編碼器的制造方法
【專利摘要】一種編碼器，其包括光接收部和計算部。該光接收部接收來自刻度尺的反射光并且輸出基波的各相位相差了2π/N的N相正弦波信號，其中N是大于或等于5的整數(shù)。該計算部根據(jù)各N相正弦波信號來輸出包括A相和B相的兩相正弦波信號。該A相由各N相正弦波與包括N的項相乘的總和的實部來表示。該B相由各N相正弦波與包括N的項相乘的總和的虛部來表示。
【專利說明】編碼器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]光學編碼器經(jīng)常使用用于從四相正弦波獲取A相和B相的波形、并且基于通過繪制這些波形所獲得的Lissajous (利薩茹)曲線來檢測位置的技術(shù)。在利用該技術(shù)所獲得的Lissajous曲線中，已知有由于三次以上的諧波而發(fā)生位置誤差的問題。
[0003]作為用于減少位置誤差的技術(shù)，例如，已提出了用于通過對諧波的成分進行光學濾波來抑制三次以上的諧波的技術(shù)(日本特開2007-248302)。
[0004]此外，作為另一技術(shù)，提出了用于幾何分析并去除諧波的成分的技術(shù)(日本特開2010-216961)。在該技術(shù)中，可以通過利用計算電路進行計算來高效地去除三次以上的諧波。
[0005]然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)存在以下問題。在日本特開2007-248302所述的技術(shù)中，已包括在信號中的高次諧波的影響得到抑制。結(jié)果，在一定程度上殘存三次以上的諧波的影響。
[0006]此外，日本特開2010-216961所述的技術(shù)需要復雜的計算，由此需要高功能的計算電路。此外，因計算時間而發(fā)生延遲，由此發(fā)生無法跟隨諧波的變化并且無法去除諧波的影響的情形。
[0007]如上所述，上述技術(shù)無法實現(xiàn)能夠在跟隨三次以上的諧波的變化的同時高效地去除三次以上的諧波的影響的編碼器。`

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]作為本發(fā)明的第一方面的編碼器是包括如下部件的編碼器:檢測器，用于讀取來自刻度尺的信號并且輸出N相正弦波信號，其中在所述N相正弦波信號中,基波的各相位相差了 2 π /N，其中N是大于或等于5的整數(shù)；以及計算部，用于根據(jù)各所述N相正弦波信號來輸出包括A相和B相的兩相正弦波信號，其中，在m是大于或等于O且小于或等于N-1的整數(shù)、i是虛數(shù)單位、并且S2n.m/N是N相正弦波的第m相的正弦波信號的情況下，通過以下公式⑴來表示所述A相和所述B相:
[0009]數(shù)式I
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[0012]在上述編碼器中，作為本發(fā)明的第二方面的編碼器是如下編碼器，其中:在所述N相正弦波信號中所包括的η次波的振幅為Cn、高次諧波的最高次數(shù)為h、與所述刻度尺的重復周期相對應的距離為L、所述η次波的初始相位為θ η、并且噪聲是D的情況下，通過以下公式(2)來表不N相正弦波的第m相的正弦波信號S211.m/N:
[0013]數(shù)式2
【權(quán)利要求】
1.一種編碼器，包括: 檢測器，用于讀取來自刻度尺的信號并且輸出N相正弦波信號，其中在所述N相正弦波信號中，基波的各相位相差了 2 π /N，其中N是大于或等于5的整數(shù)；以及 計算部，用于根據(jù)各所述N相正弦波信號來輸出包括A相和B相的兩相正弦波信號，其中，在m是大于或等于O且小于或等于N-1的整數(shù)、i是虛數(shù)單位、并且S2n.nl/N是N相正弦波的第m相的正弦波信號的情況下，通過以下公式(I)來表示所述A相和所述B相:數(shù)式I
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其中， 在所述N相正弦波信號中所包括的η次波的振幅為Cn、高次諧波的最高次數(shù)為h、與所述刻度尺的重復周期相對應的距離為L、所述η次波的初始相位為θ η、并且噪聲是D的情況下，通過以下公式(II)來表示N相正弦波的第m相的正弦波信號S2n.m/N: 數(shù)式2
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器，其中， 在所述公式(II)中滿足N>h+2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器，其中， 所述N相正弦波信號是包括第一正弦波信號~第八正弦波信號的八相正弦波信號；以及 所述第二正弦波信號~所述第八正弦波信號分別與m=0~7的情況相對應。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編碼器，其中， 所述計算部包括: 第一減法器，用于輸出從第一信號中減去了第二信號所得的信號； 第二減法器，用于輸出從第三信號中減去了所述第二信號所得的信號； 第三減法器，用于輸出從所述第三信號中減去了第四信號所得的信號； 第四減法器，用于輸出從所述第一信號中減去了所述第四信號所得的信號； 第一加法器，用于將所述第一正弦波信號與所述第一減法器的輸出信號相加； 第二加法器，用于將所述第三正弦波信號與所述第二減法器的輸出信號相加； 第三加法器，用于將所述第五正弦波信號與所述第三減法器的輸出信號相加； 第四加法器，用于將所述第七正弦波信號與所述第四減法器的輸出信號相加； 第五減法器，用于將從所述第一加法器的輸出信號中減去了所述第三加法器的輸出信號所得的信號輸出作為所述A相；以及第六減法器，用于將從所述第二加法器的輸出信號中減去了所述第四加法器的輸出信號所得的信號輸出作為所述B相。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的編碼器，其中， 所述第一正弦波信號~所述第八正弦波信號各自的振幅相同； 所述第一信號是所述第二正弦波信號乘以λ/?/2所得的信號； 所述第二信號是所述第四正弦波信號乘以郵所得的信號； 所述第三信號是所述第六正弦波信號乘以萬/2所得的信號；以及 所述第四信號是所述第八正弦波信號乘以λ/?/2所得的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的編碼器，其中， 所述計算部還包括: 第一放大器，用于將所述第二正弦波信號乘以Vi/2所得的信號輸出作為所述第一信號； 第二放大器，用于將所述第四正弦波信號乘以λ/?/2所得的信號輸出作為所述第二信號； 第三放大器，用于將所述第六正弦波信號乘以萬/2所得的信號輸出作為所述第三信號；以及 第四放大器，用于將所述第八正弦波信號乘以#2所得的信號輸出作為所述第四信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的編碼器，其中， 所述第二正弦波信號、所述第四正弦波信號、所述第六正弦波信號和所述第八正弦波信號的振幅是所述第一正弦波信號、所述第三正弦波信號、所述第五正弦波信號和所述第七正弦波信號的振幅的λ/^/2倍； 所述第一信號是所述第二正弦波信號； 所述第二信號是所述第四正弦波信號； 所述第三信號是所述第六正弦波信號；以及 所述第四信號是所述第八正弦波信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的編碼器，其中， 所述檢測器包括一個或多個檢測區(qū)域，其中各所述檢測區(qū)域在作為所述檢測器的移動方向的第一方向上的長度等于所述刻度尺的一個周期的長度；以及 所述檢測區(qū)域包括第一檢測元件~第八檢測元件，其中所述第一檢測元件~所述第八檢測元件用于根據(jù)來自所述刻度尺的信號分別輸出所述第一正弦波信號~所述第八正弦波信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的編碼器，其中， 所述第一檢測元件~所述第八檢測元件分別輸出振幅與所述第一檢測元件~所述第八檢測元件的面積相對應的所述第一正弦波信號~所述第八正弦波信號；以及所述第一檢測元件~所述第八檢測元件具有相同的面積。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的編碼器，其中， 所述第一檢測元件~所述第八檢測元件具有相同的矩形形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的編碼器，其中， 所述第一檢測元件~所述第八檢測元件配置在所述第一方向上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的編碼器，其中， 所述檢測區(qū)域包括所述第一檢測元件、所述第三檢測元件、所述第五檢測元件和所述第七檢測元件配置在所述第一方向上的第一行、以及所述第二檢測元件、所述第四檢測元件、所述第六檢測元件和所述第八檢測元件配置在所述第一方向上的第二行，其中所述第二行與所述第一行在與所述第一方向垂直的第二方向上鄰接；以及 所述第一行和所述第二行以所述第一行相對于所述第二行偏移了所述第一檢測元件~所述第八檢測元件各自在所述第一方向上的寬度的1/2的狀態(tài)進行配置。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的編碼器，其中， 所述檢測器包括一個或多個檢測區(qū)域，其中各所述檢測區(qū)域在作為所述檢測器的移動方向的第一方向上的長度等于所述刻度尺的一個周期的長度；以及 所述檢測區(qū)域包括第一檢測元件~第八檢測元件，其中所述第一檢測元件~所述第八檢測元件用于根據(jù)來自所述刻度尺的信號分別輸出所述第一正弦波信號~所述第八正弦波信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的編碼器，其中， 所述第一檢測元件~所述第八檢測元件分別輸出振幅與所述第一檢測元件~所述第八檢測元件的面積相對應的所述第一正弦波信號~所述第八正弦波信號；以及 所述第二檢測元件、所述第四檢測元件、所述第六檢測元件和所述第八檢測元件的面積是所述第一檢測元件、所述第三檢測元件、所述第五檢測元件和所述第七檢測元件的面積的λ/?/2倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的編碼器，其中， 所述第一檢測元件~所述第八檢測元件配置在所述第一方向上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的編碼器，其中， 所述第二檢測元件、所述第四檢測元件、所述第六檢測元件和所述第八檢測元件在所述第一方向上的寬度是所述第一檢測元件、所述第三檢測元件、所述第五檢測元件和所述第七檢測元件在所述第一方向上的寬度的萬/2倍；以及 所述第一檢測元件~所述第八檢測元件在與所述第一方向垂直的第二方向上的高度相等。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的編碼器，其中， 所述第二檢測元件、所述第四檢測元件、所述第六檢測元件和所述第八檢測元件在與所述第一方向垂直的第二方向上的高度是所述第一檢測元件、所述第三檢測元件、所述第五檢測元件和所述第七檢測元件在所述第二方向上的高度的V^/2倍；以及 所述第一檢測元件~所述第八檢測元件在所述第一方向上的寬度相等。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的編碼器，其中，所述檢測區(qū)域包括所述第一檢測元件、所述第三檢測元件、所述第五檢測元件和所述第七檢測元件配置在所述第一方向上的第一行、以及所述第二檢測元件、所述第四檢測元件、所述第六檢測元件和所述第八檢測元件配置在所述第一方向上的第二行，其中所述第二行與所述第一行在所述第二方向上鄰接；以及 所述第一行和所述第二行以所述第一行相對于所述第二行偏移了所述第一檢測元件~所述第八檢測元件各自在所述第一方向上的寬度的1/2的狀態(tài)進行配置。
20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的編碼器，其中， 所述第一檢測元件~所述第八檢測元件分別是用于將光電轉(zhuǎn)換所述刻度尺所反射的光所得到的信號輸出作為所述第一正弦波信號~所述第八正弦波信號的光接收元件。
21.根據(jù)權(quán)利要求9所述的編碼器，其中， 所述第一檢測元件~所述第八檢測元件分別利用靜電電容方式或電磁感應方式來輸出所述第一正弦波信號~所述第 八正弦波信號。
【文檔編號】G01D3/036GK103575301SQ201310303668
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月18日
【發(fā)明者】加藤慶顯 申請人:株式會社三豐