CN107228685A - 光电编码器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光电编码器。标尺沿长度测量方向设置有按照伪随机码序列的2级代码图案。所述2级代码图案中的各个代码表示代码“1”或“0”，各个代码包括2位，并且2位中的各个位是L或H。通过作为L和H的组合的A图案来表现代码“1”，并且通过作为L和L的组合的B图案或者通过作为H和H的组合的C图案来表现代码“0”。当代码“0”连续时，交替使用B图案和C图案。该标尺通用于反射型编码器或者透过型编码器。检测头部包括根据需要对所述标尺的检测图像进行反转处理的反转处理单元。

Description

光电编码器

技术领域

本发明涉及一种位置检测设备，尤其涉及一种光电编码器。

背景技术

光电编码器已被广泛用作为精密长度测量装置和精密位置检测器(例如，JP5553669 B)。

光电编码器包括标尺和被设置成可在长度测量方向上沿标尺相对移动的检测头部。

在标尺上设置明暗图案。图1示出标尺20。如图1所示，通过在玻璃基板21上配置预定图案化的铬膜22来形成标尺图案。

光电编码器具有反射型和透过型两种类型。

在反射型光电编码器中，光源和光接收部被设置在标尺的同一侧，并且光接收部接收标尺所反射的光的明暗图案。在透过型光电编码器中，光源和光接收部被设置在标尺的两侧，并且光接收部接收透过标尺的光的明暗图案。

反射型光电编码器中的构成元件的配置不同于透过型光电编码器中的构成元件的配置，因而使得产品在外形大小和形状上有所不同。根据光电编码器的用途或者安装空间，适当选择反射型光电编码器或者透过型光电编码器。

发明内容

反射型光电编码器和透过型光电编码器大体具有共通的检测原理。也就是说，基于接收光的明暗图案来计算标尺上的相对位置或者绝对位置。因此，看似仅通过改变部件的配置就可使得大部分主要结构部件在透过型和反射型中通用。然而，这些主要结构部件在透过型和反射型中两者不能通用。通过例子说明其中原因。

假定使用图1的标尺20作为反射型光电编码器100的标尺20(参考图2A)。标尺20被称为绝对式(ABS)检测标尺，并且具有随机配置代码“1”和代码“0”的标尺图案。在代码“1”处设置铬膜22，并且在作为玻璃部21的代码“0”处不设置铬膜。在这种情况下，利用光照射标尺20，该光通过铬膜22被反射，并且透过玻璃部21。因此，当在光接收部接收到标尺20所反射的光时，获得铬膜22的一部分是明部分、并且玻璃部21的一部分是暗部分的明暗图像图案(参考图2B)。图2B示出在光接收部的光接收面上所形成的明暗图像图案的示例。利用适当阈值二值化该图案(图2C)，并且进一步将该图案转换成代码“1”和“0”的代码串(图2D)。通过利用计算单元进行计算处理(例如，模式匹配等)，根据该代码串可以计算标尺上的位置。

这里，假定如图3A所示，污物30粘附至标尺20的玻璃部21的一部分，或者玻璃部21的一部分有划痕。假定在本说明书中，铬膜22相对更加稳定，并且具有高于玻璃部21的防污效果。自然，明部分或暗部分中哪一部分更易缺损，这取决于标尺的材料等，并且在本说明书的最后说明这一点。

如果如图3A所示，污物30粘附标尺20的玻璃部21的一部分，则如图3B所示，玻璃部21原本是暗部分，并且明暗图像图案几乎不受影响。

这里，假定使用图1的标尺20作为透过型光电编码器的标尺(参考图4A)。在这种情况下，当利用光照射标尺20时，铬膜22是非透过部，并且玻璃部21是光透过部。因此，当在光接收部接收到透过标尺20的光时，获得铬膜22的一部分是暗部分、并且玻璃部21的一部分是明部分的明暗图像图案(参考图4B)。换句话说，与反射型相比，透过型的明暗图像中的明部分和暗部分被反转。如果想要标尺和电路(计算单元)通用于反射型光电编码器和透过型光电编码器，则必须在中途进行反转处理。

也就是说，图4B的接收光图像图案被反转成图4C的图案。因此，二值化(图4D)、编码(图4E)和计算处理中的图案与反射型光电编码器中的完全相同。

顺便提及，假定如图5A所示，污物30粘附至标尺20的玻璃部21的一部分，或者玻璃部21的一部分有划痕。然后，透过光的图像图案部分地缺损(参考图5B)。假定以上述方式对图像图案进行反转处理(图5C)、二值化(图5D)、编码(图5E)。此时，图像图案包括反射型的情况下不会存在的、污物30部分处的代码错误。该代码错误影响计算处理(例如，模式匹配等)，因此这意为与反射型相比，透过型对于污物更加敏感。

考虑到实际产品，在反射型或者透过型中要求同等性能，并且不期望与反射型相比，透过型对于污物相对更加敏感。因此，在透过型中进行反转处理以使得电路(计算单元)在反射型和透过型中通用，这是不期望的。如果电路(计算单元)是通用的，则如例如图6A和6B的例子那样，必须反转标尺图案本身。考虑到此点，标尺和电路(计算单元)不能同时通用于反射型光电编码器和透过型光电编码器。因此，必须管理大量部件，这极大影响了光电编码器的成本。

本发明的目的是使得标尺和电路(计算单元)通用于反射型光电编码器和透过型光电编码器两者，并且降低部件的数量和成本。

本发明的一个方面的光电编码器，其包括：标尺，其沿长度测量方向设置有按照伪随机码序列的2级代码图案；以及检测头部，其被设置成能够沿所述标尺相对移动，且用于基于所述标尺上的伪随机码序列来检测所述标尺上的绝对位置，其中，所述2级代码图案中的各代码包括2位的组合，使用3种以上的位组合图案来表现所述2级代码图案，所述2级代码图案中的各个代码表示代码“1”或代码“0”，各个代码包括2位，所述2位中的各个位是L或H，光反射部和光透过部中的一个被配置在所述标尺上相当于L的位置处，所述光反射部和所述光透过部中的另一个被配置在所述标尺上相当于H的位置处，以及所述检测头部包括：光源，用于利用光来照射所述标尺；图像获取单元，用于获取由所述标尺反射的光或者透过所述标尺的光所形成的明暗的检测图像；反转处理单元，用于对所述检测图像进行反转处理；以及相关计算单元，用于基于所述伪随机码序列对所述检测图像的位数据进行相关计算，并且根据相关峰值来计算所述标尺上的绝对位置。

在本发明一个方面的所述光电编码器中，在所述相关计算单元被设计成以由所述标尺反射的光所形成的检测图像为基准来进行所述相关计算、并且所述图像获取单元获取透过所述标尺的光所形成的检测图像的情况下，所述反转处理单元被设置成接通，在所述相关计算单元被设计成以透过所述标尺的光所形成的检测图像为基准来进行所述相关计算、并且所述图像获取单元获取由所述标尺反射的光所形成的检测图像的情况下，所述反转处理单元被设置成接通，在所述相关计算单元被设计成以由所述标尺反射的光所形成的检测图像为基准来进行所述相关计算、并且所述图像获取单元获取由所述标尺反射的光所形成的检测图像的情况下，所述反转处理单元被设置成关闭，以及在所述相关计算单元被设计成以透过所述标尺的光所形成的检测图像为基准来进行所述相关计算、并且所述图像获取单元获取透过所述标尺的光所形成的检测图像的情况下，所述反转处理单元被设置成关闭。

在本发明的一个方面中，优选地，所述反转处理单元包括用于改变所述反转处理的接通/关闭设置的设置选择器开关。

在本发明的一个方面中，优选地：所述2级代码图案中的各个代码表示代码“1”或“0”，各个代码包括2位，所述2位中的各个位是L或H，所述2级代码图案中的连续L的数量等于或小于上限值，以及所述2级代码图案中的连续H的数量等于或小于上限值。

在本发明的一个方面中，优选地：准备用于表现代码“0”的2位的2种以上的组合图案，以及在代码“0”连续的情况下，使用与相邻的位组合图案不同的位组合图案。

在本发明的一个方面中，优选地：通过作为L和H的组合的A图案来表现代码“1”，通过作为L和L的组合的B图案或者通过作为H和H的组合的C图案来表现代码“0”，以及当代码“0”连续时，交替使用B图案和C图案。

在本发明的一个方面中，优选地：所述2级代码图案的各个代码表示代码“1”或代码“0”，各个代码包括2位，所述2位中的各个位是L、H或M，通过作为L和H的组合的A图案来表现代码“1”，通过从作为L和L的组合的B图案、作为H和H的组合的C图案和作为M和M的组合的D图案中所选择的两个以上的图案来表现代码“0”，以及当代码“0”连续时，使用与相邻的位组合图案不同的位组合图案。

在本发明的一个方面中，优选地，代码“1”和代码“0”可相互替换。

本发明的一个方面的用于光电编码器的位置检测方法，所述位置检测方法包括以下步骤：通过检测头部来获取标尺的检测图像；从所述检测图像中将连续L的数量超过上限值的部分作为不可靠部分而排除；从所述检测图像中奖连续H的数量超过上限值的部分作为不可靠部分而排除；以及基于伪随机码序列，使用从所述检测图像中未被排除的位数据来进行相关计算。

在本发明的一个方面中，优选地：当从所述检测图像未被排除的位数据的数量达到预定可计算数量时，终止对所述检测图像的量化处理，以及进行所述相关计算。

在本发明的一个方面中，优选地，将所述可计算数量设置在所述相关计算所需的理论最小数量的1.1～3.0倍的范围内。

在本发明的一个方面中，优选地，当从所述检测图像未被排除的位数据的数量没有达到所述预定可计算数量时，向用户通知所述标尺有污物。

附图说明

图1是示出通过在玻璃基板上配置预定图案化的铬膜所形成的标尺的例子的图；

图2A～2D是示意性示出在使用标尺作为反射型光电编码器的标尺时的信号处理的例子的图；

图3A和3B是示出粘附至标尺的一部分的污物的例子的图；

图4A～4E是示意性示出在使用标尺作为透过型光电编码器的标尺时的信号处理的例子的图；

图5A～5E是示意性示出在使用粘附了污物的标尺作为透过型光电编码器的标尺时的信号处理的例子的图；

图6A和6B是示出在电路通用于反射型光电编码器和透过型光电编码器时所使用的透过型光电编码器的标尺的例子的图；

图7是示出反射型光电编码器的结构的图；

图8是示出光接收部的光接收面的图；

图9是示出利用本发明实施例的方法所生成的ABS标尺图案的例子的图；

图10是示出表现代码的位图案的图；

图11是用于说明表现“0”的B图案和C图案的配置规则的图；

图12A～12D是用于说明污物判断的图；

图13是示出透过型光电编码器的结构的例子的图；

图14A～14E是用于说明污物判断的图；

图15A～15C是用于说明变形例的图；

图16A～16D是用于说明变形例的图；

图17是信号处理单元的功能框图；

图18是用于说明信号处理单元的操作过程的流程图；

图19是用于说明污物判断处理的流程图；

图20是示出量化、掩码和编码的例子的图；

图21是用于说明第三典型实施例的流程图；

图22是用于说明第三典型实施例的流程图；以及

图23是用于说明第三典型实施例的流程图。

具体实施方式

主要部件不能通用于透过型光电编码器和反射型光电编码器的原因之一是因为针对污物的鲁棒性不高。如果存在理论上针对污物具有十分高的鲁棒性的标尺图案和位置检测计算算法，则在透过型光电编码器或者反射型光电编码器中可以具有完全相同的性能。本发明人通过他们的锐意研究，开发出了理论上针对污物具有十分高的鲁棒性的标尺图案和位置检测计算算法。结果，这些部件第一次可通用于透过型光电编码器和反射型光电编码器。以下将具体说明。

第一典型实施例

如图7所示，绝对式光电编码器100包括ABS标尺200和被设置成可在长度测量方向上沿ABS标尺200相对移动的检测头部300。这里，举例说明反射型编码器。

检测头部300包括光源310、透镜320、光接收部330、信号处理单元400和设置选择器开关411。光源310向ABS标尺200发射光。该光通过ABS标尺200的反射部被反射，并且透过了透过部。然后，反射光通过透镜320入射到光接收部330的光接收面。

图8示出光接收部330的光接收面。根据ABS标尺图案，在光接收部330的光接收面上形成明暗图像图案。在光接收部330的光接收面上设置光电二极管阵列340。通过以可以检测到ABS标尺图案的间距的间距排列光电二极管341，形成光电二极管阵列340。构成光电二极管阵列340的每一光电二极管341均包括开关342，并且通过开关342与信号处理单元400连接。通过顺次接通开关342，扫描来自各光电二极管341的光接收信号。

信号处理单元400包括图像获取单元410和相关计算单元420。图像获取单元410顺次扫描来自光接收部330的光电二极管阵列340的信号，并且获取ABS标尺200的检测图像。

这里，在本典型实施例中，反转处理单元412被安装至图像获取单元410。反转处理单元412根据需要对检测图像的正负(或者H/L)进行反转处理。假定在这里所述的例子中使用ABS标尺200作为反射型标尺，并且反转处理单元412此时被设置成OFF(关闭)以不被使用。当使用相同的ABS标尺200作为透过型光电编码器的透过型标尺时，将反转处理单元412设置成ON(接通)。在这种情况下，反转处理单元412反转图像获取单元410所获取的检测图像。由于设置选择器开关411与反转处理单元412连接，因而在组装中途或者在出厂之前，可以通过设置选择器开关411来改变反转处理单元412的ON/OFF设置。

相关计算单元420预先存储ABS标尺图案的设计数据作为参考图案。相关计算单元420进行光接收部330处所获取的信号图案和参考图案之间的相关计算(correlationcalculation)，并且根据相关峰值来计算位置。作为ABS标尺图案，存在使用例如作为伪随机码序列之一的M序列码的图案。当从通过N阶移位寄存器所构成的M序列码图案生成多项式来提取M序列码图案中的连续的N个代码时，在M序列码图案的一个周期中，由该N个代码所形成的图案出现一次。因此，根据光接收部330处所获取的信号图案和参考图案之间的相关峰值，可以获取ABS标尺图案上的绝对位置。

下面说明ABS标尺200。具体地，说明ABS标尺图案。图9示出ABS标尺图案的例子。在该ABS标尺图案中，通过2位表现各代码“1”和“0”。换句话说，当位宽为d时，M序列码图案的码宽为2×d。然而，使用图10所例示的3位组合图案来表现这两个代码“1”和“0”。

代码“1”是暗部分和明部分的组合。将(暗和亮)的组合称为A图案。

注意，基于反射型光电编码器的假定，将光透过部称为暗部分(或者“L”)，并且将光反射部称为明部分(或者“H”)。自然，如果在透过型光电编码器中使用相同的标尺，则该关系反转。

说明代码“0”的表现。如图10所示，准备两个图案来表现代码“0”。通过2位是暗部分的B图案和2位是明部分的C图案来表现代码“0”。B图案是(暗和暗)的组合，并且C图案是(亮和亮)的组合。这样，通过使用这两个图案来表现相同代码“0”。

接着，参考图11的例子，说明用于判断配置B图案和C图案中的哪一个来表现代码“0”的设计规则。简而言之，为了表现代码“0”，通过参考紧接着的前一代码“0”(这里为左侧)来交替配置B图案和C图案。在图11的例子中，最左边的代码“0”可以是这两个图案中的任一个，并且这里假定为C图案。该代码“0”右侧为代码“1”，并且配置A图案。

说明该代码“1”右边的代码“0”。通过参考该代码“0”的左侧，紧接着的前一代码“0”是C图案。因此，对于该代码“0”，使用B图案。此外，为了表现该代码“0”右边的代码“0”，使用不同于前一B图案的C图案。

这样，为了表现代码“0”，通过使用与左侧紧接着的前一代码“0”所使用的图案不同的图案，连续暗部分或者连续明部分的数量最大为3位。换句话说，当在光接收部330处所检测到的信号图案中、连续明部分的数量或连续暗部分的数量是4位以上时，超过了上限值，也就是说，图案偏离设计规则，并且可以判断为图案受到某类污物的影响。

参考图12A～12D的例子，说明污物判断。如图12A所示，污物30粘附至代码“0”。如果所有代码“0”表现为暗部分(非反射部分)，则根据该信号图案无法判断该图案是“0”还是污物30。在该例子中，在单独使用暗部分来表现代码“0”的传统技术中，该信号图案结果没有改变，但是该结果仅是巧合。相反，在根据本实施例的ABS标尺中，连续暗部分的数量小于4位，即没有超过上限值。因此，可以判断为连续暗部分的数量是4位以上的图案是污物。

当图像获取单元410所获取的检测图像(图12B)被二值化时，如图12C所示，获得明部分(H)/暗部分(L)的位串。这里，如果连续明部分(H)的数量或连续暗部分(L)的数量是4位以上，则该图案偏离设计规则，并且判断为图案不是正确信号，而例如是污物30。然后，判断为连续暗部分(L)的数量是4位以上的图案是污物30，并且对于相关计算不使用该图案。因此，利用正确获取的信号来进行相关计算，并且可以防止由于错误相关计算而出现错误的相关峰值。通过这样防止相关计算受到污物的影响，可以提高针对污物的鲁棒性。

注意，在上述说明中，假定污物变成非反射部分，但是当在本实施例中污物反射光时，也可以获得相同效果。换句话说，根据本实施例的设计规则，连续明部分的数量小于4位，并且如果连续明部分的数量是4位以上，则判断为图案受到污物的影响。

通过这样使用本实施例的ABS标尺，可以防止将由于污物而造成的不正确数据用于相关计算。因此，提高位置检测的精度(可靠性)。

此外，当在反射型和透过型任一个中使用本典型实施例的ABS标尺200时，可以差不多等同地保持针对污物的鲁棒性。图13是示出透过型光电编码器100T的结构的例子的图。除向着ABS标尺200的相反一侧移动光源310以外，使用与反射型光电编码器100(图7和图8)共通的部件。注意，尽管信号处理单元400的结构与反射型光电编码器100(图8)的结构相同，但是当在透过型光电编码器100T中使用信号处理单元400时，通过设置选择器开关411将反转处理单元412设置成ON。

如图14A所示，类似于图12A，污物30粘附至代码“0”。利用光照射ABS标尺200，并且在光接收部330处接收到透过ABS标尺200的光。然后，铬膜211变成非透过部，并且玻璃部210变成光透过部，因此，获得图14B的明暗图案。与反射型(图12B)相比，除污物30以外，该图案中的明部分和暗部分被反转。因此，反转处理单元412反转该图案(图12C)以共通地进行相关计算。在二值化该图案时，如图14D所示，相当于污物30的部分错误地变成明部分(H)。

这里，如果连续明部分(H)的数量或者连续暗部分(L)的数量是4位以上，则该图案偏离设计规则，并且判断为该图案不是正确信号，而是例如污物30。然后，判断为连续暗部分(H)的数量是4位以上的图案是污物30，并且对于相关计算不使用该图案。利用正确获取的信号来进行相关计算，以防止由于错误相关计算而出现错误相关峰值。因此，提高针对污物的鲁棒性。

然后，通过比较构图12D和图14E，如果使用ABS标尺200作为反射型光电编码器100的标尺或者作为透过型光电编码器100T的标尺，则可以同等地消除污物的影响。根据上述观点，如果在反射型和透过型任一个中使用本典型实施例的ABS标尺200，则可以同等地保持高水平的鲁棒性。当将反转处理单元412整合在信号处理单元400中、并被用于透过型时，在产品出厂阶段将反转处理单元412设置成ON。

此外，在本实施例中，通过交替配置表现代码“0”的B图案和C图案，明部分的出现频率与暗部分的出现频率大体相等。这样便于根据接收光强度进行阈值设置以进行量化，并且可以降低信号处理单元400的负荷或者简化信号处理单元400。此外，当在透过型或者在反射型中使用ABS标尺200时，光接收部330所接收到的光量大体相同，这表示信号处理单元400适于通用。

变形例1

下面说明变形例1。图15A～15C是用于说明变形例1的图。在上述实施例中，必须交替配置表现“0”的B图案和C图案。在变形例1中，可以增强选择B图案或者C图案时的灵活性，只要连续暗部分的数量或者连续明部分的数量小于4位即可。

例如，如图15A和15B所示，当代码“0”分开孤立时，也就是说，当代码“0”两侧都是代码“1”时，可以使用B图案和C图案中的任一个来表现代码“0”。在任一情况下，连续明部分的数量或者连续暗部分的数量小于4位。然而，如图15C所示，当两个以上的代码“0”连续时，必须使得B图案和C图案交替。只要至少符合该设计规则，连续明部分的数量或者连续暗部分的数量就小于4位。

变形例2

下面说明变形例2。变形例2的特征是使用3个图案来表现两个代码“1”和“0”。因此，例如，这些图案可以是如图16A所示的图案。在图16A中，使用两个图案来表现代码“0”；2位都是暗部分(B图案)，并且2位都是半色调部分。将2位都是半色调部分的图案称为D图案。换句话说，交替使用B图案和D图案来表现代码“0”。

将明部分和暗部分分别称为“H”和“L”，并且将半色调部分(中间部分)称为“M”。在其它附图中通过阴影标记暗部分，但是在图16A～16D中，通过实心黑来标记暗部分以使得理解与半色调的不同。

可选地，这些图案可以是图16B所示的图案。换句话说，通过具有约50％的反射率(透过率)的层不能实现由2位构成的半色调部分，但是可以通过分别利用暗部分和明部分形成上半部分和下半部分来实现。

图16A和16B所示的图案还可以被变形成图16C和16D所示的图案。为了表现代码“1”，图案的顺序不是暗部分和明部分，而可以是明部分和暗部分。将该图案称为A’图案。此外，为了表现代码“0”，代替B图案，可以使用C图案。

注意，在上述说明中，不必说，代码“1”和代码“0”可以相互替换。

第二典型实施例

接着，下面说明本发明的第二典型实施例。作为第二典型实施例，说明使用污物判断的信号处理操作。图17是第二典型实施例的信号处理单元500的功能框图。信号处理单元500包括图像获取单元510、量化单元520、污物判断单元530、掩码单元540、编码单元550、相关计算单元560和中央处理单元570。

此外，反转处理单元412被安装至图像获取单元510。如第一典型实施例所述，当被用作透过型光电编码器时，反转处理单元412被设置成ON。在第二典型实施例中，假定如下内容：基于反射型光电编码器的情况的假设来将反转处理单元412设置成OFF。然而，是否进行反转处理，这与污物判断的算法没有直接关系，并且不管反转处理如何，同样都可以应用第二典型实施例的算法。因此，用于实现第二典型实施例的信号处理单元500可以通用于反射型光电编码器和透过型光电编码器中的任一个。

信号处理单元500主要由CPU、ROM和RAM构成，并且通过装载计算程序来作为功能单元进行工作。

参考图18的流程图，说明功能单元的操作。

图18是用于说明信号处理单元500的操作过程的流程图。首先，图像获取单元510顺次扫描来自光接收部330的光电二极管阵列340的信号，并且获取ABS标尺200的检测图像(ST110)。然后，量化单元520顺次量化所获取的检测图像(ST120)。这里，假定对于接收光强度已经设置了适当阈值。通过与该阈值进行比较，使得暗部分和明部分相互区分开来，并且进行二值化。这里，为了下面的说明，将暗部分称为“L”，并且将明部分称为“H”。

然后，图像如图20的第二行所示被量化。在图20的例子中，污物30粘附至ABS标尺200的一部分。当光电二极管341处的接收光强度低于阈值时，其量化值自然是“L”。

在量化(ST120)之后，通过污物判断单元530进行污物判断(ST130)。下面参考图19的流程图，说明污物判断处理(ST130)。图19是用于说明污物判断处理(ST130)的过程的流程图。为了进行污物判断处理(ST130)，首先，初始化参数n以对各个位进行计数。为了下面的处理，参数n被初始化成n＝4。这里，假定图20中的量化值从左端开始依次被编号为1、2、3、……。

污物判断单元530获取第n位的量化值(ST132)。这里假定n等于4。第四位的量化值为“L”。接着，污物判断单元530获取第(n-3)位、第(n-2)位和第(n-1)位的量化值、即连续4位的量化值(ST133)。这里，n等于4，并且污物判断单元530获取第一位、第二位和第三位的量化值(ST133)。

然后，污物判断单元530判断这连续4位的量化值是否相同。在ABS标尺图案的设计规则中，具有相同值的连续量化值的上限数是3位，并且具有相同值的连续量化值(L或H)的数量小于4位。因此，将要判断的第n位与紧接着的前3位的量化值进行比较。

当所有量化值并非相同时(ST134为“否”)，该图案可以至少符合设计规则并且是可靠的，并且不对第n位的量化值进行掩码(ST135)。另一方面，当所有量化值相同时(所有均为H或者所有均为L)(ST134为“是”)，则第n位的量化值偏离设计规则并是不可靠的，并且判断为该图案受到污物的影响。在这种情况下，对第n位的量化值进行掩码以不被使用(ST136)。

重复ST132～ST138的处理，直到参数n达到获取图像的所有位的数量为止。当参数n达到获取图像的所有位的数量时，终止污物判断(ST137为“是”)。图20的第三行示出掩码的ON/OFF。

当污物判断(ST130)终止时，接着通过编码单元550进行编码(ST150)。为了进行编码，使用未掩码位的量化值。通过2位来表现一个代码。将(L，H)的组合转换成代码“1”。将(L，L)和(H，H)的组合转换成代码“0”。图20的第四行示出编码结果的例子。

通过进行掩码(ST136)，量化值在一些部分中是未知的。自然，在这些掩码位的一部分中，代码是未知的。在图20中，通过“？”来表现未知值。

这样进行编码数据和参考图案之间的相关计算(ST160)。计算表示相关计算中最高相关的位置，作为当前绝对位置(ST170)。

通过进行第二典型实施例的处理，可以区分由污物所造成的不可靠代码。此外，对于相关计算，可以不使用不可靠代码。因此，提高了位置检测的精度(可靠性)。这同样可以适用于被用作反射型或透过型的ABS标尺，因此，这些部件可通用于反射型光电编码器和透过型光电编码器。

第三典型实施例

下面参考图21～23的流程图，说明本发明的第三典型实施例。在上述第二典型实施例中，说明了可以通过污物判断(ST130)来区分可靠量化值和不可靠量化值。由于通过污物判断(ST130)可以区分可靠量化值和不可靠量化值，因而当获得预定数量的可靠量化值时，可以终止量化处理和污物判断处理。为了避免重复说明，在图21～23的流程图中，向与第二典型实施例中的处理步骤相同的处理步骤添加相同步骤编号。下面依次简要说明该处理。

在ST110，从光接收部330获取检测图像。然后，量化单元520量化检测图像。在本典型实施例中，不是一次量化检测图像的所有位，而是顺次量化检测图像的必要位。为了进行污物判断(ST130A)，首先，从第一位到第四位，进行量化(ST111～ST123)。然后，当对第四位进行量化时(ST122)，对第四位进行污物判断(ST130A)。

污物判断的过程与第二典型实施例的相同，但是当再次如图22所示对目标位(第n位)进行污物判断时，临时终止该污物判断。

返回至图21，在污物判断(ST130A)之后，判断是否满足终止条件(ST140)。图23的流程图示出终止条件判断(ST140)。作为终止条件，判断未掩码位的数量是否等于或者大于预定数量(这里为k)(ST141)。预定数量(这里为k)是用于相关计算所需的位数。将该预定数量称为可计算数量。这里，当M序列码图案生成多项式由N阶移位寄存器构成时，用于获得绝对位置所需的最小数量的代码是连续N个代码。因此，必要最小可计算数量至少是连续2×N位。然而，由于随机插入了由污物引起的掩码，因而不能获得该数量的连续位的可能性极高。因此，由于掩码而造成不连续的位的总数为2×N位。然而，考虑到污物判断(ST130A)的错误率，优选对可计算数量进行设置，以使最小数量具有余量。

当不使用本实施例时，通常具有约为理论最小数量的四倍的冗余。在本实施例中，可以将可计算数量设置在理论最小数量的一倍～三倍的范围内。优选地，可计算数量为理论最小数量的1.5～2.5倍，并且更优选地，为1.5～2.0倍。自然，当污物判断的精度非常高时，可以将可计算数量设置在理论最小数量的1.1～1.3倍的范围内。

当准备了相关计算所需的数据时(ST141为“是”)，终止量化(和污物判断)(ST140为“是”)，并且处理进入编码(ST150)。另一方面，当未掩码位的数量没有达到预定数量(ST141为“否”)，判断参数n是否达到位的上限数(ST142)。

当位数达到了上限数时，终止该处理(ST142为“是”)。当没有获得相关计算所需的数据时(ST141为“否”)、并且位数达到了上限数(ST142为“是”)时，标尺太脏，并且不能进行可靠的相关计算。因此，向用户通知标尺脏的警告(ST143)。

当参数n未达到位的上限数时(ST142为“否”)，顺次进行量化(ST121)和污物判断(ST130A)(ST140为“否”，ST145)。在编码(ST150)之后，相关计算(ST160)与第二典型实施例中的相同，并且省略对其的说明。

根据第三典型实施例，当获得相关计算所需的具有高可靠性的量化值时，终止量化和编码的处理。因此，可以加速计算处理并降低信号处理单元的负荷。此外，相关计算所使用的代码数减少，加速计算处理和降低信号处理单元的负荷的效果非常大。

注意，本发明不局限于上述实施例，并且可以在不偏离本范围的情况下进行改变。已经说明了：当量化值的可靠性高时，不进行掩码(OFF)(ST135)，并且当量化值不可靠时，进行掩码(ON)(ST136)，但是这仅是一个例子。可以使用表示高可靠性或者不可靠性的标志，但也可以使用任何部件，只要获得相同效果即可。

在上述实施例中，举例说明了线性标尺和编码器，但是本发明可应用于旋转编码器。

已经说明了：在上述实施例中，当被用于反射型光电编码器中时，将反转处理单元设置成OFF，并且当被用于透过型光电编码器中时，将反转处理单元设置成ON。自然，这涉及相关计算单元的设置。如果以反射型编码器为标准来制造相关计算单元，则如上所述设置反转处理单元。然而，如果以透过型编码器为标准，则相反地设置反转处理单元。换句话说，如果以透过型编码器为标准，则当被用于反射型光电编码器中时，将反转处理单元设置成ON，并且当被用于透过型光电编码器中时，将反转处理单元设置成OFF。

在上述实施例中，通过在玻璃基板上设置铬膜反射部，使得标尺可以通用于反射型和透过型，但是标尺的材料没有限制。例如，可以将反射部配置在由透明树脂所制成的加长标尺基板上。反射部的材料没有限制，并且可以适当地是各种金属、无机材料或者有机材料。那么，难以确定光透过部和光反射部中的哪一个具有更高的防污特性，但是这对于本发明来说没有区别。尽管反射部的一部分缺损、或者透过部的一部分缺损，但是只要应用本发明，就可以通过相关计算来消除由于缺损图案所造成的错误检测信号。

本申请基于2016年3月25日提交的日本专利申请2016-062643的优先权，在此通过引用包含其全文。

Claims (6)

1.一种光电编码器，包括：

标尺，其沿长度测量方向设置有按照伪随机码序列的2级代码图案；以及

检测头部，其被设置成能够沿所述标尺相对移动，并且用于基于所述标尺上的伪随机码序列来检测所述标尺上的绝对位置，

其中，所述2级代码图案中的各代码包括2位的组合，

使用3种以上的位组合图案来表现所述2级代码图案，

所述2级代码图案中的各个代码表示代码“1”或代码“0”，

各个代码包括2位，

所述2位中的各个位是L或H，

光反射部和光透过部中的一个被配置在所述标尺上相当于L的位置处，

所述光反射部和所述光透过部中的另一个被配置在所述标尺上相当于H的位置处，以及

所述检测头部包括：

光源，用于利用光来照射所述标尺；

图像获取单元，用于获取由所述标尺反射的光或者透过所述标尺的光所形成的明暗的检测图像；

反转处理单元，用于对所述检测图像进行反转处理；以及

相关计算单元，用于基于所述伪随机码序列对所述检测图像的位数据进行相关计算，并且根据相关峰值来计算所述标尺上的绝对位置。

2.根据权利要求1所述的光电编码器，其中，

在所述相关计算单元被设计成以由所述标尺反射的光所形成的检测图像为基准来进行所述相关计算、并且所述图像获取单元获取透过所述标尺的光所形成的检测图像的情况下，所述反转处理单元被设置成接通，

在所述相关计算单元被设计成以透过所述标尺的光所形成的检测图像为基准来进行所述相关计算、并且所述图像获取单元获取由所述标尺反射的光所形成的检测图像的情况下，所述反转处理单元被设置成接通，

在所述相关计算单元被设计成以由所述标尺反射的光所形成的检测图像为基准来进行所述相关计算、并且所述图像获取单元获取由所述标尺反射的光所形成的检测图像的情况下，所述反转处理单元被设置成关闭，以及

在所述相关计算单元被设计成以透过所述标尺的光所形成的检测图像为基准来进行所述相关计算、并且所述图像获取单元获取透过所述标尺的光所形成的检测图像的情况下，所述反转处理单元被设置成关闭。

3.根据权利要求1所述的光电编码器，其中，

所述反转处理单元包括用于改变所述反转处理的接通/关闭设置的设置选择器开关。

4.根据权利要求1所述的光电编码器，其中，

所述2级代码图案中的连续L的数量等于或小于上限值，以及

所述2级代码图案中的连续H的数量等于或小于上限值。

5.根据权利要求1所述的光电编码器，其中，

准备用于表现代码“0”的2位的2种以上的组合图案，以及

在代码“0”连续的情况下，使用与相邻的位组合图案不同的位组合图案。

6.根据权利要求5所述的光电编码器，其中，

代码“1”和代码“0”能够相互替换。