CN114577242A - 光电旋转编码器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种光电旋转编码器，其中在采用三格栅原理的同时可以保持检测精度。光电旋转编码器1包括：大致盘状的标尺2，其具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案20，测量方向是在预定轴线上旋转的测量目标的旋转方向，标尺是板状的并且以旋转轴线为中心；以及头部3，其从标尺2检测由测量目标的旋转引起的位移量。头部3包括光源4、具有多个格栅部分50的衍射单元5和具有多个光接收元件60的光接收单元6。衍射单元5的多个格栅部分50形成为多个变形格栅部分，其沿着标尺2的格栅状图案20从旋转轴线的中心向外宽展。多个光接收元件60形成为多个线性格栅部分，其从标尺2的旋转轴线上的中心沿着正交于径向方向的正交方向具有预定周期。

Description

光电旋转编码器
技术领域
本发明涉及光电旋转编码器。
背景技术
关于光电线性编码器，那些基于三格栅原理的编码器通常是已知的。具体而言，光电线性编码器包括光源、具有第一格栅的分度、具有第二格栅的标尺以及具有第三格栅的光接收单元。分度的第一格栅是具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅图案的格栅。分度设置在光源和标尺之间，并允许来自光源的光穿过其自身到达标尺。标尺的第二格栅具有沿着测量方向形成的格栅状图案。光接收单元的第三格栅包括沿测量方向以预定周期设置的多个光接收元件。光接收单元接收由亮条纹和暗条纹构成的干涉条纹，其是由穿过分度和标尺的光产生的干涉光。这些干涉条纹具有与标尺的格栅状图案(第二格栅)相同的周期。在这种情况下，当标尺在测量方向上移动距离L时，在光接收单元产生的干涉条纹将移动距离2L。光电线性编码器根据相位变化计算标尺和头部之间的相对移动量，相位变化代表干涉条纹的移动。
另一方面，光电旋转编码器通常是已知的。光电旋转编码器包括：大致盘状的标尺，其具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案；以及头部，其从标尺检测由测量目标的旋转引起的位移量。头部包括光源、具有第一格栅的分度、具有第二格栅的标尺以及具有第三格栅的光接收单元。在这种光电旋转编码器中，为了采用光电线性编码器的三格栅原理，分度和标尺形成为弧形，并且第一和第二格栅沿着弧形设置。利用这种配置，已经穿过分度和标尺的光在光接收单元上产生弧形干涉条纹。因此，基于三格栅原理的光电旋转编码器可以通过创建弧形的光接收元件来构造。
同时，要求在光电线性编码器和光电旋转编码器之间标准化光接收单元的光接收元件。对于光电旋转编码器，分度和光接收单元需要形成为弧形以匹配弧形标尺，如上所述。因此，难以在光电线性编码器和光电旋转编码器之间标准化光接收单元的光接收元件。
比较而言，例如在日本未审查专利申请公开第2001-116592号中描述的光学编码器(光电旋转编码器)包括主标尺和检测头，主标尺具有标尺格栅，标尺格栅具有沿着测量轴线以预定角度间距形成的格栅图案，检测头与主标尺相对设置，并且具有在测量轴线的方向上相对于主标尺移动的光接收侧格栅。具体而言，在该光学编码器中，标尺格栅单独变形为弧形，并且与光电线性编码器中的格栅相似的格栅用在分度和光接收单元中。
利用这种配置，大致在光接收单元的中间产生失真的干涉条纹，包括与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。因为只将采集与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹，所以光学编码器设置有由掩模材料制成的孔，该孔具有仅设置在产生这种干涉条纹的位置的窗口。由于失真的干涉条纹被孔径的掩模材料阻挡，光接收单元只能获得已经穿过窗口的干涉条纹，并且与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。
发明内容
本发明要解决的问题
然而，尽管在日本未审查专利申请公开第2001-116592号中描述的光学编码器能够获取与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹，但因为产生的干涉条纹本身是失真的，所以用于检测的信号的信噪比(S/N比)降低。特别是，小直径光电旋转编码器的信噪比显著降低，这可能导致精度差，例如位置闪烁。
本发明的目的是提供一种光电旋转编码器，其中在采用三格栅原理的同时可以保持检测精度。
解决问题的方法
本发明的光电旋转编码器包括：标尺，其是大致盘状，具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案，测量方向是在预定轴线上旋转的测量目标的旋转方向，标尺是板状的并且以旋转轴线为中心；以及头部，其从标尺检测由测量目标的旋转引起的位移量。头部包括光源、衍射单元、通过单元和光接收单元。光源将光传送到标尺。衍射单元设置在光源和标尺之间，平行于标尺的板表面。衍射单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便衍射来自光源的光。衍射单元形成为使得其在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的。通过单元设置在已经穿过标尺的光的行进方向上。另外，通过单元设置为平行于标尺的板表面。通过单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分。通过单元允许已经穿过标尺的光穿过通过单元。通过单元形成为使得其在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的。光接收单元接收已经穿过通过单元的光。衍射单元或通过单元中的任一个的多个格栅部分形成为沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线上的中心向外宽展的多个变形格栅部分。衍射单元或通过单元中的另一个的多个格栅部分形成为从标尺的旋转轴线上的中心沿着与径向方向正交的正交方向具有预定周期的多个线性格栅部分。光接收单元接收沿正交方向具有预定周期的干涉光，干涉光是由衍射单元处的衍射引起的，并且经由标尺穿过通过单元。
根据本发明，就衍射单元、标尺和通过单元之间的关系而言，衍射单元或通过单元中的任一个的多个格栅部分形成为多个变形格栅部分，衍射单元或通过单元中的另一个的多个格栅部分形成为线性格栅部分。变形格栅部分校正干涉条纹(即干涉光)的失真，并且可以产生与光接收单元上的光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。这样，光接收单元可以获取与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。因此，在光电旋转编码器中采用三格栅原理时，可以保持检测精度。
根据本发明的光电旋转编码器包括标尺和头部。标尺形成为大致盘状，具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案。测量方向是在预定轴线上旋转的测量目标的旋转方向，标尺是板状的并且以旋转轴线为中心。头部从标尺检测由测量目标的旋转引起的位移量。头部包括光源、衍射单元和光接收单元。光源将光传送到标尺。衍射单元设置在光源和标尺之间，平行于标尺的板表面。衍射单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便衍射来自光源的光。衍射单元形成为使得其在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的。光接收单元设置在已经穿过标尺的光的行进方向上。光接收单元设置为平行于标尺的板表面。光接收单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便接收已经穿过标尺的光。光接收单元形成为使得其在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的。衍射单元的多个格栅部分或光接收单元的多个光接收元件中的任一个形成为多个变形格栅部分，其沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线上的中心向外宽展。衍射单元的多个格栅部分或光接收单元的多个光接收元件中的另一个形成为多个线性格栅部分，其从标尺的旋转轴线上的中心沿着正交于径向方向的正交方向具有预定周期。光接收单元接收沿正交方向具有预定周期的干涉光，干涉光是由衍射单元处的衍射引起的并且经由所述标尺穿过通过单元。
根据本发明，就衍射单元、标尺和光接收单元之间的关系而言，衍射单元的多个格栅部分或光接收单元的光接收元件中的任一个形成为多个变形格栅部分，衍射单元的多个格栅部分或光接收单元的光接收元件中的另一个形成为线性格栅部分。变形格栅部分校正干涉条纹(即干涉光)的失真，并且可以产生与光接收单元上的光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。这样，光接收单元可以获取与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。因此，在光电旋转编码器中采用三格栅原理时，可以保持检测精度。
在这种情况下，衍射单元中的多个格栅部分优选地形成为多个变形格栅部分，其沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线上的中心向外宽展。
利用这种配置，可以在光接收单元中采用与光电线性编码器相同的光接收元件。因此，可以满足在光电线性编码器和光电旋转编码器之间标准化光接收单元的光接收元件的要求。此外，由于在光接收单元中可以采用与线性编码器相同的光接收元件，因此可以降低成本。
在这种情况下，多个变形格栅部分优选地相对于在正交于旋转轴线的正交方向上的一轴线线对称地形成。
利用这种配置，通过相对于在正交于旋转轴线的正交方向上的一轴线线对称地形成，多个变形格栅部分可以校正干涉条纹，并且可以产生与具有更高精度的光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。
在这种情况下，在多个变形格栅部分中，如果位于正交于旋转轴线的正交方向上的轴线上的一变形格栅部分表示为第0变形格栅部分，线性格栅部分的预定周期表示为P，从旋转轴线到标尺的半径表示为R，并且标尺的宽度方向上的距离表示为x，则优选基于由根据下面描述的第一实施例的表达式(1)确定的曲线Cn形成第n变形格栅部分的形状。
利用这种配置，通过基于由表达式(1)确定的曲线Cn形成，可以容易地设计和生产多个变形格栅部分。
可替代地，在多个变形格栅部分中，如果位于正交于旋转轴线的正交方向上的轴线上的一变形格栅部分表示为第0变形格栅部分，线性格栅部分的预定周期表示为P，从旋转轴线到标尺的半径表示为R，并且标尺的宽度方向上的距离表示为x，则优选基于由根据下面描述的第二实施例的表达式(2)确定的曲线Cn+1(x)形成第n变形格栅部分的形状。
如果在具有小直径标尺的光电旋转编码器中采用基于由上述表达式(1)确定的曲线Cn形成的多个变形格栅部分，则当第n变形格栅部分中的“n”的值变大时，误差叠加，并且可能变得难以产生干涉条纹。
然而，利用上述配置，通过基于由表达式(2)确定的曲线Cn+1(x)形成，多个变形格栅部分允许光的相位被补偿，并且即使使用具有小直径标尺的光电旋转编码器，也容易产生干涉条纹。因此，对于光电旋转编码器，可以容易地设计和生产具有比表达式(1)更高的校正精度的多个变形格栅部分。
在这种情况下，标尺包括反射来自光源的光的格栅状图案。格栅状图案优选反射在衍射单元处衍射的光。
如果光源和衍射单元之间的分离距离以及标尺和通过单元或光接收单元之间的分离距离不同，则在光接收单元处可能不会产生干涉条纹，或者精度可能会降低。为此，优选的是，各个部件以相等的距离设置。
利用这种配置，由于标尺具有反射来自光源的光的格栅状图案，已经穿过衍射单元的光可被标尺反射并折回到通过单元或光接收单元中。为此，衍射单元和通过单元或光接收单元可以共面。因此，在光电旋转编码器中，通过能够容易地以相等的距离设置各个部件，可以抑制干涉条纹的精度降低。光电旋转编码器也可以做得紧凑，因为光被标尺反射。
附图说明
图1是示意性示出根据第一实施例的光电旋转编码器的透视图。
图2是表示上述光电旋转编码器中的变形格栅部分的平面图。
图3是示出根据第二实施例的光电旋转编码器中的变形格栅部分的平面图。
图4是示意性示出根据第三实施例的光电旋转编码器的透视图。
图5是示意性示出根据第四实施例的光电旋转编码器的透视图。
具体实施方式
第一实施例
下面将参照附图描述本发明的第一实施例。
图1是示意性示出根据第一实施例的光电旋转编码器1的透视图。
在光电旋转编码器1中，围绕预定轴线(未示出)旋转的测量目标的旋转方向被定义为测量方向。如图1所示，光电旋转编码器1包括大致盘状的标尺2和头部3，标尺2是板状的并且以旋转轴线为中心，头部3从标尺2检测由测量目标的旋转引起的位移量。
标尺2由半透明构件(例如玻璃)制成，其允许光透射穿过标尺。标尺2的一侧形成有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案20。
头部3包括将光传送到标尺2的光源4、设置在光源4和标尺2之间的衍射单元5以及设置在已经穿过标尺2的光的行进方向上的光接收单元6。包括这些元件的头部3设置成使得其能够相对于标尺2以整体方式沿着测量方向前进或后退。
光源4垂直于标尺2的一侧传送平行光。光源4可以采用发光二极管(LED)。然而，光源4不限于LED，并且可以使用任何光源。
衍射单元5平行于标尺2的板表面设置。衍射单元5形成为使得其在X方向上是长条状的，该X方向平行于与标尺2的径向方向正交的方向。衍射单元5具有在平行于标尺2的板表面的XY平面中以预定形状形成的多个格栅部分50。多个格栅部分50衍射来自光源4的光。衍射单元5由允许来自光源4的光透射通过衍射单元的玻璃制成。衍射单元5设置在与标尺2分开距离d1的位置。
衍射单元5中的多个格栅部分50形成为多个变形格栅部分50，其沿着标尺2的格栅状图案20从旋转轴线的中心向外宽展(spread out wide)。稍后将描述设计多个变形格栅部分50的方法。在下面的描述中，X、Y和Z方向将被定义如下：平行于与标尺2的径向方向正交的方向的方向将被定义为X方向。标尺2的板表面上正交于X方向的方向将被定义为Y方向。平行于标尺2的旋转轴线并且正交于X方向和Y方向的方向将被定义为Z方向。此外，多个变形格栅部分50在附图中以黑色示出，从而可以清楚地识别它们的形状；然而，这样的部分可以由透明材料或不透明材料制成，或者它们可以形成为具有不同于相邻白色部分的厚度，或者它们可以形成为孔。简而言之，多个变形格栅部分可以任何方式形成，只要它们起到变形格栅部分的作用即可。
光接收单元6平行于标尺2的板表面设置。光接收单元6接收已经穿过标尺2的光，并且形成为使得其在X方向(其平行于与标尺2的径向方向正交的方向)的上是长条状的。光接收单元6包括多个光接收元件60。光接收元件60接收已经透射通过标尺2和衍射单元5的多条衍射光线，并从由多条衍射光线产生的干涉条纹中检测信号。光接收元件60在平行于标尺2的板表面的XY平面中以预定形状形成。具体地，多个光接收元件60形成为沿着X方向具有预定周期P的多个线性格栅部分，X方向从平行于Z方向的标尺2的旋转轴线上的中心正交于径向方向。光接收单元6接收由衍射单元5处的衍射引起并穿过标尺2的干涉条纹(未示出)。干涉条纹是沿着作为正交方向的X方向具有预定周期P的干涉光。
光电二极管阵列(photo diode array：PDA)用于光接收元件60，并且光接收元件60安装成使得它们与衍射单元5和标尺2重叠。换句话说，衍射单元5和光接收单元6彼此对置安装，使得它们彼此重叠，标尺2夹在它们之间。PDA是能够同时测量多个干涉条纹的检测器。多个光接收元件60不限于PDA，并且可以使用任何检测器，例如位置敏感检测器(position sensitive detector：PSD)或电荷耦合器件(charge-coupled device：CCD)。
图2是示出光电旋转编码器1中的变形格栅部分50的平面图。
如图2所示，衍射单元5中的多个变形格栅部分50相对于轴线L线对称地形成。轴线L沿正交方向，该正交方向与平行于Z方向的旋转轴线(未示出)正交。在下文中，将描述设计多个变形格栅部分50的方法。
首先，在多个变形格栅部分50中，位于轴线L(其沿正交于旋转轴线的正交方向)的变形格栅部分500表示为第0变形格栅部分500。接下来，线性格栅部分(即光接收元件60(见图1))的预定周期表示为P，从旋转轴线到标尺2(见图1)的半径表示为R，标尺2的宽度方向上的距离表示为x。在这种情况下，基于由表达式(1)确定的曲线Cn形成第n变形格栅部分的形状。
Figure BDA0003384399380000071
根据这样的实施例，可以实现以下效果：
(1)就衍射单元5、标尺2和光接收单元6之间的关系而言，衍射单元5的多个格栅部分50形成为多个变形格栅部分，并且光接收单元6的多个光接收元件60形成为线性格栅部分。变形格栅部分50校正干涉条纹的失真，并且可以产生与光接收单元6上的光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。这样，光接收单元6可以获取与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。因此，当在光电旋转编码器1中采用三格栅原理时，可以保持检测精度。
(2)在光接收单元6中可以采用与光电线性编码器相同的光接收元件60。因此，可以满足在光电线性编码器和光电旋转编码器(例如光电旋转编码器1)之间标准化光接收单元6的光接收元件60的要求。此外，由于在光接收单元6中可以采用与线性编码器相同的光接收元件60，因此可以降低成本。
(3)通过相对于轴线L线对称地形成多个变形格栅部分50，该轴线L沿与平行于Z方向的旋转轴线正交的正交方向，干涉条纹可被校正，并且可以更高的精度产生光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。
(4)通过基于由表达式(1)确定的曲线Cn形成，可以容易地设计和制造多个变形格栅部分50。
第二实施例
下面将参照附图描述本发明的第二实施例。在下面的描述中，前面描述的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
图3是示出根据第二实施例的光电旋转编码器1A中的变形格栅部分50的平面图。
在上述第一实施例中，基于由表达式(1)确定的曲线Cn形成多个变形格栅部分50。第二实施例与上述第一实施例的不同之处在于，多个变形格栅部分50A基于由不同于表达式(1)的表达式确定的曲线形成，如图3所示。在下文中，将描述第二实施例中设计多个变形格栅部分50A的方法。
首先，在多个变形格栅部分50A中，位于轴线L(其沿正交于旋转轴线的正交方向)上的变形格栅部分500A表示为第0变形格栅部分。接下来，线性格栅部分(即光接收元件60(见图1))的预定周期表示为P，从旋转轴线到标尺2(见图1)的半径表示为R，标尺2的宽度方向上的距离表示为x。在这种情况下，基于由表达式(2)确定的曲线Cn+1(x)形成第n变形格栅部分50A的形状。
Figure BDA0003384399380000091
在这样的第二实施例中，可以实现与第一实施例的(1)至(3)中相同的效果，并且还可以实现以下效果：
(5)通过基于由表达式(2)确定的曲线Cn+1(x)形成，即使使用具有小直径标尺2的光电旋转编码器1A，多个变形格栅部分50也允许光的相位被补偿并且使得干涉条纹容易产生。因此，对于光电旋转编码器1A，可以容易地设计和制造比表达式(1)具有更高校正精度的多个变形格栅部分。
第三实施例
下面将参照附图描述本发明的第三实施例。在下面的描述中，前面描述的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
图4是示意性示出根据第三实施例的光电旋转编码器1B的透视图。
在上述第一实施例中，描述了透射式光电旋转编码器1，其中标尺2的格栅状图案20透射从其穿过的光。第三实施例的标尺2B不同于上述第一实施例的标尺，因为它具有反射来自光源4的光的格栅状图案20B。另外，通过采用对光进行反射的格栅状图案20B，第三实施例的头部3B中的衍射单元5和光接收单元6设置在与第一实施例不同的位置。
格栅状图案20B优选地反射在衍射单元5处衍射的光，并将反射光传送到光接收单元6。为此，衍射单元5和光接收单元6共面，如图4所示。这种设置确保衍射单元5和标尺2B之间的分离距离以及标尺2和光接收单元6之间的分离距离可以相等。具体地，衍射单元5和标尺2B之间的分离距离d3以及标尺2B和光接收单元6之间的分离距离d4是相同的。从光源4传送的光在衍射单元5处衍射，在2B标尺处反射，并传送到光接收单元6。
在这样的第三实施例中，可以实现与第一和第二实施例的(1)至(5)中相同的效果，并且还可以实现以下效果：
(6)因为标尺2B具有反射来自光源4的光的格栅状图案20B，所以已经穿过衍射单元5的光可被标尺2B反射并折回到光接收单元6中。为此，衍射单元5和光接收单元6可以共面。因此，在光电旋转编码器1B中，通过能够容易地以相等的距离设置各个部件，可以抑制干涉条纹的精度降低。光电旋转编码器1B也可以做得很紧凑，因为光被标尺2B反射。
第四实施例
下面将参照附图描述本发明的第四实施例。在下面的描述中，前面描述的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
图5是示意性示出根据第四实施例的光电旋转编码器1C的透视图。
在上述第一实施例中，光接收单元6的多个光接收元件60形成为具有预定周期的多个线性格栅部分。第四实施例与上述第一实施例的不同之处在于，头部3C包括具有多个格栅部分70的通过单元7，并且多个格栅部分70形成为多个线性格栅部分。此外，第四实施例与上述第一实施例的不同之处在于，由于设置了通过单元7，所以光接收单元6C未设置有线性格栅部分。
如图5所示，通过单元7设置在已经穿过标尺2的光的行进方向上，并且平行于标尺2的板表面设置。通过单元7在平行于标尺2的板表面的平面中具有多个线性格栅部分，即多个格栅部分70。通过单元7形成为使得其在平行于与标尺2的径向方向正交的方向的方向上是长条状的。通过单元7由诸如玻璃的半透明构件制成，其允许光透射穿过该通过单元。通过单元7的多个格栅部分70形成为多个线性格栅部分，其从标尺2的旋转轴线上的中心沿着正交于径向方向的正交方向具有预定周期。
光接收单元6C接收已经穿过通过单元7的光。光接收单元6C接收由衍射单元5处的衍射引起且经由标尺2穿过该通过单元7的干涉条纹(未示出)。干涉条纹沿着正交方向具有预定周期。具体地，光接收单元6C包括第一光接收部分61、第二光接收部分62、第三光接收部分63和第四光接收部分64。第一光接收部分61接收相位为0度的光。第二光接收部分62接收相位为90度的光。第三光接收部分63接收相位为180度的光。第四光接收部分64接收相位为270度的光。光接收单元6C从由光接收部分61至64接收的多条光线中获取四相信号，每条光线具有不同的相位，并且基于该四相信号获取位移量。这里，光接收单元6C包括多个光接收部分61至64，以获取四相信号；然而，光接收单元6C可以采用任何配置，只要它能够从作为干涉光的干涉条纹获取位移量即可。例如，光接收单元可以配置为获取三相信号而不是四相信号。
在这样的实施例中，可以实现与第一至第三实施例的(1)至(6)中相同的效果，并且还可以实现以下效果：
(7)就衍射单元5、标尺2和通过单元7之间的关系而言，衍射单元5的多个格栅部分50形成为多个变形格栅部分，通过单元7的多个格栅部分70形成为线性格栅部分。变形格栅部分50校正干涉条纹的失真，并且可以产生与光接收单元6C上的光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。这样，光接收单元6C可以获取与光电线性编码器中的干涉条纹大致相似的干涉条纹。因此，当在光电旋转编码器1C中采用三格栅原理时，可以保持检测精度。
(8)由于提供了具有作为线性格栅部分的多个格栅部分70的通过单元7，光电旋转编码器1C可以在光接收单元6C中不具有以预定周期设置的多个光接收元件的情况下获取干涉条纹。
实施例的修改
应当注意，本发明不限于上述各个实施例，并且任何变化、改进等包括在本发明中，以达到可以实现本发明的目的的程度。
例如，在上述各个实施例中，描述了在测量设备中使用的光电旋转编码器1、1A-1C，但光电旋转编码器对于检测器的格式、检测方法等没有特别限制。此外，光电旋转编码器也可以安装并用于其他设备，而不是测量设备。
在上述各个实施例中，多个变形格栅部分50、50A形成在衍射单元5、5A中，但多个变形格栅部分可以形成为上述第一实施例中的光接收元件，或者可以形成在上述第四实施例中的通过单元中。此外，在上述各个实施例中，多个变形格栅部分50、50A在与旋转轴线正交的正交方向上相对于轴线L线对称地形成，但它们不需要线对称地形成。
变形格栅部分50基于由上述第一实施例中的表达式(1)确定的曲线Cn形成，并且变形格栅部分50A基于由上述第二实施例中的表达式(2)确定的曲线Cn+1(x)形成，但变形格栅部分可以基于与表达式(1)和(2)确定的曲线不同的曲线形成，或者它们可以基于直线而非曲线以径向方式形成。
简而言之，如果变形格栅部分形成为使得它们沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线的中心向外宽展(向外扩展变宽)就足够了。
工业适用性
如上所述，本发明可以适当地应用于光电旋转编码器。

Claims (12)

1.一种光电旋转编码器，包括：标尺，其是大致盘状，具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案，所述测量方向是在预定轴线上旋转的测量目标的旋转方向，标尺是板状的并且以旋转轴线为中心；以及头部，其从标尺检测由测量目标的旋转引起的位移量，光电旋转编码器的特征在于，
该头部包括：
光源，其将光传送到标尺；
衍射单元，其设置在光源和标尺之间并且设置为平行于标尺的板表面，衍射单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便衍射来自光源的光，并且衍射单元形成为使得衍射单元在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的；
通过单元，其设置在已经穿过标尺的光的行进方向上，并且设置为平行于标尺的板表面，通过单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便允许已经穿过标尺的光穿过通过单元，并且该通过单元形成为使得该通过单元在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的；以及
光接收单元，其接收已经穿过通过单元的光，
其中衍射单元或通过单元中的任一个的多个格栅部分形成为沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线上的中心向外宽展的多个变形格栅部分，并且衍射单元或通过单元中的另一个的多个格栅部分形成为从标尺的旋转轴线上的中心沿着与径向方向正交的正交方向具有预定周期的多个线性格栅部分，并且
其中光接收单元接收沿正交方向具有预定周期的干涉光，所述干涉光是由衍射单元处的衍射引起的，并且经由标尺穿过通过单元。
2.根据权利要求1所述的光电旋转编码器，其特征在于，
所述衍射单元中的多个格栅部分形成为多个变形格栅部分，其沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线上的中心向外宽展。
3.根据权利要求1所述的光电旋转编码器，其特征在于，
所述多个变形格栅部分相对于在正交于所述旋转轴线的正交方向上的一轴线线对称地形成。
4.根据权利要求1所述的光电旋转编码器，其特征在于，
在所述多个变形格栅部分中，如果位于正交于所述旋转轴线的正交方向上的所述轴线上的一变形格栅部分表示为第0变形格栅部分，所述线性格栅部分的预定周期表示为P，从旋转轴线到标尺的半径表示为R，并且标尺的宽度方向上的距离表示为x，则基于由表达式(1)确定的曲线Cn形成第n变形格栅部分的形状：
Figure FDA0003384399370000021
5.根据权利要求1所述的光电旋转编码器，其特征在于，
在所述多个变形格栅部分中，如果位于正交于所述旋转轴线的正交方向上的所述轴线上的变形格栅部分表示为第0变形格栅部分，线性格栅部分的预定周期表示为P，从旋转轴线到标尺的半径表示为R，并且标尺的宽度方向上的距离表示为x，则基于由表达式(2)确定的曲线Cn+1(x)形成第n变形格栅部分的形状：
Figure FDA0003384399370000022
6.根据权利要求1所述的光电旋转编码器，其特征在于，
所述标尺包括反射来自所述光源的光的格栅状图案，并且
所述格栅状图案反射在所述衍射单元处衍射的光。
7.一种光电旋转编码器，包括：标尺，其是大致盘状，具有沿着测量方向以预定周期形成的格栅状图案，所述测量方向是在预定轴线上旋转的测量目标的旋转方向，标尺是板状的并且以旋转轴线为中心；以及头部，其从标尺检测由测量目标的旋转引起的位移量，光电旋转编码器的特征在于，
该头部包括：
光源，其将光传送到标尺；
衍射单元，其设置在光源和标尺之间并且设置为平行于标尺的板表面，衍射单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个格栅部分，以便衍射来自光源的光，并且衍射单元形成为使得衍射单元在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的；以及
光接收单元，其设置在已经穿过标尺的光的行进方向上并且设置为平行于标尺的板表面，光接收单元具有在平行于标尺的板表面的平面中以预定形状形成的多个光接收元件，以便接收已经穿过标尺的光，并且光接收单元形成为使得光接收单元在平行于与标尺的径向方向正交的方向的方向上是长条状的，
其中衍射单元的多个格栅部分或光接收单元的多个光接收元件中的任一个形成为多个变形格栅部分，其沿着标尺的格栅状图案从旋转轴线上的中心向外宽展，并且衍射单元的多个格栅部分或光接收单元的多个光接收元件中的另一个形成为多个线性格栅部分，其从标尺的旋转轴线上的中心沿着正交于径向方向的正交方向具有预定周期，并且
其中，所述光接收单元接收沿正交方向具有预定周期的干涉光，所述干涉光是由衍射单元处的衍射引起的并且经由所述标尺穿过通过单元。
8.根据权利要求7所述的光电旋转编码器，其特征在于，
所述衍射单元中的多个格栅部分形成为多个变形格栅部分，其沿着所述标尺的格栅状图案从所述旋转轴线上的中心向外宽展。
9.根据权利要求7所述的光电旋转编码器，其特征在于，
所述多个变形格栅部分相对于在正交于所述旋转轴线的正交方向上的一轴线线对称地形成。
10.根据权利要求7所述的光电旋转编码器，其特征在于，
在所述多个变形格栅部分中，如果位于正交于所述旋转轴线的正交方向上的所述轴线上的一变形格栅部分表示为第0变形格栅部分，所述线性格栅部分的预定周期表示为P，从旋转轴线到标尺的半径表示为R，并且标尺的宽度方向上的距离表示为x，则基于由表达式(1)确定的曲线Cn形成第n变形格栅部分的形状：
Figure FDA0003384399370000031
11.根据权利要求7所述的光电旋转编码器，其特征在于，
在所述多个变形格栅部分中，如果位于正交于所述旋转轴线的正交方向上的所述轴线上的变形格栅部分表示为第0变形格栅部分，线性格栅部分的预定周期表示为P，从旋转轴线到标尺的半径表示为R，并且标尺的宽度方向上的距离表示为x，则基于由表达式(2)确定的曲线Cn+1(x)形成第n变形格栅部分的形状：
Figure FDA0003384399370000041
12.根据权利要求7所述的光电旋转编码器，其特征在于，
所述标尺包括反射来自所述光源的光的格栅状图案，并且
所述格栅状图案反射在所述衍射单元处衍射的光。
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