标尺2A透过的索引5、和检测出经由标尺2A以及索引5生成的干涉条纹并输出电信号的检测部6。具备它们的检测头3A被设为能够相对于标尺2A在X方向上一体地进退。
标尺2A由在能够反射来自发光部4的光的例如一个面上涂覆有金属的玻璃等的部件形成，在标尺2A的一个面设有反射型的衍射光栅。反射型的衍射光栅中的衍射部是反射部，非衍射部是非反射部。设于标尺2A的一个面的反射型的衍射光栅被设为，沿X方向交替地配置有第一图案部20A和第二图案部21A，该第一图案部20A由沿X方向以规定间距P交替地并列设置的反射部以及非反射部构成，该第二图案部21A由沿X方向以规定间距配置为方格状的反射部以及非反射部构成。
发光部4与索引5和图1所示的发光部4与索引5相同，但发光部4为了使照射的光反射于标尺2A而以适当的角度设置。
检测部6在标尺2A的Z方向一侧(上方)被设为与标尺2A相向。即，索引5与检测部6在标尺2A的Z方向一侧(上方)的X方向上并列设置，并且分别设置于距标尺2A的距离相同的位置。
检测部6通过由第一索引部50、第一图案部20A以及第二图案部21A生成的干涉条纹检测出INC信号，并通过由第二索引部51、第一图案部20A以及第二图案部21A生成的干涉条纹检测出ABS信号。通过检测部6检测出的INC信号以及ABS信号用未图示的微机等分析，并作为位置信息显示于未图示的显示部。
通过以上那样的标尺2A和具备发光部4、索引5以及检测部6的检测头3A构成了本发明的光电式编码器1A。
图8是表示第二实施方式的光电式编码器的标尺的图。
如图8所示，具有反射型的衍射光栅的标尺2A构成为，具有沿X方向交替地配置有第一图案部20A与第二图案部21A的标尺图案。这些第一图案部20A与第二图案部21A的相互的长度沿X方向排列成M序列码。
第一图案部20A具有沿X方向交替地配置的反射部20c与非反射部20d。反射部20c与非反射部20d沿X方向以规定间距P配置，非反射部20d的X方向的长度被设定为P/2。
第二图案部21A具有配置为方格状的反射部21c与非反射部21d。反射部21c与非反射部21d在X方向上以规定间距P配置，在Y方向上以间距Q配置。另外，非反射部21d的X方向的长度被设定为P/2，Y方向的长度被设定为Q/2。Y方向的间距Q既可以被设为与X方向的规定间距P相同，由此使非反射部21d形成为正方形，也可以比规定间距P大，由此使非反射部21d形成为在Y方向上较长的长方形，还可以比规定间距P小，由此使非反射部21d形成为在X方向上较长的长方形。
这里，对于标尺2A的第一图案部20A以及第二图案部21A、索引5的第一索引部50(参照图3)，将反射部20c、21c和透过部50a以及非反射部20d、21d和非透过部50b的X方向的长度设定为相同的P/2。
通过这种结构，来自发光部4的光透过第一索引部50，因透过而衍射的光照射到具有反射型的衍射光栅的标尺2A的第一图案部20A与第二图案部21A。照射的光在第一图案部20A与第二图案部21A反射，因反射而衍射的光作为干涉条纹照射到检测部6，检测部6从干涉条纹检测出INC信号7(参照图4A)。
另外，来自发光部4的光透过第二索引部51，因透过而衍射的光照射到具有反射型的衍射光栅的标尺2A的第一图案部20A与第二图案部21A。照射的光在第一图案部20A与第二图案部21A反射，因反射而衍射的光作为干涉条纹照射到检测部6，检测部6从干涉条纹检测出ABS信号8(参照图4B)。
根据这样的本实施方式，除了能够起到与所述实施方式的(2)～(6)相同的作用·效果之外，还能够起到以下的作用·效果。
(7)光电式编码器1A使来自发光部4的光透过索引5，并使透过了索引5的光反射到标尺2A，从而生成干涉条纹，从生成的干涉条纹检测出的INC信号7作为无缺失状态的一个INC信号7被检测出，因此即使在一系列的标尺图案中将INC图案与ABS图案合并地配置，也能够提高位置信息的检测精度。
〔第3实施方式〕
以下，基于附图说明本发明的第3实施方式。
在所述第二实施方式中，在标尺2A设有反射型的衍射光栅，在索引5设有透过型的衍射光栅，但也可以在标尺2设有透过型的衍射光栅，在索引5设有反射型的衍射光栅。
图9是表示本发明的第3实施方式的光电式编码器的立体图。
光电式编码器1B具备纵长状的标尺2、以及沿标尺2移动并且用于根据与标尺2之间的相对移动量取得位置信息的检测头3B。
检测头3B具备照射光的发光部4、使来自发光部4的光朝向标尺2反射的索引5B、和检测出经由标尺2以及索引5B生成的干涉条纹并输出电信号的检测部6。具备它们的检测头3B被设为能够相对于标尺2在X方向上一体地进退。
标尺2与发光部4和图1所示的标尺2与发光部4相同，发光部4为了使照射的光反射于索引5B而以适当的角度设置。
索引5B由在能够反射来自发光部4的光的例如一个面上涂覆有金属的玻璃等的部件形成，在标尺2的Z方向另一侧(下方)与标尺2相向地设置。而且，在索引5B的一个面设有反射型的衍射光栅。反射型的衍射光栅中的衍射部是反射部，非衍射部是非反射部。设于索引5B的一个面的反射型的衍射光栅设有由沿X方向以规定间距交替地并列设置的反射部以及非反射部构成的第一索引部50B、以及由以第一索引部50B的两倍的间距交替地并列设置的反射部以及非反射部构成的第二索引部51B，第一索引部50B与第二索引部51B在索引5B的Y方向上并列设置。
检测部6在标尺2的Z方向一侧(上方)与标尺2相向地设置。即，索引5B与检测部6隔着标尺2相互相向地设置，并且分别设置于距标尺2的距离相同的位置。
检测部6通过由第一索引部50B、第一图案部20以及第二图案部21生成的干涉条纹检测出INC信号，并通过由第二索引部51B、第一图案部20以及第二图案部21生成的干涉条纹检测出ABS信号。通过检测部6检测出的INC信号以及ABS信号用未图示的微机等分析，并作为位置信息显示于未图示的显示部。
通过以上那样的标尺2和具备发光部4、索引5B以及检测部6的检测头3B构成了本发明的光电式编码器1B。
图10是表示第3实施方式的光电式编码器的索引的图。
如图10所示，索引5B具有第一索引部50B与第二索引部51B，第一索引部50B与第二索引部51B沿索引5B的Y方向并列设置。
第一索引部50B具有沿X方向交替地配置的反射部50c与非反射部50d。反射部50c与非反射部50d沿X方向以规定间距P配置，非反射部50d的X方向的长度被设定为P/2。
第二索引部51B具有沿X方向交替地配置的反射部51c与非反射部51d。反射部51c与非反射部51d沿X方向以作为规定间距P的两倍的间距的规定间距2P配置，非反射部51d的X方向的长度被设定为P。
这里，关于标尺2的第一图案部20以及第二图案部21(参照图2)与索引5B的第一索引部50B，将各自的透过部20a、21a与反射部50c、以及非透过部20b、21b与非反射部50d的X方向的规定间距P设定为相同。即，透过部20a、21a与反射部50c、以及非透过部20b、21b与非反射部50d的X方向的长度被设定为相同的P/2。
通过这种结构，来自发光部4的光被具有反射型的衍射光栅的第一索引部50B反射，通过反射而衍射的光照射到标尺2的第一图案部20与第二图案部21。照射的光透过第一图案部20与第二图案部21，因透过而衍射的光作为干涉条纹照射到检测部6，检测部6从干涉条纹中检测出INC信号7(参照图4A)。
另外，来自发光部4的光被具有反射型的衍射光栅的第二索引部51B反射，通过反射而衍射的光照射到标尺2的第一图案部20与第二图案部21。照射的光透过第一图案部20与第二图案部21，因透过而衍射的光作为干涉条纹照射到检测部6，检测部6从干涉条纹中检测出ABS信号8(参照图4B)。
根据这样的本实施方式，除了能够起到与所述实施方式的(2)～(6)相同的作用·效果之外，还能够起到以下的作用·效果。
(8)光电式编码器1B使来自发光部4的光在索引5B反射，并使在索引5B反射后的光透过标尺2，从而生成干涉条纹，从生成的干涉条纹检测出的INC信号7作为无缺失状态的一个INC信号7被检测出，因此即使在一系列的标尺图案中将INC图案与ABS图案合并地配置，也能够提高位置信息的检测精度。
〔实施方式的变形〕
此外，本发明并不限定于所述各实施方式，在能够实现本发明的目的范围内的变形、改进等也包含在本发明中。
例如，在所述各实施方式中，索引5、5B中的第一索引部50、50B与第二索引部51、51B沿Y方向并列设置，但也可以如图11所示，对于具有由衍射部51e(透过部或者反射部)与非衍射部51f(非透过部或者非反射部)构成的第一索引部50C以及第二索引部51C的索引5C，使第一索引部50C与第二索引部51C在X方向排列。此外，在图11中，在X方向的左侧配置有第一索引部50C，在其右侧配置有第二索引部51C，但也可以在X方向的左侧配置有第二索引部51C，在其右侧配置有第一索引部50C。即使在第一索引部50C与第二索引部51C如此沿标尺2、2A的长边方向并列设置的情况下，由于各索引部50C、51C所对应的检测部6的检测位置被确定，因此也能够通过适当地对检测出的干涉条纹进行运算来检测INC信号7与ABS信号8。
另外，在所述各实施方式中，使标尺2、2A中的第二图案部21的非透过部21b、第二图案部21A的非反射部21d为矩形，但该形状并不局限于矩形，也可以是任意的形状。例如，也可以如图12所示，对于具有透过型或者反射型中的某一方的衍射光栅的第二图案部21C，以圆形状形成非衍射部21f。另外，也可以将衍射部21e形成为圆形状。即，第二图案部21C的衍射部21e与非衍射部21f只要相互在X、Y方向上配置为方格状即可，衍射部21e以及非衍射部21f的各个形状不被特别地限定，除了矩形状、圆形状之外，也能够选择椭圆形状或任意的多边形状等适当的形状。
在所述各实施方式中，标尺2、2A的第一图案部20、20A与第二图案部21、21A以M序列码的排列图案配置，但并不局限于此，只要以伪随机排列等的任意的排列图案排列即可。即，只要能够基于第一图案部20、20A与第二图案部21、21A的排列，从各自的干涉条纹的图案中检测出ABS信号即可，作为排列图案能够任意地设定。
在所述第二实施方式中，将检测头3A的索引5与检测部6沿X方向并列设置，但也可以将索引5与检测部6沿Y方向并列设置。
如以上那样，可利用于能够减少INC图案与ABS图案的位置信息的误差、并且能够通过检测出无信号缺失的INC信号来提高检测精度的光电式编码器。

Claims (4)

1.一种光电式编码器，用于根据具有标尺图案的标尺与检测头的相对移动量取得位置信息，其特征在于，所述光电式编码器具备：
发光部，其照射光；
索引，其使来自所述发光部的光朝向所述标尺衍射；以及
检测部，其检测出经由所述索引以及所述标尺生成的干涉条纹，并输出电信号；
所述索引具备：
第一索引部，其由沿所述标尺的长边方向以规定间距交替地并列设置的衍射部以及非衍射部构成；以及
第二索引部，其由以所述第一索引部的两倍的间距交替地并列设置的衍射部以及非衍射部构成；
所述标尺图案具备：
第一图案部，其由沿所述标尺的长边方向以规定间距交替地并列设置的衍射部以及非衍射部构成；以及
第二图案部，其由沿所述标尺的长边方向以规定间距配置成方格状的衍射部以及非衍射部构成；并且，
所述第一图案部与所述第二图案部沿所述标尺的长边方向交替地并列设置，
所述检测部通过由所述第一索引部、所述第一图案部以及所述第二图案部生成的干涉条纹检测增量信号，
通过由所述第二索引部、所述第一图案部以及所述第二图案部生成的干涉条纹检测绝对信号。
2.根据权利要求1所述的光电式编码器，其特征在于，
所述第一图案部与所述第二图案部以沿着所述标尺的长边方向的相互的长度成为M序列码的方式并列设置。
3.根据权利要求1所述的光电式编码器，其特征在于，
所述第一索引部与所述第二索引部沿所述标尺的短边方向并列设置。
4.根据权利要求2所述的光电式编码器，其特征在于，
所述第一索引部与所述第二索引部沿所述标尺的短边方向并列设置。
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