絕對式編碼器和測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用通過刻度盤的刻度區(qū)域的檢測光的絕對式編碼器和搭載上述絕 對式編碼器的測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在用于測量的測量裝置中，存在有利用絕對式編碼器來檢測水平角、鉛垂角的測 量裝置。在上述絕對式編碼器中，利用從發(fā)光機構(gòu)射出的檢測光來照射刻度盤的刻度區(qū)域， 利用受光機構(gòu)接收通過上述刻度區(qū)域的檢測光，并根據(jù)基于這種受光的檢測值來取得刻度 盤的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，據(jù)此檢測水平角、鉛垂角（例如，參照專利文獻1)。
[0003] 但是，在絕對式編碼器中，受光機構(gòu)中的受光區(qū)域具有反射性。為此，存在下述情 況，即在絕對式編碼器中，照射受光區(qū)域的檢測光的一部分朝向刻度盤反射，且此被反射的 檢測光在刻度盤上再次反射而到達受光區(qū)域。上述被反射的檢測光妨礙在受光區(qū)域（受光 機構(gòu)）中恰當?shù)亟邮胀ㄟ^刻度區(qū)域的檢測光，從而使受光機構(gòu)無法得到恰當?shù)臋z測值。結(jié) 果，在絕對式編碼器中，不能恰當?shù)厝〉每潭缺P的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，從而使水平角、鉛垂角的檢測 精度下降。
[0004] 為此，在絕對式編碼器中，考慮到在刻度盤的背面（受光區(qū)域一側(cè)的面）設(shè)置反射 防止膜。在這種結(jié)構(gòu)中，即使在照射受光區(qū)域的檢測光的一部分朝向刻度盤反射的情況下， 也可以防止此被反射的檢測光在刻度盤（其背面）上再次反射，并可以防止反射的檢測光 會到達受光區(qū)域。
[0005] (現(xiàn)有技術(shù)文獻）
[0006] (專利文獻）
[0007] 專利文獻1:日本特開2002-13949號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 然而，在絕對式編碼器中，若在刻度盤的背面設(shè)置反射防止膜，則會增加制造工 序，并且會增加所需的材料，從而使制造成本提高。
[0009] 本發(fā)明鑒于上述事項而提出，其目的在于提供一種可抑制制造成本的增加并防止 由受光區(qū)域與刻度盤之間的檢測光的反射所引起的角度檢測精度的下降的絕對式編碼器。[0010] 為了達成上述目的，本發(fā)明的一個實施例的絕對式編碼器具備：發(fā)光機構(gòu)，用于從 出射面照射檢測光；以及受光機構(gòu)，利用受光區(qū)域接收從上述出射面射出并通過刻度盤的 刻度區(qū)域的上述檢測光，上述發(fā)光機構(gòu)和上述受光機構(gòu)設(shè)定成使從上述出射面經(jīng)過上述刻 度區(qū)域朝向上述受光區(qū)域的照射軸線相對于上述刻度盤的旋轉(zhuǎn)軸線方向傾斜的位置關(guān)系。
【附圖說明】
[0011]圖1為示意性地示出作為本發(fā)明的測量裝置的一例的實施例的測量裝置的結(jié)構(gòu) 的說明圖。
[0012] 圖2為示意性地示出搭載于測量裝置的絕對式編碼器的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0013] 圖3為示意性地示出在各絕對式編碼器中兩組發(fā)光機構(gòu)和受光機構(gòu)夾著刻度盤 而成對的狀態(tài)的說明圖。
[0014] 圖4為示出從發(fā)光機構(gòu)射出的光經(jīng)過刻度盤（其狹縫）被受光機構(gòu)接收的狀態(tài)的 說明圖。
[0015] 圖5為示出作為表示受光機構(gòu)中的受光內(nèi)容的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字受光信號的 一例的圖，以數(shù)字電平值表示縱軸，并以像素編號表示橫軸。
[0016] 圖6為示出與圖5中的1個狹縫相對應的數(shù)字受光信號的一例的圖，以數(shù)字電平 值表不縱軸，并以像素編號表不橫軸。
[0017] 圖7為用于說明夾著刻度盤成對的發(fā)光機構(gòu)與受光機構(gòu)的位置關(guān)系的說明圖。
[0018] 圖8為以局部放大的方式示出來自發(fā)光機構(gòu)（其出射面）的檢測光L通過包含旋 轉(zhuǎn)軸線方向與受光軸線方向的面上并經(jīng)過刻度盤的刻度區(qū)域（各狹縫）在受光機構(gòu)的受光 區(qū)域受光的狀態(tài)以及反射檢測光在受光區(qū)域受光的狀態(tài)的說明圖。
[0019] 圖9為示出作為表示受光機構(gòu)中的受光內(nèi)容的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字受光信號的 一例、以及接收反射檢測光時的數(shù)字受光信號的一例的圖，以數(shù)字電平值表示縱軸，并以像 素編號表不橫軸。
[0020] 圖10為以局部放大的方式示出來自發(fā)光機構(gòu)（其出射面）的檢測光L通過包含 旋轉(zhuǎn)軸線方向和受光軸線方向的面上并經(jīng)過刻度盤的刻度區(qū)域（各狹縫）在受光機構(gòu)的受 光區(qū)域受光的狀態(tài)以及反射檢測光未到達受光區(qū)域的狀態(tài)的與圖8相同的說明圖。
[0021] 圖11為用于說明照射軸線相對于包含旋轉(zhuǎn)軸線方向和受光軸線方向的面的傾斜 度的設(shè)定方法的說明圖。
[0022] 圖12為用于說明在實施例2的絕對式編碼器中照射軸線相對于包含旋轉(zhuǎn)軸線方 向和受光軸線方向的面的傾斜度的設(shè)定方法的與圖11相同的說明圖。
[0023] 圖13為用于說明在實施例3的絕對式編碼器中照射軸線相對于包含旋轉(zhuǎn)軸線方 向和受光軸線方向的面的傾斜度的設(shè)定方法的與圖11相同的說明圖。
[0024] 圖14為用于說明在實施例4的絕對式編碼器中照射軸線相對于包含旋轉(zhuǎn)軸線方 向和受光軸線方向的面的傾斜度的設(shè)定方法的與圖11相同的說明圖。
[0025] 圖15為用于說明實施例5的絕對式編碼器的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0026] 圖16為用于說明實施例6的絕對式編碼器的結(jié)構(gòu)的與圖15相同的說明圖。
[0027] 圖17為用于說明實施例7的絕對式編碼器的結(jié)構(gòu)的與圖15相同的說明圖。
【具體實施方式】
[0028] 以下，參照【附圖說明】本發(fā)明的絕對式編碼器和搭載上述絕對式編碼器的測量裝置 的實施例。
[0029] (實施例1)
[0030] 首先，說明本發(fā)明的實施例1的搭載絕對式編碼器30的測量裝置10的簡要結(jié)構(gòu)。 如圖1所示，在實施例1中，上述測量裝置10為全站儀，可朝向測量點照射脈沖激光光線， 并接收來自上述測量點的脈沖反射光來針對每個脈沖進行測距，并將測距結(jié)果進行平均化 而進行高精度的距離測量。上述測量裝置10具有調(diào)平部11、基盤部12、托架部13和望遠 鏡部14。
[0031] 調(diào)平部11安裝于三腳架15,可檢測測量裝置10(望遠鏡部14)的傾斜。基盤部 12以可變更相對于上述調(diào)平部11的傾斜角的方式設(shè)置于調(diào)平部11。托架部13以可相對 基盤部12以鉛垂軸線Αν為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)（繞鉛垂軸線Αν旋轉(zhuǎn)）的方式設(shè)置于基盤部12。 在上述托架部13上設(shè)置有顯示部16和操作輸入部17。上述操作輸入部17為用于利用測 量裝置10的各種功能的操作部，向下述的控制單元22 (參照圖2)輸出所輸入的操作的信 息。顯示部16在控制單元22的控制下顯示用于根據(jù)在操作輸入部17執(zhí)行的操作來利用 各種功能的操作畫面或測量結(jié)果等。
[0032] 望遠鏡部14以可相對托架部13以水平軸線Ah為旋轉(zhuǎn)中心進行旋轉(zhuǎn)（繞水平軸 線Ah旋轉(zhuǎn)）的方式設(shè)置于托架部13。在望遠鏡部14上設(shè)置有用于設(shè)定測量裝置10的大 致視準方向的準星照門18。望遠鏡部14具有第二望遠鏡19和第一望遠鏡21，上述第二望 遠鏡19對測量對象物進行視準，上述第一望遠鏡21具有比上述第二望遠鏡19低的倍率且 廣角視野。在上述望遠鏡部14中設(shè)置有第一拍攝部和第二拍攝部，上述第一拍攝部經(jīng)由第 一望遠鏡21的光學系統(tǒng)取得視準方向或大致視準方向的圖像（廣角圖像），上述第二拍攝 部經(jīng)由第二望遠鏡19的光學系統(tǒng)取得視準方向的圖像（望遠圖像）。另外，在望遠鏡部14 內(nèi)置有共用第二望遠鏡19的光學系統(tǒng)的測距部，射出測距光并接收來自測量對象物的反 射光而進行到測量對象物為止的光波距離測量。
[0033] 在上述測量裝置10中，如上所述，托架部13將望遠鏡部14支撐成可繞水平軸線 Ah旋轉(zhuǎn)，托架部13可相對基盤部12繞鉛垂軸線Αν旋轉(zhuǎn)。為此，望遠鏡部14可繞鉛垂軸線 Αν旋轉(zhuǎn)、即在水平方向上旋轉(zhuǎn)，并且可繞水平軸線Ah旋轉(zhuǎn)、即在鉛垂方向上旋轉(zhuǎn)。在測量 裝置10中，在下述的控制單元22 (參照圖2)的控制下，望遠鏡部14可繞鉛垂軸線Αν(水 平方向）適當旋轉(zhuǎn)，并且望遠鏡部14可繞水平軸線Ah(鉛垂方向）適當旋轉(zhuǎn)。在測量裝置 10中，為了檢測望遠鏡部14的繞鉛垂軸線Αν(水平方向）的旋轉(zhuǎn)角度和望遠鏡部14的繞 水平軸線Ah(鉛垂方向）的旋轉(zhuǎn)角度，設(shè)置有絕對式編碼器30(參照圖2)。有關(guān)上述絕對 式編碼器30,在后續(xù)部分中詳細說明。
[0034] 在托架部13內(nèi)置有用于統(tǒng)括地控制測量裝置10的動作的控制單元22(參照圖 2)。控制單元22控制水平驅(qū)動部和鉛垂驅(qū)動部的驅(qū)動來使托架部13和望遠鏡部14適當 旋轉(zhuǎn)，據(jù)此可使上述望遠鏡部14朝向規(guī)定的方向，并掃描規(guī)定的范圍?？刂茊卧?2-邊控 制第一望遠鏡21和第二望遠鏡19的切換，一邊適當控制上述的第一拍攝部和第二拍攝部， 據(jù)此可取得所要的倍率的圖像，并控制上述的測距部而可進行規(guī)定的測量點的測距?？刂?單元22從絕對式編碼器30接收角度檢測信號，據(jù)此可取得望遠鏡部14 (其視準方向）的 水平角和鉛垂角。為此，在測量裝置10中，調(diào)平部11、基盤部12、托架部13、望遠鏡部14、 準星照門18、第二望遠鏡19、第一望遠鏡21和絕對式編碼器30(參照圖2)作為由控制單 元22驅(qū)動控制的測量單元來發(fā)揮作用。
[0035] 在測量裝置10中，設(shè)置有2個絕對式編碼器30。更詳細地，如圖2所示，一個絕 對式編碼器30為用于檢測望遠鏡部14繞鉛垂軸線Αν(水平方向）的旋轉(zhuǎn)角度的編碼器， 另一個絕對式編碼器30為用于檢測望遠鏡部14繞水平軸線Ah(鉛垂方向）的旋轉(zhuǎn)角度的 編碼器。一個絕對式編碼器30檢測相對于托架部13的基盤部12的水平方向的旋轉(zhuǎn)角度， 即水平旋轉(zhuǎn)角，據(jù)此檢測（角度測量）望遠鏡部14的繞鉛垂軸線Αν(水平方向）的旋轉(zhuǎn)角 度，即望遠鏡部14的視準方向的水平角。另一個絕對式編碼器30檢測相對于望遠鏡部14 的托架部13的鉛垂方向的旋轉(zhuǎn)角度，即鉛垂旋轉(zhuǎn)角，據(jù)此檢測（角度測量）望遠鏡部14的 繞水平軸線Ah(鉛垂方向）的旋轉(zhuǎn)角度，即望遠鏡部14的視準方向的鉛垂角。上述各絕對 式編碼器30除了根據(jù)檢測角度（水平角或鉛垂角）的差異而使配置關(guān)系不同之外，采用彼 此相同的結(jié)構(gòu)來進行相同的動作，因而對于相同部分，標注相同的附圖標記來說明。
[0036] 在各絕對式編碼器30中，將發(fā)光機構(gòu)32和受光機構(gòu)33設(shè)置成夾著刻度盤31成 對。另外，在各絕對式編碼器30中，采用上述發(fā)光機構(gòu)32和受光機構(gòu)33的組合（檢測機 構(gòu)）以相對于刻度盤31的旋轉(zhuǎn)中心的設(shè)置位置形成旋轉(zhuǎn)對稱的方式設(shè)置有兩組的對置檢 測結(jié)構(gòu)。為此，在測量裝置10中，為了檢測水平角，設(shè)置有1個刻度盤31、2個發(fā)光機構(gòu)32 和2個受光機構(gòu)33,為了檢測鉛垂角，設(shè)置有1個刻度盤31、2個發(fā)光機構(gòu)32和2個受光 機構(gòu)33。在上述各絕對式編碼器30中，刻度盤31、成對的發(fā)光機構(gòu)32和受光機構(gòu)33以可 相對旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。在各絕對式編碼器30中，在實施例1中，刻度盤31相對于成對的發(fā) 光機構(gòu)32和受光機構(gòu)33旋轉(zhuǎn)。即，刻度盤31在一個絕對式編碼器30中設(shè)置成伴隨托架 部13相對于基盤部12的水平方向的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，刻度盤31在另一個絕對式編碼器30中 設(shè)置成伴隨望遠鏡部14相對于托架部13的鉛垂方向的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。以下，將與2個絕對 式編碼器30的刻度盤31的旋轉(zhuǎn)軸線所延伸的方向（在一個絕對式編碼器30中為鉛垂軸 線Av，在另一個絕對式編碼器30中為水平軸線Ah)平行的方向作為旋轉(zhuǎn)軸線方向Da。
[0037] 如圖3所示，刻度盤31構(gòu)成為整體呈圓盤形狀，在上述刻度盤31的外周緣部沿著 圓周方向（相對的旋轉(zhuǎn)方向）以規(guī)定的間隔（間距）設(shè)置有作為多個刻度的狹縫