DE102021005465A1

DE102021005465A1 - Photoelektrische rotierende codiereinrichtung

Info

Publication number: DE102021005465A1
Application number: DE102021005465.2A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Kato; Miyako Mizutani
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2022-06-02
Also published as: US20220170764A1; CN114577242A; JP2022086364A; CN114577242B; JP7474186B2; US11506518B2

Abstract

Eine photoelektrische rotierende Codiereinrichtung wird zur Verfügung gestellt, in welcher eine Detektionspräzision beibehalten werden kann, während das Drei-Gitter-Prinzip eingesetzt wird. Die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung 1 beinhaltet: eine allgemein scheibenförmige Skala 2 mit einem gitterartigen Muster 20, welches mit einer vorbestimmten Periode entlang einer Messrichtung ausgebildet ist, wobei die Messrichtung eine Richtung einer Rotation eines Messziels ist, welches auf einer vorbestimmten Achse rotiert, wobei die Skala plattenartig und auf einer Rotationsachse zentriert ist; und einen Kopf 3, welcher von der Skala 2 das Ausmaß einer Verschiebung detektiert, welche durch die Rotation des Messziels bewirkt wird. Der Kopf 3 beinhaltet eine Lichtquelle 4, eine Beugungseinheit 5 mit einer Mehrzahl von Gitterteilen 50 und eine lichtempfangende Einheit 6 mit einer Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen 60. Die Mehrzahl von Gitterteilen 50 der Beugungseinheit 5 ist als eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen ausgebildet, welche sich weit von dem Zentrum auf der Rotationsachse entlang des gitterartigen Musters 20 der Skala 2 ausbreiten. Die Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen 60 ist als eine Mehrzahl von linearen Gitterteilen ausgebildet, welche eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung orthogonal auf die radiale Richtung von dem Zentrum auf der Rotationsachse der Skala 2 aufweisen.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf photoelektrische rotierende Codiereinrichtungen.
Stand der Technik
Betreffend photoelektrische lineare Codiereinrichtungen waren diejenigen basierend auf dem Drei-Gitter-Prinzip konventionell bekannt. Spezifisch beinhaltet eine photoelektrische lineare Codiereinrichtung eine Lichtquelle, einen Index mit einem ersten Gitter, eine Skala mit einem zweiten Gitter und eine lichtempfangende Einheit mit einem dritten Gitter. Das erste Gitter des Index ist ein Gitter mit einem Gittermuster, welches mit einer vorbestimmten Periode entlang der Messrichtung ausgebildet ist. Der Index ist bzw. wird zwischen der Lichtquelle und der Skala angeordnet und erlaubt dem Licht von der Lichtquelle, durch ihn selbst in Richtung zu der Skala hindurchzutreten. Das zweite Gitter der Skala weist ein gitterartiges Muster auf, welches entlang der Messrichtung ausgebildet ist. Das dritte Gitter der lichtempfangenden Einheit beinhaltet eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen, welche mit einer vorbestimmten Periode entlang der Messrichtung angeordnet sind. Die lichtempfangende Einheit empfängt Interferenzstreifen, welche aus hellen und dunklen Streifen bestehen, welche ein interferierendes Licht sind, welches durch das Licht erzeugt bzw. generiert wird, welches durch den Index und die Skala hindurchgetreten ist. Diese Interferenzstreifen weisen dieselbe Periode wie diejenige des gitterartigen Musters der Skala (das zweite Muster) auf. In diesem Fall werden sich, wenn die Skala um einen Abstand L in der Messrichtung bewegt wird, die Interferenzstreifen, welche an der lichtempfangenden Einheit erzeugt werden, um einen Abstand 2L bewegen. Die photoelektrische lineare Codiereinrichtung berechnet das Ausmaß bzw. die Größe einer relativen Bewegung zwischen der Skala und einem Kopf basierend auf der Änderung in einer Phase, welche die Bewegung der Interferenzstreifen repräsentiert.
Andererseits waren photoelektrische rotierende Codiereinrichtung konventionell bekannt. Eine photoelektrische rotierende Codiereinrichtung beinhaltet eine allgemein scheibenförmige Skala mit einem gitterartigen Muster, welches mit einer vorbestimmten Periode entlang der Messrichtung ausgebildet ist, und einen Kopf, welcher von der Skala das Ausmaß einer Verschiebung bzw. Verlagerung detektiert, welche durch die Rotation eines Messziels bewirkt wird. Der Kopf beinhaltet eine Lichtquelle, einen Index mit einem ersten Gitter, eine Skala mit einem zweiten Gitter und eine lichtempfangende Einheit mit einem dritten Gitter. In einer derartigen photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung sind, um das Drei-Gitter-Prinzip der photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen einzusetzen bzw. zu verwenden, der Index und die Skala in einer Bogenform ausgebildet und das erste und zweite Gitter sind entlang der Bögen angeordnet. Mit bzw. bei einer derartigen Konfiguration erzeugt Licht, welches durch den Index und die Skala hindurchgetreten ist, bogenförmige Interferenzstreifen auf der lichtempfangenden Einheit. Demgemäß kann eine photoelektrische rotierende Codiereinrichtung basierend auf dem Drei-Gitter-Prinzip konstruiert bzw. aufgebaut werden, indem die lichtempfangenden Elemente in einer Bogenform erzeugt werden.
Mittlerweile gibt es eine Nachfrage nach einem Standardisieren der lichtempfangenden Elemente der lichtempfangenden Einheit zwischen den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen und den photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtungen. Für die photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtungen müssen der Index und die lichtempfangende Einheit in einer Bogenform ausgebildet sein bzw. werden, um mit der bogenförmigen Skala übereinzustimmen, wie dies oben beschrieben ist. Daher ist es schwierig, die lichtempfangenden Elemente der lichtempfangenden Einheit zwischen den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen und den photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtungen zu standardisieren.
Im Vergleich beinhaltet die optische Codiereinrichtung (photoelektrische rotierende Codiereinrichtung), welche beispielsweise in der Japanischen, nicht geprüften Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2001-116592 beschrieben ist, eine Hauptskala mit einem Skalengitter, welches ein Gittermuster aufweist, welches mit einem vorbestimmten Winkelabstand entlang der Messrichtung ausgebildet ist, und einen Detektionskopf, welcher gegenüberliegend zu der Hauptskala und mit einem optischen Gitter auf der lichtempfangenden Seite angeordnet ist, welches sich relativ zu der Hauptskala in der Richtung der Messachse bewegt. Spezifisch ist bzw. wird in dieser optischen Codiereinrichtung das Skalengitter allein in eine Bogenform verformt bzw. deformiert, und Gitter ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen werden in dem Index und der lichtempfangenden Einheit eingesetzt.
Mit bzw. bei einer derartigen Konfiguration werden verzerrte Interferenzstreifen, welche Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen beinhalten, grob in der Mitte der lichtempfangenden Einheit erzeugt bzw. generiert. Da nur die Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen zu erhalten sind bzw. erhalten werden sollen, ist die optische Codiereinrichtung mit einer Blende versehen, welche aus einem Maskenmaterial hergestellt ist, wobei ein Fenster nur an einer Stelle vorgesehen ist, wo derartige Interferenzstreifen erzeugt werden. Da die verzerrten Interferenzstreifen durch das Maskenmaterial der Blende blockiert bzw. ausgeblendet werden, kann die lichtempfangende Einheit nur die Interferenzstreifen erhalten bzw. erfassen, welche durch das Fenster hindurchgetreten sind und allgemein ähnlich zu denjenigen in der photoelektrischen linearen Codiereinrichtung sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, WELCHE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
Jedoch ist, trotz der optischen Codiereinrichtung, welche in der Japanischen, nicht geprüften Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2001-116592 beschrieben ist, welche fähig ist, Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in der photoelektrischen linearen Codiereinrichtung zu erhalten, da die erzeugten Interferenzstreifen selbst verzerrt sind, das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (S/N Verhältnis) der Signale, welche für eine Detektion verwendet werden, reduziert. Insbesondere weisen photoelektrische rotierende Codiereinrichtungen mit kleinem Durchmesser eine signifikante Reduktion in dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis auf, wobei dies zu einer schlechten Präzision, wie beispielsweise einem Flackern bzw. Flimmern, in einer Position führen kann.
Ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, eine photoelektrische rotierende Codiereinrichtung zur Verfügung zu stellen, in welcher eine Detektionspräzision beibehalten werden kann, während das Drei-Gitter-Prinzip verwendet bzw. eingesetzt wird.
MITTEL FÜR EIN LÖSEN DER PROBLEME
Die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet: eine allgemein scheibenförmige Skala mit einem gitterartigen Muster, welches mit einer vorbestimmten Periode entlang einer Messrichtung ausgebildet ist, wobei die Messrichtung eine Richtung einer Rotation eines Messziels ist, welches auf einer vorbestimmten Achse rotiert, wobei die Skala plattenartig und auf einer Rotationsachse zentriert ist; und einen Kopf, welcher von der Skala das Ausmaß bzw. die Größe einer Verschiebung bzw. Verlagerung detektiert, welche durch die Rotation des Messziels bewirkt wird. Der Kopf beinhaltet eine Lichtquelle, eine Beugungseinheit, eine Durchtrittseinheit und eine lichtempfangende Einheit. Die Lichtquelle liefert Licht zu der Skala. Die Beugungseinheit ist zwischen der Lichtquelle und der Skala parallel zu der Plattenoberfläche der Skala angeordnet. Die Beugungseinheit weist eine Mehrzahl von Gitterteilen auf, welche in einer vorbestimmten Form bzw. Gestalt in einer Ebene parallel zu der Plattenoberfläche der Skala ausgebildet sind, um das Licht von der Lichtquelle zu beugen. Die Beugungseinheit ist derart ausgebildet, dass sie länglich in der Richtung parallel zu der Richtung orthogonal auf die radiale Richtung der Skala ist. Die Durchtrittseinheit ist in der Bewegungsrichtung des Lichts angeordnet, welches durch die Skala hindurchgetreten ist. Zusätzlich ist die Durchtrittseinheit parallel zu der Plattenoberfläche der Skala angeordnet. Die Durchtrittseinheit weist eine Mehrzahl von Gitterteilen auf, welche in einer vorbestimmten Form in einer Ebene parallel zu der Plattenoberfläche der Skala ausgebildet sind. Die Durchtrittseinheit erlaubt, dass das Licht, welches durch die Skala hindurchgetreten ist, durch die Durchtrittseinheit hindurchtritt. Die Durchtrittseinheit ist derart ausgebildet, dass sie länglich in der Richtung parallel zu der Richtung orthogonal auf die radiale Richtung der Skala ist. Die lichtempfangende Einheit empfängt bzw. erhält das Licht, welches durch die Durchtrittseinheit hindurchgetreten ist. Die Mehrzahl von Gitterteilen von einer der Beugungseinheit oder der Durchtrittseinheit ist als eine Mehrzahl von verformten bzw. deformierten Gitterteilen ausgebildet, welche sich weit bzw. breit von dem Zentrum auf der Rotationsachse entlang des gitterartigen Musters der Skala ausbreiten. Die Mehrzahl von Gitterteilen der anderen der Beugungseinheit oder der Durchtrittseinheit ist als eine Mehrzahl von linearen Gitterteilen ausgebildet, welche eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung orthogonal auf die radiale Richtung von dem Zentrum bzw. Mittelpunkt auf der Rotationsachse der Skala aufweisen. Die lichtempfangende Einheit empfängt bzw. erhält Interferenzlicht, welches eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung aufweist, wobei das Interferenzlicht durch eine Beugung an der Beugungseinheit und durch ein Hindurchtreten durch die Durchtrittseinheit über die Skala bewirkt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bzw. wird, im Hinblick auf die Beziehung unter der Beugungseinheit, der Skala und der Durchtrittseinheit, die Mehrzahl von Gitterteilen von einer der Beugungseinheit oder der Durchtrittseinheit als eine Mehrzahl von verformten bzw. deformierten Gitterteilen ausgebildet, und es wird die Mehrzahl von Gitterteilen der anderen der Beugungseinheit oder der Durchtrittseinheit als lineare Gitterteile ausgebildet. Die vorformten Gitterteile korrigieren die Verzerrung der Interferenzstreifen, d.h. das Interferenzlicht, und können Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen auf der lichtempfangenden Einheit erzeugen bzw. generieren. Derart kann die lichtempfangende Einheit die Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen erhalten bzw. erfassen. Daher kann eine Detektionspräzision beibehalten werden, während das Drei-Gitter-Prinzip in der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung eingesetzt wird.
Die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Skala und einen Kopf. Die Skala ist in eine allgemeine Scheibenform mit einem gitterartigen Muster ausgebildet, welches mit einer vorbestimmten Periode entlang einer Messrichtung ausgebildet ist. Die Messrichtung ist eine Rotationsrichtung eines Messziels, welches auf einer bzw. um eine vorbestimmte(n) Achse rotiert, und die Skala ist plattenartig und auf einer Rotationsachse zentriert. Der Kopf detektiert von der Skala das Ausmaß einer Verschiebung bzw. Verlagerung, welche durch die Rotation des Messziels bewirkt wird. Der Kopf beinhaltet eine Lichtquelle, eine Beugungseinheit und eine lichtempfangende Einheit. Die Lichtquelle liefert Licht zu der Skala. Die Beugungseinheit ist zwischen der Lichtquelle und der Skala parallel zu der Plattenoberfläche der Skala angeordnet. Die Beugungseinheit weist eine Mehrzahl von Gitterteilen auf, welche in einer vorbestimmten Form bzw. Gestalt in einer Ebene parallel zu der Plattenoberfläche der Skala ausgebildet sind, um das Licht von der Lichtquelle zu beugen. Die Beugungseinheit ist derart ausgebildet, dass sie länglich in der Richtung parallel zu der Richtung orthogonal auf die radiale Richtung der Skala ist. Die lichtempfangende Einheit ist in der Bewegungsrichtung des Lichts angeordnet, welches durch die Skala hindurchgetreten ist. Die lichtempfangende Einheit ist parallel zu der Plattenoberfläche der Skala angeordnet. Die lichtempfangende Einheit weist eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen auf, welche in einer vorbestimmten Form in einer Ebene parallel zu der Plattenoberfläche der Skala ausgebildet sind, um das Licht zu empfangen bzw. zu erhalten, welches durch die Skala hindurchgetreten ist. Die lichtempfangende Einheit ist derart ausgebildet, dass sie länglich in der Richtung parallel zu der Richtung orthogonal auf die radiale Richtung der Skala ist. Eine der Mehrzahl von Gitterteilen der Beugungseinheit oder der Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen der lichtempfangenden Einheit ist als eine Mehrzahl von verformten bzw. deformierten Gitterteilen ausgebildet, welche sich weit bzw. breit von dem Zentrum auf der Rotationsachse entlang des gitterartigen Musters der Skala ausbreiten. Die andere der Mehrzahl von Gitterteilen der Beugungseinheit oder der Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen der lichtempfangenden Einheit ist als eine Mehrzahl von linearen Gitterteilen ausgebildet, welche eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung orthogonal auf die radiale Richtung von dem Zentrum auf der Rotationsachse der Skala aufweisen. Die lichtempfangende Einheit empfängt bzw. erhält Interferenzlicht, welches eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung aufweist, wobei das Interferenzlicht durch eine Beugung an der Beugungseinheit und durch ein Hindurchtreten durch die Durchtrittseinheit über die Skala bewirkt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist, im Hinblick auf die Beziehung unter der Beugungseinheit, der Skala und der lichtempfangenden Einheit, eine der Mehrzahl von Gitterteilen der Beugungseinheit oder der lichtempfangenden Elemente der lichtempfangenden Einheit als eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen ausgebildet, und die andere der Mehrzahl von Gitterteilen der Beugungseinheit oder der lichtempfangenden Elemente der lichtempfangenden Einheit ist als lineare Gitterteile ausgebildet. Die vorformten Gitterteile korrigieren die Verzerrung der Interferenzstreifen, d.h. des Interferenzlichts, und können Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen auf der lichtempfangenden Einheit erzeugen bzw. generieren. Derart kann die lichtempfangende Einheit die Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen erfassen. Daher kann eine Detektionspräzision beibehalten werden, während das Drei-Gitter-Prinzip in der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung verwendet bzw. eingesetzt wird.
In diesem Fall ist die Mehrzahl von Gitterteilen in der Beugungseinheit vorzugsweise als eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen ausgebildet, welche sich weit von dem Zentrum auf der Rotationsachse entlang des gitterartigen Musters der Skala ausbreiten.
Mit bzw. bei einer derartigen Konfiguration können die lichtempfangenden Elemente gemeinsam mit den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen in der lichtempfangenden Einheit eingesetzt bzw. verwendet werden. Daher kann die Nachfrage bzw. Forderung nach einem Standardisieren der lichtempfangenden Elemente der lichtempfangenden Einheit zwischen den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen und den photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtungen erfüllt werden. Zusätzlich können, da die lichtempfangenden Elemente gemeinsam mit den linearen Codiereinrichtungen in der lichtempfangenden Einheit eingesetzt bzw. verwendet werden können, Kosten reduziert werden.
In diesem Fall ist die Mehrzahl von verformten Gitterteilen vorzugsweise in einer Linien-Symmetrie relativ zu einer Achse ausgebildet, welche sich in einer orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse befindet.
Mit einer derartigen Konfiguration kann, indem sie in einer Linien-Symmetrie relativ zu der Achse ausgebildet sind, welche in der orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse ist bzw. liegt, die Mehrzahl von verformten Gitterteilen die Interferenzstreifen korrigieren und kann die Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen mit einer höheren Präzision erzeugen.
In diesem Fall ist bzw. wird, unter der Mehrzahl von verformten Gitterteilen, wenn ein verformtes Gitterteil, welches auf der Achse in der orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse angeordnet ist, als das nullte verformte Gitterteil bezeichnet wird, die vorbestimmte Periode der linearen Gitterteile als P bezeichnet wird, ein Radius von der Rotationsachse zu der Skala als R bezeichnet wird, und ein Abstand in der Breitenrichtung der Skala als x bezeichnet wird, die Form eines n-ten verformten Gitterteils basierend auf einer Kurve C_n ausgebildet, welche durch einen Ausdruck (1) gemäß der ersten Ausführungsform bestimmt wird, welche unten beschrieben ist.
Mit einer derartigen Konfiguration kann die Mehrzahl von verformten Gitterteilen leicht entwickelt bzw. konstruiert und erzeugt werden, indem sie basierend auf der Kurve Cn ausgebildet werden, wie sie durch den Ausdruck (1) bestimmt wird.
Alternativ ist bzw. wird, unter der Mehrzahl von verformten Gitterteilen, wenn ein verformtes Gitterteil, welches auf der Achse in der orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse angeordnet ist, als das nullte verformte Gitterteil bezeichnet wird, die vorbestimmte Periode der linearen Gitterteile als P bezeichnet wird, ein Radius von der Rotationsachse zu der Skala als R bezeichnet wird, und ein Abstand in der Breitenrichtung der Skala als x bezeichnet wird, die Form eines n-ten verformten Gitterteils bevorzugt basierend auf einer Kurve C_n+1(x) ausgebildet, welche durch einen Ausdruck (2) gemäß der zweiten Ausführungsform bestimmt wird, welche unten beschrieben ist.
Wenn die Mehrzahl von verformten Gitterteilen verwendet bzw. eingesetzt wird, welche basierend auf der Kurve C_n gebildet werden, welche durch den oben beschriebenen Ausdruck (1) bestimmt wird, werden in der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung mit einer Skala mit kleinem Durchmesser, wenn der Wert von „n“ in dem n-ten verformten Gitterteil größer wird, die Fehler überlagert und es kann schwierig werden, Interferenzstreifen zu erzeugen.
Jedoch erlaubt mit bzw. bei der oben beschriebenen Konfiguration, indem sie basierend auf der Kurve C_n+1(x) ausgebildet wird, wie sie durch den Ausdruck (2) bestimmt wird, die Mehrzahl von verformten Gitterteilen, dass die Phase des Lichts kompensiert wird und dass die Interferenzstreifen leicht selbst mit der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung mit einer Skala mit kleinem Durchmesser erzeugt werden. Daher kann für die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung die Mehrzahl von verformten Gitterteilen mit einer höheren Präzision für eine Korrektur als diejenige des Ausdrucks (1) entwickelt bzw. konstruiert und leicht erzeugt werden.
In diesem Fall beinhaltet die Skala ein gitterartiges Muster, welches das Licht von der Lichtquelle reflektiert. Das gitterartige Muster reflektiert vorzugsweise das Licht, welches an der Beugungseinheit gebeugt wird.
Wenn der Trennungsabstand zwischen der Lichtquelle und der Beugungseinheit und der Trennungsabstand zwischen der Skala und der Durchtrittseinheit oder der lichtempfangenden Einheit unterschiedlich sind, können Interferenzstreifen nicht an der lichtempfangenden Einheit erzeugt werden oder eine Präzision kann reduziert sein bzw. werden. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass die jeweiligen Komponenten in gleichen Abständen angeordnet sind bzw. werden.
Mit einer derartigen Konfiguration kann, da die Skala ein gitterartiges Muster aufweist, welches Licht von der Lichtquelle reflektiert, das Licht, welches durch die Beugungseinheit hindurchgetreten ist, durch die Skala reflektiert und zurück in die Durchtrittseinheit oder die lichtempfangende Einheit gefaltet werden. Aus diesem Grund können die Beugungseinheit und die Durchtrittseinheit oder die lichtempfangende Einheit koplanar sein. Daher kann in der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung die Präzisionsreduktion in den Interferenzstreifen unterdrückt werden, indem sie fähig ist, leicht die jeweiligen Komponenten bei gleichen Abständen anzuordnen. Die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung kann auch kompakt gemacht werden, da das Licht durch die Skala reflektiert wird.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine photoelektrische rotierende Codiereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Draufsicht, welche verformte Gitterteile in der oben erwähnten photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung zeigt.
3 ist eine Draufsicht, welche verformte Gitterteile in einer photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine photoelektrische rotierende Codiereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine photoelektrische rotierende Codiereinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine photoelektrische rotierende Codiereinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
In der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung 1 ist bzw. wird die Rotationsrichtung eines Messziels, welches um eine vorbestimmte Achse (nicht gezeigt) rotiert, als die Messrichtung definiert. Wie dies in 1 gezeigt ist, beinhaltet die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung 1 eine allgemein scheibenförmige Skala 2, welche plattenartig und auf der Rotationsachse zentriert ist, und einen Kopf 3, welcher von der Skala 2 das Ausmaß einer Verschiebung bzw. Verlagerung detektiert, welche durch die Rotation des Messziels bewirkt wird.
Die Skala 2 ist aus einem durchscheinenden bzw. durchlässigen Glied bzw. Element, wie beispielsweise Glas, hergestellt, welches erlaubt, dass Licht durch die Skala hindurchtritt. Eine Seite der Skala 2 ist mit einem gitterartigen Muster 20 ausgebildet, welches mit einer vorbestimmten Periode entlang der Messrichtung ausgebildet ist.
Der Kopf 3 beinhaltet eine Lichtquelle 4, welche Licht zu der Skala 2 liefert, eine Beugungseinheit 5, welche zwischen der Lichtquelle 4 und der Skala 2 angeordnet ist, und eine lichtempfangende Einheit 6, welche in der Bewegungsrichtung des Lichts angeordnet ist, welches durch die Skala 2 hindurchgetreten ist. Der Kopf 3, welcher diese Elemente beinhaltet, ist derart vorgesehen, dass er sich in einer integralen Weise entlang der Messrichtung relativ zu der Skala 2 vorwärtsbewegen oder zurückziehen kann.
Die Lichtquelle 4 liefert paralleles Licht normal bzw. senkrecht auf eine Seite der Skala 2. Eine Leuchtdiode (LED) kann für die Lichtquelle 4 eingesetzt bzw. verwendet werden. Jedoch ist die Lichtquelle 4 nicht auf LEDs beschränkt und es kann jegliche Lichtquelle verwendet werden.
Die Beugungseinheit 5 ist parallel zu der Plattenoberfläche der Skala 2 angeordnet. Die Beugungseinheit 5 ist derart ausgebildet, dass sie länglich in der X Richtung ist, welche parallel zu der Richtung orthogonal auf die radiale Richtung der Skala 2 ist. Die Beugungseinheit 5 weist eine Mehrzahl von Gitterteilen 50 auf, welche in einer vorbestimmten Form bzw. Gestalt in der XY Ebene ausgebildet sind, welche parallel zu der Plattenoberfläche der Skala 2 ist. Die Mehrzahl von Gitterteilen 50 beugt Licht von der Lichtquelle 4. Die Beugungseinheit 5 ist aus Glas hergestellt, welches erlaubt, dass Licht von der Lichtquelle 4 durch die Beugungseinheit durchtritt. Die Beugungseinheit 5 ist an einer Position angeordnet, welche von der Skala 2 um einen Abstand d1 getrennt ist.
Die Mehrzahl von Gitterteilen 50 in der Beugungseinheit 5 ist als eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50 ausgebildet, welche sich weit bzw. breit von dem Zentrum auf der Rotationsachse entlang des gitterartigen Musters 20 der Skala 2 ausbreiten. Das Verfahren eines Ausbildens bzw. Entwickelns der Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50 wird später beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung werden die X, Y und Z Richtung wie folgt definiert: die Richtung parallel zu der Richtung orthogonal auf die radiale Richtung der Skala 2 wird als die X Richtung definiert werden. Die Richtung orthogonal auf die X Richtung auf der Plattenoberfläche der Skala 2 wird als die Y Richtung definiert werden. Die Richtung parallel zu der Rotationsachse der Skala 2 und orthogonal sowohl auf die X Richtung als auch die Y Richtung wird als die Z Richtung definiert werden. Zusätzlich ist die Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50 schwarz in den Zeichnungen gezeigt, so dass ihre Form bzw. Gestalt klar identifiziert werden kann; jedoch können derartige Teile aus einem transparenten Material oder einem opaken Material hergestellt sein bzw. werden, oder sie können mit einer Dicke verschieden von derjenigen der benachbarten weißen Teile ausgebildet sein bzw. werden, oder sie können als Löcher ausgebildet sein. Kurz gesagt, kann die Mehrzahl von verformten Gitterteilen auf eine beliebige Weise ausgebildet sein bzw. werden, solange sie als verformte bzw. deformierte Gitterteile fungieren.
Die lichtempfangende Einheit 6 ist parallel zu der Plattenoberfläche der Skala 2 angeordnet. Die lichtempfangende Einheit 6 empfängt Licht, welches durch die Skala 2 hindurchgetreten ist, und ist derart ausgebildet, dass sie länglich in der X Richtung ist, welche parallel zu der Richtung orthogonal auf die radiale Richtung der Skala 2 ist. Die lichtempfangende Einheit 6 beinhaltet eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen 60. Die lichtempfangenden Elemente 60 empfangen bzw. erhalten eine Mehrzahl von Beugungslichtstrahlen, welche durch die Skala 2 und die Beugungseinheit 5 transmittiert wurden bzw. hindurchgetreten sind, und detektieren Signale von den Interferenzstreifen, welche durch die Mehrzahl von Beugungslichtstrahlen erzeugt bzw. generiert werden. Die lichtempfangenden Elemente 60 sind in einer vorbestimmten Form bzw. Gestalt in der XY Ebene ausgebildet, welche parallel zu der Plattenoberfläche der Skala 2 ist. Spezifisch ist die Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen 60 als eine Mehrzahl von linearen Gitterteilen ausgebildet, welche eine vorbestimmte Periode P entlang der X Richtung aufweisen, welche orthogonal auf die radiale Richtung von dem Zentrum bzw. Mittelpunkt auf der Rotationsachse der Skala 2 parallel zu der Z Richtung ist. Die lichtempfangende Einheit 6 empfängt Interferenzstreifen (nicht gezeigt), welche durch eine Beugung an der Beugungseinheit 5 bewirkt werden und welche durch die Skala 2 hindurchtreten. Die Interferenzstreifen sind interferierendes Licht, welches eine vorbestimmte Periode P entlang der X Richtung aufweist, welche die orthogonale Richtung ist.
Eine Photodioden-Anordnung bzw. ein Photodioden-Array (PDA) wird für die lichtempfangenden Elemente 60 verwendet, und die lichtempfangenden Elemente 60 sind bzw. werden derart installiert, dass sie mit der Beugungseinheit 5 und der Skala 2 überlappen. Mit anderen Worten sind die Beugungseinheit 5 und die lichtempfangende Einheit 6 gegenüberliegend zueinander installiert, so dass sie miteinander überlappen, wobei die Skala 2 sandwichartig dazwischen eingeschlossen ist. Eine PDA ist ein Detektor mit der Fähigkeit, eine Mehrzahl von Interferenzstreifen auf einmal zu messen. Die Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen 60 ist nicht auf PDAs beschränkt bzw. begrenzt und ein beliebiger Detektor kann verwendet werden, wie beispielsweise ein positionsempfindlicher Detektor (PSD) oder eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD).
2 ist eine Draufsicht, welche verformte Gitterteile 50 in der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung 1 zeigt.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist die Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50 in der Beugungseinheit 5 in einer Linien-Symmetrie relativ zu einer Achse L ausgebildet. Die Achse L ist bzw. verläuft in der orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse (nicht gezeigt) parallel zu der Z Richtung. Nachfolgend wird das Verfahren eines Ausbildens bzw. Entwickelns der Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50 beschrieben werden.
Zuerst wird, unter der Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50, ein verformtes Gitterteil 500, welches auf der Achse L in der orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse angeordnet ist, als das nullte verformte Gitterteil 500 bezeichnet. Als nächstes wird die vorbestimmte Periode der linearen Gitterteile, d.h. der lichtempfangenden Elemente 60 (siehe 1), als P bezeichnet, wird der Radius von der Rotationsachse zu der Skala 2 (siehe 1) als R bezeichnet und wird der Abstand in der Breitenrichtung der Skala 2 als x bezeichnet. In diesem Fall wird die Form eines n-ten verformten Gitterteils basierend auf der Kurve Cn ausgebildet, wie sie durch den Ausdruck (1) bestimmt wird. $C_{n} = \frac{P n c o s \frac{P n}{R} t a n \frac{P}{R} x}{2 P c o s \frac{P n}{R} - t a n \frac{P n}{R} x}$
Gemäß einer derartigen Ausführungsform können die folgenden Effekte erzielt werden:

(1) Im Hinblick auf die Beziehung zwischen der Beugungseinheit 5, der Skala 2 und der lichtempfangenden Einheit 6 wird die Mehrzahl von Gitterteilen 50 der Beugungseinheit 5 als eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen ausgebildet, und es wird die Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen 60 der lichtempfangenden Einheit 6 als lineare Gitterteile ausgebildet. Die verformten Gitterteile 50 korrigieren die Verzerrung der Interferenzstreifen und können Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen auf der lichtempfangenden Einheit 6 erzeugen bzw. generieren. Derart kann die lichtempfangende Einheit 6 Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen erfassen. Daher kann eine Detektionsgenauigkeit beibehalten werden, während das Drei-Gitter-Prinzip in der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung 1 eingesetzt bzw. verwendet wird.
(2) Die lichtempfangenden Elemente 60 können gemeinsam mit den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen in der lichtempfangenden Einheit 6 eingesetzt bzw. verwendet werden. Daher kann die Anforderung nach einem Standardisieren der lichtempfangenden Elemente 60 der lichtempfangenden Einheit 6 zwischen den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen und den photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtungen (wie beispielsweise der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung 1) erfüllt werden. Zusätzlich können, da die lichtempfangenden Elemente 60 gemeinsam mit den linearen Codiereinrichtungen in der lichtempfangenden Einheit 6 eingesetzt werden können, Kosten reduziert werden.
(3) Durch ein Ausbilden der Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50 in einer Linien-Symmetrie relativ zu der Achse L, welche in der orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse parallel zu der Z Achse ist bzw. liegt, können die Interferenzstreifen korrigiert werden und es können Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen mit einer höheren Präzision erzeugt werden.
(4) Die Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50 kann leicht entwickelt bzw. konstruiert und hergestellt werden, indem sie basierend auf der Kurve Cn ausgebildet werden, wie sie durch den Ausdruck (1) bestimmt wird.

Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung werden vorher beschriebene Teile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und es werden die Beschreibungen davon weggelassen werden.
3 ist eine Draufsicht, welche verformte Gitterteile 50 in einer photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist bzw. wird die Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50 basierend auf der Kurve C_n ausgebildet, wie sie durch den Ausdruck (1) bestimmt wird. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dahingehend, dass die Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50A basierend auf einer Kurve ausgebildet wird, welche durch einen Ausdruck verschieden von dem Ausdruck (1) bestimmt wird, wie dies in 3 gezeigt ist. Nachfolgend wird das Verfahren eines Entwickelns bzw. Konstruierens der Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50A in der zweiten Ausführungsform beschrieben werden.
Zuerst wird, unter der Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50A, ein verformtes Gitterteil 500A, welches auf der Achse L in der orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse angeordnet ist, als das nullte verformte Gitterteil bezeichnet. Als nächstes wird die vorbestimmte Periode der linearen Gitterteile, d.h. der lichtempfangenden Elemente 60 (siehe 1), als P bezeichnet, wird der Radius von der Rotationsachse zu der Skala 2 (siehe 1) als R bezeichnet und wird der Abstand in der Breitenrichtung der Skala 2 als x bezeichnet. In diesem Fall wird die Form eines n-ten verformten Gitterteils 50A basierend auf der Kurve C_n+1(x) ausgebildet, wie sie durch den Ausdruck (2) bestimmt wird. $C_{n + 1} (x) = C_{n} (x) - \frac{P R (t a n \frac{(n + 1) P}{R} - t a n \frac{n P}{R}) x}{R (t a n \frac{(n + 1) P}{R} - t a n \frac{n P}{R}) x - 2 P}$
In einer derartigen zweiten Ausführungsform können dieselben Effekte wie in (1) bis (3) der ersten Ausführungsform erzielt bzw. erhalten werden, und es können auch die folgenden Effekte erhalten werden:

(5) Indem sie basierend auf der Kurve C_n+1(x) ausgebildet werden, wie sie durch den Ausdruck (2) bestimmt wird, erlaubt die Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50, dass die Phase des Lichts kompensiert wird und dass die Interferenzstreifen leicht selbst mit der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung 1A mit einer Skala 2 mit kleinem Durchmesser erzeugt werden. Daher kann für die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung 1A eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen mit einer höheren Präzision für eine Korrektur als diejenige des Ausdrucks (1) entwickelt bzw. konstruiert und leicht erzeugt werden.

Dritte Ausführungsform
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung werden vorher beschriebene Teile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und es werden die Beschreibungen davon weggelassen werden.
4 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine photoelektrische rotierende Codiereinrichtung 1B gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird eine transmissive bzw. durchlässige photoelektrische rotierende Codiereinrichtung 1 beschrieben, in welcher das gitterartige Muster 20 der Skala 2 Licht dadurch transmittiert bzw. hindurchlässt. Die Skala 2B der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dahingehend, dass sie ein gitterartiges Muster 20B aufweist, welches Licht von der Lichtquelle 4 reflektiert. Zusätzlich sind, durch ein Verwenden bzw. Einsetzen des gitterartigen Musters 20B, welches Licht reflektiert, die Beugungseinheit 5 und die lichtempfangende Einheit 6 in dem Kopf 3B der dritten Ausführungsform an unterschiedlichen Positionen zu jenen in der ersten Ausführungsform angeordnet.
Das gitterartige Muster 20B reflektiert vorzugsweise das Licht, welches an der Beugungseinheit 5 gebeugt wird, und liefert das reflektierte Licht zu der lichtempfangenden Einheit 6. Aus diesem Grund sind die Beugungseinheit 5 und die lichtempfangende Einheit 6 koplanar, wie dies in 4 gezeigt ist. Eine derartige Anordnung stellt sicher, dass der Trennungsabstand zwischen der Beugungseinheit 5 und der Skala 2B und der Trennungsabstand zwischen der Skala 2 und der lichtempfangenden Einheit 6 gleich gemacht werden können. Spezifisch sind der Trennungsabstand d3 zwischen der Beugungseinheit 5 und der Skala 2B und der Trennungsabstand d4 zwischen der Skala 2B und der lichtempfangenden Einheit 6 dieselben. Das Licht, welches von der Lichtquelle 4 geliefert wird, wird an der Beugungseinheit 5 gebeugt, an der Skala 2B reflektiert und zu der lichtempfangenden Einheit 6 geliefert.
In einer derartigen dritten Ausführungsform können dieselben Effekte wie in (1) bis (5) der ersten und zweiten Ausführungsform erzielt werden, und es können auch die folgenden Effekte erzielt bzw. erhalten werden:

(6) Da die Skala 2B ein gitterartiges Muster 20B aufweist, welches Licht von der Lichtquelle 4 reflektiert, kann das Licht, welches durch die Beugungseinheit 5 hindurchgetreten ist, durch die Skala 2B reflektiert und zurück in die lichtempfangende Einheit 6 gefaltet werden. Aus diesem Grund können die Beugungseinheit 5 und die lichtempfangende Einheit 6 koplanar sein. Daher kann in der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung 1B die Präzisionsreduktion in den Interferenzstreifen unterdrückt werden, indem es möglich ist, leicht die jeweiligen Komponenten in bzw. bei gleichen Abständen anzuordnen. Die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung 1B kann auch kompakt gemacht werden, da das Licht durch die Skala 2B reflektiert wird.

Vierte Ausführungsform
Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung werden vorher beschriebene Teile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und es werden die Beschreibungen davon weggelassen werden.
5 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine photoelektrische rotierende Codiereinrichtung 1C gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist bzw. wird die Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen 60 der lichtempfangenden Einheit 6 als eine Mehrzahl von linearen Gitterteilen mit einer vorbestimmten Periode ausgebildet. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dahingehend, dass der Kopf 3C eine Durchtrittseinheit 7 mit einer Mehrzahl von Gitterteilen 70 beinhaltet und die Mehrzahl von Gitterteilen 70 als eine Mehrzahl von linearen Gitterteilen ausgebildet ist. Zusätzlich unterscheidet sich die vierte Ausführungsform von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dahingehend, dass die lichtempfangende Einheit 6C nicht mit linearen Gitterteilen versehen ist, da die Durchtrittseinheit 7 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt wird.
Wie dies in 5 gezeigt ist, ist die Durchtrittseinheit 7 in der Bewegungsrichtung des Lichts angeordnet, welches durch die Skala 2 hindurchgetreten ist, und ist parallel zu der Plattenoberfläche der Skala 2 angeordnet. Die Durchtrittseinheit 7 weist eine Mehrzahl von linearen Gitterteilen auf, d.h. die Mehrzahl von Gitterteilen 70 in der Ebene parallel zu der Plattenoberfläche der Skala 2. Die Durchtrittseinheit 7 ist derart ausgebildet, dass sie länglich in der Richtung parallel zu der Richtung orthogonal auf die radiale Richtung der Skala 2 ist. Die Durchtrittseinheit 7 ist aus einem durchsichtigen Glied bzw. Element, wie beispielsweise Glas, hergestellt, welches erlaubt, dass Licht durch die Durchtrittseinheit transmittiert wird bzw. hindurchtritt. Die Mehrzahl von Gitterteilen 70 der Durchtrittseinheit 7 ist als eine Mehrzahl von linearen Gitterteilen ausgebildet, welche eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung orthogonal auf die radiale Richtung von dem Zentrum auf der Rotationsachse der Skala 2 aufweisen.
Die lichtempfangende Einheit 6C empfängt das Licht, welches durch die Durchtrittseinheit 7 hindurchgetreten ist. Die lichtempfangende Einheit 6C empfängt Interferenzstreifen (nicht gezeigt), welche durch eine Beugung an der Beugungseinheit 5 bewirkt werden und durch die Durchtrittseinheit 7 über die Skala 2 hindurchtreten. Die Interferenzstreifen weisen eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung auf. Spezifisch beinhaltet die lichtempfangende Einheit 6C ein erstes lichtempfangendes Teil 61, ein zweites lichtempfangendes Teil 62, ein drittes lichtempfangendes Teil 63 und ein viertes lichtempfangendes Teil 64. Das erste lichtempfangende Teil 61 empfängt bzw. erhält Licht mit einer Phase von 0 Grad. Das zweite lichtempfangende Teil 62 empfängt Licht mit einer Phase von 90 Grad. Das dritte lichtempfangende Teil 63 empfängt Licht mit einer Phase von 180 Grad. Das vierte lichtempfangende Teil 64 empfängt Licht mit einer Phase von 270 Grad. Die lichtempfangende Einheit 6C erfasst bzw. erhält Vier-Phasen-Signale von der Mehrzahl von Lichtstrahlen, jedes mit einer unterschiedlichen Phase, welche durch die lichtempfangenden Teile 61 bis 64 empfangen werden, und erfasst die Größe bzw. das Ausmaß einer Verlagerung basierend auf den Vier-Phasen-Signalen. Hier beinhaltet die lichtempfangende Einheit 6C die Mehrzahl von lichtempfangenden Teilen 61 bis 64, um Vier-Phasen-Signale zu erfassen bzw. zu erhalten; jedoch kann jegliche Konfiguration für die lichtempfangende Einheit 6C eingesetzt werden, solange sie das Ausmaß einer Verlagerung bzw. Verschiebung von bzw. aus den Interferenzstreifen erfassen kann, welche ein Interferenzlicht sind. Beispielsweise kann die lichtempfangende Einheit konfiguriert bzw. aufgebaut sein, um ein Drei-Phasen-Signal anstelle eines Vier-Phasen-Signals zu erfassen.
In einer derartigen Ausführungsform können dieselben Effekte wie in (1) bis (6) der ersten bis dritten Ausführungsform erzielt werden und es können die folgenden Effekte auch erzielt bzw. erhalten werden:

(7) Im Hinblick auf die Beziehung unter der Beugungseinheit 5, der Skala 2 und der Durchtrittseinheit 7 ist bzw. wird die Mehrzahl von Gitterteilen 50 der Beugungseinheit 5 als eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen ausgebildet, und es ist bzw. wird die Mehrzahl von Gitterteilen 70 der Durchtrittseinheit 7 als lineare Gitterteile ausgebildet. Die verformten Gitterteile 50 korrigieren die Verzerrung der Interferenzstreifen und können Interferenzstreifen erzeugen, welche allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen auf der lichtempfangenden Einheit 6C sind. Derart kann die lichtempfangende Einheit 6C die Interferenzstreifen allgemein ähnlich zu denjenigen in den photoelektrischen linearen Codiereinrichtungen erfassen. Daher kann eine Detektionspräzision beibehalten werden, während das Drei-Gitter-Prinzip in der photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtung 1C eingesetzt wird.
(8) Die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung 1C kann die Interferenzstreifen erfassen, ohne eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen aufzuweisen, welche mit einer vorbestimmten Periode in der lichtempfangenden Einheit 6C angeordnet sind, aufgrund des Vorsehens der Durchtrittseinheit 7, welche eine Mehrzahl von Gitterteilen 70 aufweist, welche lineare Gitterteile sind.

Modifikation der Ausführungsform
Es sollte festgehalten bzw. angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen beschränkt bzw. begrenzt ist, und jegliche Abwandlung, Verbesserung etc. in der vorliegenden Erfindung in dem Ausmaß enthalten ist, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung erzielt werden kann.
Beispielsweise sind bzw. werden in den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen die photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtungen 1, 1A - 1C, welche in einer Messausrüstung verwendet werden, beschrieben, wobei jedoch die photoelektronischen rotierenden Codiereinrichtungen nicht besonders im Hinblick auf das Format des Detektors, das Detektionsverfahren und dgl. beschränkt sind. Zusätzlich können die photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtungen auch in einer anderen Ausrüstung bzw. Ausstattung, eher als in einer Messausrüstung installiert und verwendet werden.
In den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen ist bzw. wird die Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50, 50A in den Beugungseinheiten 5, 5A ausgebildet, wobei jedoch eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen als die lichtempfangenden Elemente in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ausgebildet sein bzw. werden kann oder in der Durchtrittseinheit in der oben beschriebenen vierten Ausführungsform ausgebildet werden kann. Weiters ist bzw. wird in den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen die Mehrzahl von verformten Gitterteilen 50, 50A in einer Linien-Symmetrie relativ zu der Achse L in der orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse ausgebildet, wobei sie jedoch nicht in einer Linien-Symmetrie ausgebildet sein müssen.
Die verformten Gitterteile 50 werden basierend auf der Kurve C_n, welche durch den Ausdruck (1) bestimmt wird, in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ausgebildet und die verformten Gitterteile 50A werden basierend auf der Kurve C_n+1(x), welche durch den Ausdruck (2) bestimmt wird, in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ausgebildet, wobei jedoch die verformten Gitterteile basierend auf einer Kurve verschieden von den Kurven ausgebildet werden können, welche durch die Ausdrücke (1) und (2) bestimmt werden, oder sie in einer radialen Weise basierend auf einer geraden Linie, anstelle auf einer Kurve ausgebildet werden können.
Kurz gesagt ist es ausreichend, wenn die verformten Gitterteile derart ausgebildet werden, dass sie sich weit bzw. breit von dem Zentrum auf der Rotationsachse entlang des gitterartigen Musters der Skala ausbreiten.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie dies oben beschrieben ist, kann die vorliegende Erfindung geeignet an photoelektrischen rotierenden Codiereinrichtungen angewandt werden.

Claims

Photoelektrische rotierende Codiereinrichtung, umfassend: eine allgemein scheibenförmige Skala mit einem gitterartigen Muster, welches mit einer vorbestimmten Periode entlang einer Messrichtung ausgebildet ist, wobei die Messrichtung eine Richtung einer Rotation eines Messziels ist, welches auf einer vorbestimmten Achse rotiert, wobei die Skala plattenartig und auf einer Rotationsachse zentriert ist; und einen Kopf, welcher von der Skala das Ausmaß einer Verschiebung detektiert, welche durch die Rotation des Messziels bewirkt wird, wobei die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kopf umfasst: eine Lichtquelle, welche Licht zu der Skala liefert; eine Beugungseinheit, welche zwischen der Lichtquelle und der Skala angeordnet ist und parallel zu einer Plattenoberfläche der Skala angeordnet ist, wobei die Beugungseinheit eine Mehrzahl von Gitterteilen aufweist, welche in einer vorbestimmten Form in einer Ebene parallel zu der Plattenoberfläche der Skala ausgebildet sind, um das Licht von der Lichtquelle zu beugen, und wobei die Beugungseinheit derart ausgebildet ist, dass die Beugungseinheit länglich in einer Richtung parallel zu einer Richtung orthogonal auf eine radiale Richtung der Skala ist; eine Durchtrittseinheit, welche in einer Bewegungsrichtung des Lichts angeordnet ist, welches durch die Skala hindurchgetreten ist, und parallel zu einer Plattenoberfläche der Skala angeordnet ist, wobei die Durchtrittseinheit eine Mehrzahl von Gitterteilen aufweist, welche in einer vorbestimmten Form in einer Ebene parallel zu der Plattenoberfläche der Skala ausgebildet sind, um dem Licht, welches durch die Skala hindurchgetreten ist, zu erlauben, durch die Durchtrittseinheit hindurchzutreten, und wobei die Durchtrittseinheit derart ausgebildet ist, dass die Durchtrittseinheit länglich in der Richtung parallel zu der Richtung orthogonal auf die radiale Richtung der Skala ist; und eine lichtempfangende Einheit, welche das Licht empfängt, welches durch die Durchtrittseinheit hindurchgetreten ist, wobei die Mehrzahl von Gitterteilen von einer der Beugungseinheit oder der Durchtrittseinheit als eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen ausgebildet ist, welche sich weit von dem Zentrum auf der Rotationsachse entlang des gitterartigen Musters der Skala ausbreiten, und die Mehrzahl von Gitterteilen der anderen der Beugungseinheit oder der Durchtrittseinheit als eine Mehrzahl von linearen Gitterteilen ausgebildet ist, welche eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung orthogonal auf die radiale Richtung von dem Zentrum auf der Rotationsachse der Skala aufweisen, und wobei die lichtempfangende Einheit Interferenzlicht empfängt, welches eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung aufweist, wobei das Interferenzlicht durch eine Beugung an der Beugungseinheit und ein Hindurchtreten durch die Durchtrittseinheit über die Skala bewirkt wird.
Photoelektrische rotierende Codiereinrichtung, umfassend: eine allgemein scheibenförmige Skala mit einem gitterartigen Muster, welches mit einer vorbestimmten Periode entlang einer Messrichtung ausgebildet ist, wobei die Messrichtung eine Richtung einer Rotation eines Messziels ist, welches auf einer vorbestimmten Achse rotiert, wobei die Skala plattenartig und auf einer Rotationsachse zentriert ist; und einen Kopf, welcher von der Skala das Ausmaß einer Verschiebung detektiert, welche durch die Rotation des Messziels bewirkt wird, wobei die photoelektrische rotierende Codiereinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kopf umfasst: eine Lichtquelle, welche Licht zu der Skala liefert; eine Beugungseinheit, welche zwischen der Lichtquelle und der Skala angeordnet ist und parallel zu einer Plattenoberfläche der Skala angeordnet ist, wobei die Beugungseinheit eine Mehrzahl von Gitterteilen aufweist, welche in einer vorbestimmten Form in einer Ebene parallel zu der Plattenoberfläche der Skala ausgebildet sind, um das Licht von der Lichtquelle zu beugen, und wobei die Beugungseinheit derart ausgebildet ist, dass die Beugungseinheit länglich in einer Richtung parallel zu einer Richtung orthogonal auf eine radiale Richtung der Skala ist; und eine lichtempfangende Einheit, welche in einer Bewegungsrichtung des Lichts angeordnet ist, welches durch die Skala hindurchgetreten ist, und parallel zu der Plattenoberfläche der Skala angeordnet ist, wobei die lichtempfangende Einheit eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen aufweist, welche in einer vorbestimmten Form in einer Ebene parallel zu der Plattenoberfläche der Skala ausgebildet sind, um das Licht zu empfangen, welches durch die Skala hindurchgetreten ist, und die lichtempfangende Einheit derart ausgebildet ist, dass die lichtempfangende Einheit länglich in der Richtung parallel zu der Richtung orthogonal auf die radiale Richtung der Skala ist, wobei eine der Mehrzahl von Gitterteilen der Beugungseinheit oder der Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen der lichtempfangenden Einheit als eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen ausgebildet ist, welche sich weit von dem Zentrum auf der Rotationsachse entlang des gitterartigen Musters der Skala ausbreiten, und die andere der Mehrzahl von Gitterteilen der Beugungseinheit oder der Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen der lichtempfangenden Einheit als eine Mehrzahl von linearen Gitterteilen ausgebildet ist, welche eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung orthogonal auf die radiale Richtung von dem Zentrum auf der Rotationsachse der Skala aufweisen, und wobei die lichtempfangende Einheit Interferenzlicht empfängt, welches eine vorbestimmte Periode entlang der orthogonalen Richtung aufweist, wobei das Interferenzlicht durch eine Beugung an der Beugungseinheit und ein Hindurchtreten durch die Durchtrittseinheit über die Skala bewirkt wird.
Photoelektrische rotierende Codiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Gitterteilen in der Beugungseinheit als eine Mehrzahl von verformten Gitterteilen ausgebildet ist, welche sich weit von dem Zentrum auf der Rotationsachse entlang des gitterartigen Musters der Skala ausbreiten.
Photoelektrische rotierende Codiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von verformten Gitterteilen in einer Linien-Symmetrie relativ zu einer Achse ausgebildet ist, welche sich in einer orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse befindet.
Photoelektrische rotierende Codiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Mehrzahl von verformten Gitterteilen, wenn ein verformtes Gitterteil, welches auf der Achse in der orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse angeordnet ist, als das nullte verformte Gitterteil bezeichnet wird, die vorbestimmte Periode der linearen Gitterteile als P bezeichnet wird, ein Radius von der Rotationsachse zu der Skala als R bezeichnet wird, und ein Abstand in der Breitenrichtung der Skala als x bezeichnet wird, die Form eines n-ten verformten Gitterteils basierend auf einer Kurve Cn ausgebildet ist, welche durch den Ausdruck (1) bestimmt ist: $C_{n} = \frac{P n c o s \frac{P n}{R} t a n \frac{P}{R} x}{2 P c o s \frac{P n}{R} - t a n \frac{P n}{R} x}$
Photoelektrische rotierende Codiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Mehrzahl von verformten Gitterteilen, wenn ein verformtes Gitterteil, welches auf der Achse in der orthogonalen Richtung orthogonal auf die Rotationsachse angeordnet ist, als das nullte verformte Gitterteil bezeichnet wird, die vorbestimmte Periode der linearen Gitterteile als P bezeichnet wird, ein Radius von der Rotationsachse zu der Skala als R bezeichnet wird, und ein Abstand in der Breitenrichtung der Skala als x bezeichnet wird, die Form eines n-ten verformten Gitterteils basierend auf einer Kurve C_n+1(x) ausgebildet ist, welche durch den Ausdruck (2) bestimmt ist: $C_{n + 1} (x) = C_{n} (x) = - \frac{P R (t a n \frac{(n + 1) P}{R} - t a n \frac{n P}{R}) x}{R (t a n \frac{(n + 1) P}{R} - t a n \frac{n P}{R}) x - 2 P}$
Photoelektrische rotierende Codiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Skala ein gitterartiges Muster umfasst, welches das Licht von der Lichtquelle reflektiert, und das gitterartige Muster das Licht reflektiert, welches an der Beugungseinheit gebeugt wird.