位置檢測(cè)裝置、透鏡裝置、攝像系統(tǒng)和機(jī)床裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了位置檢測(cè)裝置、透鏡裝置、攝像系統(tǒng)和機(jī)床裝置。位置檢測(cè)裝置（100）包括：刻度盤(pán)（10），包括在以預(yù)定點(diǎn)為中心的圓上沿著圓周周期性形成的圖案；傳感器單元（20），相對(duì)于刻度盤(pán)（10）能相對(duì)移動(dòng)；以及信號(hào)處理器（40），處理傳感器單元（20）的輸出信號(hào)以獲得被檢物的位置信息，并且，傳感器單元（20）包括第一檢測(cè)器（21）和第二檢測(cè)器（22），并且信號(hào)處理器（40）基于從第一檢測(cè)器（21）輸出的第一檢測(cè)信號(hào)和從第二檢測(cè)器（22）輸出的第二檢測(cè)信號(hào)來(lái)減小位置信息中包含的因刻度盤(pán)（10）的旋轉(zhuǎn)中心與所述預(yù)定點(diǎn)之間的差異所致的誤差成分。
【專(zhuān)利說(shuō)明】位置檢測(cè)裝置、透鏡裝置、攝像系統(tǒng)和機(jī)床裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及檢測(cè)位置的位置檢測(cè)裝置(編碼器)。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，旋轉(zhuǎn)編碼器(位置檢測(cè)裝置)是已知的，其通過(guò)讀取附著于被檢物的旋轉(zhuǎn)軸并被配置成與被檢物的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)的刻度盤(pán)(scale)的預(yù)定圖案來(lái)檢測(cè)被檢物的位置(旋轉(zhuǎn)位移)。在旋轉(zhuǎn)編碼器中，當(dāng)刻度盤(pán)的旋轉(zhuǎn)中心和圖案中心相互偏移時(shí)，具有以每旋轉(zhuǎn)為一周期的正弦波的特性的周期性誤差(偏心誤差)發(fā)生。
[0003]日本專(zhuān)利特開(kāi)(“JP”)6-58771號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種位置檢測(cè)裝置，其包括布置在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸彼此相差180度的位置處的兩個(gè)傳感器，并且通過(guò)對(duì)從兩個(gè)傳感器獲得的信號(hào)取平均來(lái)校正偏心誤差。
[0004]JP6-58771中公開(kāi)的位置檢測(cè)裝置可校正偏心誤差以提高檢測(cè)精度。然而，其要求兩個(gè)傳感器布置在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸彼此偏移180度的位置處。這導(dǎo)致了傳感器的保持構(gòu)件的大小的增大，這妨礙了位置檢測(cè)裝置的小型化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了小型高精度位置檢測(cè)裝置、透鏡裝置、攝像系統(tǒng)和機(jī)床裝置(machine tool apparatus)0
[0006]作為本發(fā)明的一個(gè)方面的一種位置檢測(cè)裝置被配置成檢測(cè)被檢物的位置，并且包括:刻度盤(pán)，包括在以預(yù)定點(diǎn)為中心的圓上沿著圓周周期性形成的圖案，該刻度盤(pán)被配置成根據(jù)被檢物的位移而旋轉(zhuǎn)；傳感器單元，相對(duì)于刻度盤(pán)能相對(duì)移動(dòng)；以及信號(hào)處理器，被配置成處理傳感器單元的輸出信號(hào)以獲得被檢物的位置信息，傳感器單元包括:第一檢測(cè)器，被配置成檢測(cè)在開(kāi)始于刻度盤(pán)的所述預(yù)定點(diǎn)的半直線上的徑向上與所述預(yù)定點(diǎn)相距第一距離的第一區(qū)域中形成的第一部分圖案；以及第二檢測(cè)器，被配置成檢測(cè)在與所述預(yù)定點(diǎn)相距第二距離的第二區(qū)域中形成的第二部分圖案，第二距離不同于第一距離，并且信號(hào)處理器被配置成基于從第一檢測(cè)器輸出的第一檢測(cè)信號(hào)和從第二檢測(cè)器輸出的第二檢測(cè)信號(hào)來(lái)減小位置信息中包含的因刻度盤(pán)的旋轉(zhuǎn)中心與所述預(yù)定點(diǎn)之間的差異所致的誤差成分。
[0007]作為本發(fā)明的另一方面的一種透鏡裝置包括在光軸方向上能移位的透鏡，以及所述位置檢測(cè)裝置。
[0008]作為本發(fā)明的另一方面的一種攝像系統(tǒng)包括所述透鏡裝置和攝像裝置，所述攝像裝置包括被配置成對(duì)經(jīng)由透鏡形成的光學(xué)圖像執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的攝像元件。
[0009]作為本發(fā)明的另一方面的一種機(jī)床裝置包括:機(jī)床，包括機(jī)械手臂和被配置成輸送待組裝的對(duì)象物的輸送機(jī)中的至少一者；以及被配置成檢測(cè)機(jī)床的位置和姿勢(shì)中的至少一者的所述位置檢測(cè)裝置。
[0010]通過(guò)以下參照附圖對(duì)示范性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的更多特征和方面將變得清/E.ο

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是第一實(shí)施例中的編碼器(位置檢測(cè)裝置)的示意性配置圖。
[0012]圖2是示出第一實(shí)施例中的編碼器的截面(傳感器與刻度盤(pán)之間的位置關(guān)系)的圖。
[0013]圖3Α和3Β是第一實(shí)施例和第三實(shí)施例中的光接收部的配置圖。
[0014]圖4是第一實(shí)施例中的信號(hào)處理器的框圖。
[0015]圖5是第一實(shí)施例中的刻度盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度與誤差的關(guān)系圖。
[0016]圖6是示出第一實(shí)施例中的傳感器與刻度盤(pán)之間的位置關(guān)系的圖。
[0017]圖7是第一實(shí)施例中的刻度盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度與誤差的關(guān)系圖。
[0018]圖8是第二實(shí)施例中的信號(hào)處理器的框圖。
[0019]圖9是第三實(shí)施例中的編碼器(位置檢測(cè)裝置)的示意性配置圖。
[0020]圖10是第三實(shí)施例中的信號(hào)處理器的框圖。
[0021]圖1lA至IlD是第三實(shí)施例中的刻度盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度與誤差的關(guān)系圖。
[0022]圖12是第四實(shí)施例中的攝像裝置(攝像系統(tǒng))的示意性配置圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將參考附圖描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在附圖中，將用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)指示相同的元素并且將省略對(duì)其的描述。
[0024](第一實(shí)施例)
[0025]首先，參考圖1和圖2，將描述本發(fā)明的第一實(shí)施例中的編碼器(位置檢測(cè)裝置)。圖1是第一實(shí)施例中的編碼器100的示意性配置圖。圖2是示出編碼器100的截面(傳感器與刻度盤(pán)之間的位置關(guān)系)的圖。編碼器100是檢測(cè)被檢物的位置(位移)的位置檢測(cè)裝置，并且尤其是反射型光學(xué)增量編碼器。
[0026]如圖1所示，編碼器100包括刻度盤(pán)10、傳感器20和信號(hào)處理器40?？潭缺P(pán)10包括在以預(yù)定點(diǎn)(圖案中心或刻度盤(pán)10的旋轉(zhuǎn)中心)為中心的圓上沿著圓周周期性形成的圖案，并且刻度盤(pán)10伴隨著被檢物的位移而旋轉(zhuǎn)?？潭缺P(pán)10附著于旋轉(zhuǎn)軸30 (待測(cè)物的旋轉(zhuǎn)軸)。傳感器20 (傳感器單元)附著于固定構(gòu)件(圖中未示出)，并且相對(duì)于刻度盤(pán)10能相對(duì)移動(dòng)。這種配置使得傳感器20能夠檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸30的旋轉(zhuǎn)角度(刻度盤(pán)10與傳感器20之間的相對(duì)角度)。
[0027]在刻度盤(pán)10上，形成具有反射部(圖1中的黑色部分)和非反射部(圖1中的白色部分)的軌道11 (圖案)。如圖2所示，傳感器20包括兩個(gè)光接收部21和22和光源23。圖2示出了從與旋轉(zhuǎn)軸30垂直的方向看來(lái)刻度盤(pán)10與傳感器20之間的位置關(guān)系。從光源23發(fā)出的光被軌道11的反射部反射，然后到達(dá)光接收部21 (第一檢測(cè)器)和光接收部22 (第二檢測(cè)器)。
[0028]從光源23到光接收部21和22的路徑中的光到達(dá)軌道11的位置是軌道11上的讀取位置。以下，從軌道11的圖案中心O到軌道11的讀取位置的長(zhǎng)度(距離)被稱(chēng)為“檢測(cè)半徑”。如圖2所示，從光源23到光接收部21和22的路徑的檢測(cè)半徑，即開(kāi)始于刻度盤(pán)10的預(yù)定點(diǎn)(圖案中心O)的半直線上的徑向半徑(距離)，分別由符號(hào)rl和r2表示。如上所述，此實(shí)施例的傳感器20 (傳感器單元)包括光接收部21 (第一檢測(cè)器)，該光接收部21被配置成檢測(cè)在開(kāi)始于軌道11的預(yù)定點(diǎn)的半直線上的徑向上與圖案中心O相距第一距離(半徑rl)的區(qū)域(第一區(qū)域)中形成的圖案(第一部分圖案)。傳感器20還包括光接收部22，該光接收部22被配置成檢測(cè)在與圖案中心O相距第二距離(半徑r2)的區(qū)域(第二區(qū)域)中形成的圖案(第二部分圖案)，其中第二距離(半徑r2)不同于第一距離(半徑rl )。
[0029]光接收部21和22中的每一個(gè)包括排列在長(zhǎng)度測(cè)量方向(與圖2的紙面正交的方向)上的多個(gè)光接收元件?？潭缺P(pán)10和傳感器20之間的相對(duì)位置的位移使得每個(gè)光接收元件反射的光的強(qiáng)度依據(jù)位移量而改變。傳感器20對(duì)于光接收部21和22中的每一個(gè)把各反射光中的每一個(gè)的強(qiáng)度作為兩相位偽正弦信號(hào)輸出。
[0030]圖3B是光接收部21和22的示意性配置圖。在此實(shí)施例中，如圖3B所示，光接收元件的每四個(gè)相鄰輸出被分類(lèi)成A(+)、B(+)、A(_)和B(-)這四種類(lèi)型?；诒磉_(dá)式A=A(+)-A(-)和B=B(+)-B(-)，輸出兩相位偽正弦信號(hào)A和B。在軌道11的圖案周期是λ并且每個(gè)光接收元件在角度檢測(cè)方向(長(zhǎng)度測(cè)量方向)上的寬度是d的情況下，滿足2 λ ^ 4d的關(guān)系，因?yàn)檐壍?1的圖案的圖像在每個(gè)光接收元件上被放大兩倍。
[0031]隨后，參考圖4，將描述此實(shí)施例中的信號(hào)處理器40。圖4是信號(hào)處理器40的框圖。信號(hào)處理器40處理傳感器20的輸出信號(hào)以獲得被檢物的位置信息。此外，如后文所述，信號(hào)處理器40被配置成基于從光接收部21 (第一檢測(cè)器)輸出的第一檢測(cè)信號(hào)和從光接收部22 (第二檢測(cè)器)輸出的第二檢測(cè)信號(hào)來(lái)減小被檢物的位置信息中包含的刻度盤(pán)10的偏心誤差(由于偏心引起的誤差)。在此實(shí)施例中，“偏心誤差”指的是刻度盤(pán)10的預(yù)定點(diǎn)(圖案中心O)與旋轉(zhuǎn)中心之間的差異(位置的差異)，也就是說(shuō)，當(dāng)刻度盤(pán)10的預(yù)定點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)中心之間存在位移( 偏心)時(shí)生成的誤差。雖然此實(shí)施例中利用“虛擬地減小偏心誤差”這個(gè)表述來(lái)給出描述，但信號(hào)處理器40不實(shí)際減小偏心誤差，而是減小由位置信息中包含的偏心誤差生成的誤差成分。結(jié)果，獲得如下效果:可以獲得與在減小(或消除)偏心誤差的情況下執(zhí)行位置檢測(cè)時(shí)獲得的相同或相似的位置信息。
[0032]如圖4所示，信號(hào)處理器40包括A/D轉(zhuǎn)換器41、相位檢測(cè)處理單元42、角度檢測(cè)處理單元43、偏心檢測(cè)處理單元44和角度校正處理單元45。在此配置中，信號(hào)處理器40基于傳感器20的輸出信號(hào)檢測(cè)已被校正了偏心誤差的角度(位移)。
[0033]隨后，將描述信號(hào)處理器40的角度檢測(cè)操作。首先，A/D轉(zhuǎn)換器41對(duì)與光接收部21和22相對(duì)應(yīng)的兩對(duì)兩相位正弦信號(hào)(模擬信號(hào))采樣以將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。然后，相位檢測(cè)處理單元42對(duì)于經(jīng)采樣的兩對(duì)兩相位正弦信號(hào)(數(shù)字信號(hào))執(zhí)行反正切計(jì)算以確定相位。由于兩相位正弦信號(hào)相當(dāng)于正弦信號(hào)“sin”和余弦信號(hào)“cos”，所以可通過(guò)執(zhí)行反正切計(jì)算來(lái)確定相位。以下將在把與光接收部21和22相對(duì)應(yīng)的相位(第一檢測(cè)信號(hào)和第二檢測(cè)信號(hào))分別表示為Θ I和Θ 2的情況下給出描述。
[0034]角度檢測(cè)處理單元43 (位置檢測(cè)處理單元)基于由相位檢測(cè)處理單元42確定的相位ΘI來(lái)檢測(cè)角度。相位ΘI對(duì)于軌道11的每一對(duì)反射部和非反射部從O連續(xù)變化到2 π，然后緊接在角度檢測(cè)處理單元43開(kāi)始從隨后一對(duì)反射部和非反射部讀取信號(hào)之前從2π轉(zhuǎn)變到O。角度檢測(cè)處理單元43通過(guò)檢測(cè)該轉(zhuǎn)變來(lái)計(jì)算相位變化量(相移量)以基于相位變化量來(lái)確定角度。
[0035]例如，將描述如下情況:軌道11在360度中具有90個(gè)周期，也就是說(shuō)，相位2 π的偏移相當(dāng)于4度。在此情況下，假定π/2的初始相位在其在角度增大的方向上轉(zhuǎn)變兩個(gè)周期之后變成3 π /2，總共5 π的相位變化發(fā)生，從而通過(guò)將相位轉(zhuǎn)換成角度可以確定該相位變化相當(dāng)于20度的角度。更概括地說(shuō)，可通過(guò)以固定的間隔檢測(cè)相位，然后累積最新相位與緊接在檢測(cè)最新相位之前檢測(cè)的相位之間的差異，來(lái)確定相位變化量。在第i次檢測(cè)相位0i時(shí)觀察到的相位變化量s (i)作為直到該次為止的相位變化量由以下表達(dá)式(I)表示，其中滿足S(O)=O和Θ (O)=O的關(guān)系，并且符號(hào)i表示自然數(shù)。
[0036]s (i) =s (i_l) + ( Θ (i)- Θ (i_l))…⑴
[0037]然后，角度檢測(cè)處理單元43依據(jù)軌道11的周期將相位變化量s (i)轉(zhuǎn)換成角度(位置)。在符號(hào)k表示軌道11的周期與角度的比率的情況下，角度被表示為k.s(i)。如上所述，角度檢測(cè)處理單元43 (位置檢測(cè)處理單元)基于從光接收部21輸出的第一檢測(cè)信號(hào)來(lái)獲得被檢物的位置信息。
[0038]偏心檢測(cè)處理單元44 (偏心誤差計(jì)算單元)利用檢測(cè)半徑rl和r2以及相位Θ I和Θ 2來(lái)計(jì)算相位Θ I中包含的誤差el?，F(xiàn)在參考圖5，將對(duì)與光接收部21和22相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)角度中包含的誤差給予描述，其中ε表示偏心量。圖5是刻度盤(pán)10的旋轉(zhuǎn)角度與誤差的關(guān)系圖。在圖5中，點(diǎn)線(A)指示由光接收部21獲得的角度中包含的誤差，實(shí)線(B)指示由光接收部22獲得的角度中包含的誤差。虛線(C)指示點(diǎn)線(A)與實(shí)線(B)之間的差巳升。
[0039]在此實(shí)施例中，與光接收部21和22相對(duì)應(yīng)的半徑(檢測(cè)半徑)分別是rl和r2。對(duì)于光接收部21和22，軌道11上的讀取位置的角度以旋轉(zhuǎn)軸30為基準(zhǔn)彼此相等。從而，由光接收部21和22引起的檢測(cè)誤差的最大值分別是ε/rl和ε/r2。旋轉(zhuǎn)角度與檢測(cè)誤差之間的關(guān)系包括對(duì)于刻度盤(pán)10的一次旋轉(zhuǎn)在一個(gè)周期內(nèi)具有相同相位的誤差輪廓(profile)。在當(dāng)檢測(cè)半徑為r并且偏心率為ε時(shí)檢測(cè)角度中包含的誤差是e的情況下，誤差e由以下表達(dá)式(2)表不。在表達(dá)式(2)中,符號(hào)α是常數(shù)。
[0040]e=( ε /r).sin ( θ + α )…⑵
[0041]圖5中的虛線(C)指示的差異可通過(guò)確定兩個(gè)誤差之間的差異，也就是分別與光接收部21和22相對(duì)應(yīng)的相位Θ I與相位Θ 2之間的差異Θ 1- Θ 2來(lái)獲得。在此情況下，利用表達(dá)式(2)由以下的表達(dá)式(3)來(lái)表示差異Θ1-Θ2。
[0042]Θ 1- Θ 2= ( ε /rl- ε /r2).sin ( θ + α )...⑶
[0043]虛線(C)指示的差異還具有如下誤差輪廓:其相位與點(diǎn)線(A)和點(diǎn)線(B)的每一個(gè)的相位相同，并且其振幅與點(diǎn)線(A)和點(diǎn)線(B)的每一個(gè)的振幅不同。點(diǎn)線(A)指示的振幅與點(diǎn)線(B)指示的振幅的比率僅取決于檢測(cè)半徑rl和r2。因此，可如以下表達(dá)式(4)所表示那樣計(jì)算誤差el (偏心誤差)。
[0044]el=( ε /rl).sin (θ+α) = (θ 1-Θ2).(r2/ (r2~rl))...(4)
[0045]如上所述，偏心檢測(cè)處理單元44 (偏心誤差計(jì)算單元)基于從光接收部21輸出的第一檢測(cè)信號(hào)、從光接收部22輸出的第二檢測(cè)信號(hào)、半徑rl (第一距離)和半徑r2 (第二距離)來(lái)計(jì)算偏心誤差。
[0046]角度校正處理單元45 (位置校正單元)從由角度檢測(cè)處理單元43確定的角度k*s(i)中減去由偏心檢測(cè)處理單元44確定的誤差el以確定校正角度(已被減小了偏心誤差的角度)。換言之，角度校正處理單元45 (位置校正單元)從由角度檢測(cè)處理單元43獲得的位置信息中減去由偏心檢測(cè)處理單元44計(jì)算出的偏心誤差來(lái)獲得校正位置信息。結(jié)果，此實(shí)施例的信號(hào)處理器40可減小誤差(偏心誤差)從而以更高精度檢測(cè)角度。
[0047]雖然在此實(shí)施例中，光接收部21和22在軌道11上的讀取位置的角度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸30是彼此相等的，但本實(shí)施例不限于此。即使當(dāng)光接收部21和22在軌道11上的讀取位置彼此不同時(shí)(即使當(dāng)角度彼此不同時(shí))，也可以指定由相對(duì)于偏心的檢測(cè)角度之間的相對(duì)位移量引起的由光接收部21檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)角度與由光接收部22檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)角度之間的相對(duì)偏量。因此，即使在此情況下也可以執(zhí)行偏心誤差校正。
[0048]例如，將描述如下情況:如圖6所示，刻度盤(pán)10和傳感器20之間相對(duì)于與旋轉(zhuǎn)軸30平行地通過(guò)光源23的軸有旋轉(zhuǎn)傾斜(當(dāng)在刻度盤(pán)10與傳感器20之間有角度差異φ時(shí))。在此情況下，與光接收部21和22相對(duì)應(yīng)的讀取位置與在其不具有旋轉(zhuǎn)傾斜時(shí)出現(xiàn)的那些相比有偏移。
[0049]圖7是當(dāng)存在如圖6所示的旋轉(zhuǎn)傾斜時(shí)觀察到的刻度盤(pán)10的旋轉(zhuǎn)角度與誤差的關(guān)系圖。在圖7中，點(diǎn)線(A)指示由光接收部21獲得的檢測(cè)角度中包含的誤差，并且點(diǎn)線(B)指示由光接收部22獲得的檢測(cè)角度中包含的誤差。如圖7所示，相位Θ1和Θ2的誤差輪廓分別包含與讀取位置在圓周方向(長(zhǎng)度測(cè)量方向)上的偏移量相對(duì)應(yīng)的偏量Cl和c2。在φ是與光接收部21和22相對(duì)應(yīng)的讀取位置之間的角度差異的情況下，滿足關(guān)系(p=cl-c2。與表達(dá)式(2)的情況一樣,相位Θ1和Θ 2的誤差輪廓由以下表達(dá)式(5)和(6)表不。
[0050]( ε /rl).sin( θ + α I) +cl...(5)
[0051]( ε /r2).sin ( θ + a 2)+c2...(6)
[0052]在表達(dá)式(5)和(6)中，由于由傳感器20的傾斜引起的圓周方向上的檢測(cè)位置的偏移量與檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度相比足夠小，所以滿足關(guān)系α?~α2。因此，如以下表達(dá)式(7)所表示那樣來(lái)近似相位Θ I和Θ 2之間的差異Θ 1- Θ 2。與光接收部21相對(duì)應(yīng)的相位誤差可通過(guò)以下表達(dá)式(8)來(lái)確定。
[0053]
Θ1-Θ2~(ε/r1-ε/r2)*sin(0+al)+9...(7)
[0054]
(￡/rl).sin(0+a)=(01-02-tp).(r2/(r2-rl))...(8)
[0055]如果在刻度盤(pán)10和傳感器20之間有對(duì)齊誤差，則作為表達(dá)式(7)的最大值和最小值的平均值的項(xiàng)(角度差異φ)具有不是零的值。在此實(shí)施例中，對(duì)這個(gè)量(角度差異φ)的確定允許檢測(cè)并校正( 減小)讀取位置的偏移量，也就是對(duì)齊偏移。如上所述，信號(hào)處理器40還能夠減小在長(zhǎng)度測(cè)量方向，也就是與刻度盤(pán)10的徑向垂直的方向上的半徑rl (第一距離)的區(qū)域(第一區(qū)域)與半徑r2 (第二距離)的區(qū)域(第二區(qū)域)之間的差異(位置的差異)。此差異是由圓周方向上半徑rl和r2的區(qū)域之間的位置偏移引起的誤差。在表達(dá)式(7)中使用作為滿足關(guān)系a I ~ a 2的項(xiàng)得出的(ε /rl- ε /r2).sin( θ + a I)項(xiàng)允許檢測(cè)偏心量以校正(減小)偏心誤差。
[0056](第二實(shí)施例)
[0057]接下來(lái)，參考圖8，將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例中的編碼器(位置檢測(cè)裝置)。圖8是此實(shí)施例中的編碼器的信號(hào)處理器40a的不意性配置圖。信號(hào)處理器40a與第一實(shí)施例的信號(hào)處理器40的不同之處在于其使用校正表來(lái)校正檢測(cè)位置，即減小偏心誤差。從而，如圖8所示，信號(hào)處理器40a包括校正表46 (校正值存儲(chǔ)單元)。
[0058]校正表46預(yù)先存儲(chǔ)多個(gè)位置(位置信息)，即多個(gè)檢測(cè)角度，和與每個(gè)位置(位置信息)相對(duì)應(yīng)的校正值(要用于減小偏心誤差的值)。角度校正處理單元45基于由角度檢測(cè)處理單元43獲得的位置信息，即角度(檢測(cè)角度)，和校正表46中存儲(chǔ)的校正值，來(lái)確定誤差(偏心誤差)已被校正的角度，即校正位置信息。
[0059]在j是由角度檢測(cè)處理單元43確定的角度，c(j)是校正表46中存儲(chǔ)的與角度j相對(duì)應(yīng)的校正值，并且X (j)是由角度校正處理單元45確定的校正角度的情況下，校正角度x(j)可如以下表達(dá)式(9)所表示那樣來(lái)確定。
[0060]x(j)=j_c(j)…(9)
[0061 ] 在此實(shí)施例中，可通過(guò)存儲(chǔ)由角度檢測(cè)處理單元43檢測(cè)到的角度j和由偏心檢測(cè)處理單元44確定的誤差e (校正值c(j))的組合來(lái)將校正值存儲(chǔ)在校正表46中。另外，不是將角度j及其相應(yīng)校正值的所有組合存儲(chǔ)在校正表46中，而是可以間拔(thin)(忽略)一些值而不存儲(chǔ)它們。在此情況下，與角度相對(duì)應(yīng)的校正值c (j)可不存在。為了應(yīng)對(duì)這種情形，例如，利用校正表46中存儲(chǔ)的與角度k和I (k〈j〈l)相對(duì)應(yīng)的校正值c(k)和c(l)，角度校正處理單元45通過(guò)線性插值來(lái)確定與角度j相對(duì)應(yīng)的校正值c (j)以執(zhí)行如以下表達(dá)式(10)表示的校正。
[0062]c(j) = (c(k).(l-j)+c(l).(j-k))/(l_k)…(10)
[0063]可執(zhí)行對(duì)函數(shù)的擬合來(lái)減小校正表46中要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量。誤差e (偏心誤差)對(duì)于刻度盤(pán)10的每一次旋轉(zhuǎn)有一個(gè)周期，并且檢測(cè)半徑r是常數(shù)。這使得可以如以下表達(dá)式
(11)所表示那樣近似地確定誤差e。
[0064]e= ε/r.sin (j+α )…(11)
[0065]在此情況下，校正表46只需要存儲(chǔ)偏心量ε和常數(shù)α的值。
[0066](第三實(shí)施例)
[0067]接下來(lái)，參考圖9，將描述本發(fā)明的第三實(shí)施例中的編碼器(位置檢測(cè)裝置)。圖9是此實(shí)施例中的編碼器10a的示意性配置圖。編碼器10a是被配置成檢測(cè)刻度盤(pán)1a與傳感器20之間的相對(duì)位移(相對(duì)位置)的絕對(duì)型編碼器(絕對(duì)型位置檢測(cè)裝置)。
[0068]如圖9所示，此實(shí)施例的刻度盤(pán)1a設(shè)有軌道12 (第一軌道)和軌道13 (第二軌道)。軌道12和13相對(duì)于傳感器20彼此結(jié)合地移位。軌道12具有節(jié)距Pl (第一周期)的光柵圖案(第一圖案)和節(jié)距Ρ2 (第二周期)的光柵圖案(第二圖案)，并且節(jié)距Pl和Ρ2是彼此不同的(節(jié)距Pl的光柵圖案和節(jié)距Ρ2的光柵圖案被復(fù)用)。軌道13具有節(jié)距Ql (第三周期)的光柵圖案(第三圖案)和節(jié)距Q2 (第四周期)的光柵圖案(第四圖案)，并且節(jié)距Ql和Q2是彼此不同的(節(jié)距Ql的光柵圖案和節(jié)距Q2的光柵圖案被復(fù)用)。
[0069] 軌道12的光柵圖案具有每旋轉(zhuǎn)544個(gè)周期的節(jié)距Pl和每旋轉(zhuǎn)128個(gè)周期的節(jié)距Ρ2。類(lèi)似地，軌道13的光柵圖案具有每旋轉(zhuǎn)495個(gè)周期的節(jié)距Ql和每旋轉(zhuǎn)132個(gè)周期的節(jié)距Q2。在此實(shí)施例中，光接收部21和22檢測(cè)刻度盤(pán)1a與傳感器20之間的相對(duì)位移以將光接收元件的輸出分類(lèi)成A(+)、B(+)、A(_)和B(-)這四種類(lèi)型。然后，光接收部21和22利用A=A(+)-A(_)和B=B(+)-B(_)的關(guān)系輸出兩相位偽正弦信號(hào)A和B。在此實(shí)施例中，傳感器20具有選擇光接收元件的陣列的功能。此功能使得傳感器20能夠選擇性地檢測(cè)節(jié)距Pl和P2和節(jié)距Ql和Q2。
[0070]隨后，參考圖3A和3B，將描述讀取每個(gè)節(jié)距的光柵圖案的方法。圖3A和3B是光接收部21和22的配置圖。圖3A示出了當(dāng)讀取節(jié)距Pl的光柵圖案時(shí)觀察到的光接收元件與其相應(yīng)的輸出之間的關(guān)系。為了在讀取節(jié)距Pl的光柵圖案時(shí)生成彼此正交的兩相位偽正弦信號(hào)，必須輸出僅偏移了 P1/2的位置處的光接收量。因此，如圖3A所示，光接收元件的每?jī)蓚€(gè)相鄰輸出按A(+)、B(+)、A(_)和B(-)的順序排列。類(lèi)似地，如圖3B所示，當(dāng)讀取節(jié)距P2的光柵圖案時(shí)，光接收元件的每四個(gè)相鄰輸出按A(+)、B(+)、A(_)和B(-)的順序排列。這些配置使得對(duì)于每個(gè)節(jié)距可輸出兩相位偽正弦信號(hào)。
[0071]傳感器20把光接收部21和22上的特定位置處的反射光的強(qiáng)度作為信號(hào)輸出。因此，即使當(dāng)傳感器20的檢測(cè)周期和刻度盤(pán)1a上形成的每個(gè)圖案的周期(節(jié)距)彼此略有偏移時(shí)，傳感器20也輸出具有與在刻度盤(pán)1a上形成的圖案的節(jié)距相對(duì)應(yīng)的周期的信號(hào)。從而，在傳感器20的檢測(cè)周期為Pl的情況下，光接收部21輸出節(jié)距Pl的兩相位偽正弦信號(hào)，并且光接收部22輸出節(jié)距Ql的兩相位偽正弦信號(hào)。類(lèi)似地，在傳感器20的檢測(cè)周期為4XP1的情況下，光接收部21輸出節(jié)距P2的兩相位偽正弦信號(hào)，并且光接收部22輸出節(jié)距Q2的兩相位偽正弦信號(hào)。如上所述，光接收部21 (第一檢測(cè)器)檢測(cè)軌道12 (的圖案)，并且光接收部22 (第二檢測(cè)器)檢測(cè)軌道13 (的圖案)。
[0072]隨后，參考圖10，將描述此實(shí)施例中的信號(hào)處理器40b的操作。圖10是信號(hào)處理器40b的框圖。由于在此實(shí)施例中檢測(cè)與軌道12和13的四種類(lèi)型的節(jié)距相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，所以信號(hào)處理器40b的操作與第一實(shí)施例的信號(hào)處理器40和第二實(shí)施例的信號(hào)處理器40a的操作不同。
[0073]首先，在傳感器20的檢測(cè)周期被設(shè)定為Pl的情況下，傳感器20被配置成輸出與軌道12和13中包括的節(jié)距Pl和Ql的圖案(光柵圖案)相對(duì)應(yīng)的兩對(duì)兩相位偽正弦信號(hào)。然后，Α/D轉(zhuǎn)換器41對(duì)四個(gè)信號(hào)采樣。隨后，在傳感器20的檢測(cè)周期被設(shè)定為4XP1的情況下，Α/D轉(zhuǎn)換器41對(duì)與在軌道12和13上形成的節(jié)距P2和Q2的圖案相對(duì)應(yīng)的兩對(duì)兩相位偽正弦信號(hào)進(jìn)行采樣。
[0074]相位檢測(cè)處理單元42基于被Α/D轉(zhuǎn)換器41采樣的四對(duì)兩相位偽正弦信號(hào)確定四個(gè)相位Θ PU Θ QU Θ P2和Θ Q2。與第一和第二實(shí)施例類(lèi)似，四個(gè)相位Θ PU Θ QU Θ P2和Θ Q2是通過(guò)反正切計(jì)算確定的。絕對(duì)型檢測(cè)處理單元47對(duì)于四個(gè)相位0 PU Θ Q1、ΘΡ2和9Q2執(zhí)行游標(biāo)計(jì)算以確定角度。
[0075]隨后，參考圖1lA至11D，將描述刻度盤(pán)1a的角度(旋轉(zhuǎn)角度)與相位之間的關(guān)系。圖1lA至IlD是刻度盤(pán)1a的旋轉(zhuǎn)角度與相位的關(guān)系圖。在圖1lA至IlD中，水平軸指示角度，垂直軸指示與角度相對(duì)應(yīng)的相位。
[0076]圖1lA和IlB示出了相位Θ Pl和θ P2。相位Θ Pl和θ P2是分別與以每旋轉(zhuǎn)544個(gè)周期和每旋轉(zhuǎn)128個(gè)周期在軌道12上形成的節(jié)距Pl和P2相對(duì)應(yīng)的相位。從而，相位Θ Pl的相位是相位ΘΡ2的大約四倍那么長(zhǎng)。從而，如以下表達(dá)式(12)所表示的，通過(guò)將相位ΘΡ2乘以四然后用2π歸一化該值來(lái)確定相位信號(hào)ΘΡ3。另外，如以下表達(dá)式(13)所表不的，確定相位差/[目號(hào)ΘΡ4,其是相位Θ Pl與相位ΘΡ3之間的相位差。
[0077]θΡ3=Μ0?(θΡ2Χ4, 2 31)— (12)
[0078]Θ P4=M0D ( Θ Pl- θ P3, 2 π )…(13)
[0079]在表達(dá)式(12)和(13)中，符號(hào)M0D(x，y)表示X除以y的余數(shù)。在此情況下，分別如圖1lC和IlD所不那樣確定相位信號(hào)ΘΡ3和相位差信號(hào)θ P4。由于相位信號(hào)θ P3是通過(guò)取每旋轉(zhuǎn)128個(gè)周期的相位Θ P2的四倍獲得的，所以其被確定為每旋轉(zhuǎn)512個(gè)周期的信號(hào)。相位差信號(hào)ΘΡ4被確定為每旋轉(zhuǎn)32個(gè)周期的信號(hào)，這是每旋轉(zhuǎn)544個(gè)周期的信號(hào)與每旋轉(zhuǎn)512個(gè)周期的信號(hào)之間的周期差異。
[0080]相位θ P2和相位差信號(hào)θ P4分別具有128個(gè)周期和32個(gè)周期，而另一方面，如表達(dá)式(12)所表示，相位差信號(hào)ΘΡ4是通過(guò)將相位ΘΡ2乘以四來(lái)計(jì)算出的值。因此，誤差的量也變成四倍，從而相位差信號(hào)ΘΡ4中包含的誤差大于相位ΘΡ2中包含的誤差。為了應(yīng)對(duì)此情況，如以下表達(dá)式(14)所表示的，確定與相位ΘΡ2具有相同精度的32個(gè)周期的信號(hào)θ Ρ5。
[0081 ] Θ P5=R0UND ((4 X Θ P4- θ P2) / (2 π )) X 2 π /4+ θ Ρ2/4…(14)
[0082]在表達(dá)式(14)中，符號(hào)ROUND(x)表示將χ舍入到最近整數(shù)。
[0083]類(lèi)似地,還對(duì)于544個(gè)周期的相位Θ Pl和32個(gè)周期的信號(hào)ΘΡ5，如以下表達(dá)式 (15)所表示的，確定與相位Θ Pl具有相同精度的32個(gè)周期的信號(hào)ΘΡ6。
[0084]Θ P6=R0UND ((17 X Θ P5- Θ Pl) / (2 Ji)) X 2 π /17+ θ Ρ1/17…(15)
[0085]相位Θ Ql和Θ Q2分別具有每旋轉(zhuǎn)495個(gè)周期和每旋轉(zhuǎn)132個(gè)周期。因此，如以下表達(dá)式(16)所表示的，通過(guò)將相位Θ Q2乘以四然后用2 π歸一化該值來(lái)確定相位信號(hào)Θ Q3。然后，如以下表達(dá)式(17)所表不的,確定相位Θ Ql與相位信號(hào)Θ Q3的相位差信號(hào)Θ Q4。另外,如以下表達(dá)式(18)所表不的,確定與相位QQ2具有相同精度的信號(hào)Θ Q5。此外，如以下表達(dá)式(19)所表不的,確定與相位QQl具有相同精度的信號(hào)Θ Q6。
[0086]0Q3=MOD(0Q2X4，2 3i)...(16)
[0087]Θ Q4=M0D ( Θ Q3- Θ Ql, 2 π )...(17)
[0088]θ Q5=R0UND ((4 X θ Q4- θ Q2) / (2 π )) X 2 π /4+ θ Q2/4…(18)
[0089]θ Q6=R0UND ((15 X θ Q5- θ Ql) / (2 Ji)) X 2 π /15+ θ Q1/15…(19)
[0090]由于信號(hào)ΘΡ6和0Q6分別具有每旋轉(zhuǎn)32個(gè)周期和每旋轉(zhuǎn)33個(gè)周期，所以如以下表達(dá)式(20)所表示那樣確定信號(hào)ΘΡ6與0Q6之間的相位差Θ7。
[0091]Θ 7=M0D ( Θ Q6-θ Ρ6, 2 )…(20)
[0092]相位差Θ 7表示角度，因?yàn)槠涫敲啃D(zhuǎn)I個(gè)周期的信號(hào)，而每旋轉(zhuǎn)I個(gè)周期是每旋轉(zhuǎn)32個(gè)周期的信號(hào)與每旋轉(zhuǎn)33個(gè)周期的信號(hào)之間的周期差異。然而，相位差Θ7與信號(hào)ΘΡ6和0Q6的每一個(gè)相比具有更大的誤差。為了應(yīng)對(duì)此情況，如以下表達(dá)式(21)和(22)所表示那樣確定分別與信號(hào)ΘΡ6和0Q6具有相同精度的信號(hào)ΘΡ8和0Q8。信號(hào)ΘΡ8和Θ Q8的每一個(gè)是每旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期的信號(hào)，其表示角度。
[0093]Θ P8=R0UND ((32 X Θ 7- θ P6) / (2 π )) X 2 π /32+ θ Ρ6/32...(21)
[0094]θ Q8=R0UND ((33 X θ 7- θ Q6) / (2 π )) X 2 π /33+ θ Q6/33...(22)
[0095]偏心檢測(cè)處理單兀44基于信號(hào)θ Ρ8和QQ8確定偏心誤差。由于信號(hào)θ Ρ8和Θ Q8表示角度，所以當(dāng)它們不具有偏心時(shí)滿足θ Ρ8= Θ Q8的關(guān)系，而另一方面，當(dāng)它們具有偏心時(shí)包含取決于偏心的誤差。與表達(dá)式(3)的情況一樣,信號(hào)θ P8與信號(hào)0Q8之間的差異θ P8-Θ Q8由以下表達(dá)式(23)表不。
[0096]θ P8- Θ Q8= ( ε /rl- ε /r2) sin ( θ + α )…(23)
[0097]在表達(dá)式(23)中，可以假定與光接收部21相對(duì)應(yīng)的信號(hào)ΘΡ8包含由以下表達(dá)式
(24)表示的誤差。偏心檢測(cè)處理單元44計(jì)算此誤差。
[0098]ε /rl.sin (θ+α) = (θ Ρ8_ θ Q8) (r2/ (r2~rl))…(24)
[0099]角度校正處理單元45確定一角度，其中從信號(hào)ΘΡ8中減去由偏心檢測(cè)處理單元44確定的誤差(偏心誤差)。這一系列操作允許確定校正了誤差的位置(減小了誤差的位置)。
[0100]此實(shí)施例的編碼器10a是能夠檢測(cè)絕對(duì)位置的絕對(duì)位置檢測(cè)裝置。此實(shí)施例中使用的“絕對(duì)位置”指的是圖案(或其上具有圖案的待測(cè)物)相對(duì)于檢測(cè)器(傳感器單元)的相對(duì)位置或者移動(dòng)的待測(cè)物相對(duì)于固定部的相對(duì)位置。絕對(duì)位置檢測(cè)裝置是在由檢測(cè)器執(zhí)行的測(cè)量中能夠檢測(cè)它們之間的相對(duì)位置(此實(shí)施例中使用的“絕對(duì)位置”)的裝置。另一方面，與此實(shí)施例中描述的絕對(duì)型位置檢測(cè)裝置不同的第一和第二實(shí)施例的編碼器是在檢測(cè)器進(jìn)行的測(cè)量中只能夠檢測(cè)位置偏移(位置的變化)的增量型編碼器。增量型位置檢測(cè)裝置能夠還基于單獨(dú)設(shè)置的原點(diǎn)檢測(cè)裝置(能夠唯一地確定相對(duì)位置的裝置)的檢測(cè)結(jié)果來(lái)確定絕對(duì)位置。
[0101]在此實(shí)施例中，與第一實(shí)施例的情況一樣，當(dāng)光接收部21和22的讀取位置在軌道11上偏移時(shí)，在表達(dá)式(23)中發(fā)生偏量。為了應(yīng)對(duì)此情況，編碼器10a可被配置成檢測(cè)和校正該偏量?？商娲?，可以像第二實(shí)施例的情況中那樣使用校正表來(lái)校正誤差。
[0102](第四實(shí)施例)
[0103]接下來(lái)，參考圖12，將描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。此實(shí)施例涉及一種包括上述每個(gè)實(shí)施例中的編碼器(位置檢測(cè)裝置)的透鏡裝置(透鏡鏡筒)。圖12是此實(shí)施例中的攝像裝置(攝像系統(tǒng))的示意性配置圖。
[0104]在圖12中，標(biāo)號(hào)51表不透鏡單兀,標(biāo)號(hào)52表不驅(qū)動(dòng)透鏡(透鏡)、標(biāo)號(hào)53表不傳感器單元，標(biāo)號(hào)54表示CPU,并且標(biāo)號(hào)55表示攝像元件。傳感器單元53對(duì)應(yīng)于上述每個(gè)實(shí)施例的傳感器20。CPU54對(duì)應(yīng)于每個(gè)實(shí)施例的信號(hào)處理器(信號(hào)處理器40a、40b和40c中的每一個(gè))。位置檢測(cè)裝置(編碼器)被配置成檢測(cè)驅(qū)動(dòng)透鏡52的位置(位移)。攝像元件55對(duì)經(jīng)由透鏡單元51 (驅(qū)動(dòng)透鏡52)形成的被攝物圖像(光學(xué)圖像)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。透鏡單元51、傳感器單元53和CPU54設(shè)在透鏡裝置(透鏡鏡筒)中，而攝像元件55設(shè)在攝像裝置的主體中。如上所述，此實(shí)施例的透鏡裝置被配置成相對(duì)于攝像裝置的主體可更換。然而，本實(shí)施例不限于此，而是也適用于由透鏡裝置和攝像裝置的主體一體構(gòu)成的攝像裝置(攝像系統(tǒng))。
[0105]構(gòu)成透鏡單元51的驅(qū)動(dòng)透鏡52例如是用于自動(dòng)聚焦的聚焦透鏡并且在Y方向上能移位，Y方向是朝著光軸OA的方向(光軸方向)。驅(qū)動(dòng)透鏡52可以是其他驅(qū)動(dòng)透鏡,例如變焦透鏡。上述每個(gè)實(shí)施例中的位置檢測(cè)裝置的柱狀體50 (可動(dòng)部)連接到被配置成對(duì)驅(qū)動(dòng)透鏡52進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器(圖中未示出)。由致動(dòng)器或由手引起的柱狀元件50繞著光軸OA的旋轉(zhuǎn)使得刻度盤(pán)10相對(duì)于傳感器單元53有相對(duì)位移。此相對(duì)位移使得驅(qū)動(dòng)透鏡52被在作為光軸方向的Y方向(箭頭方向)上驅(qū)動(dòng)。從位置檢測(cè)裝置(編碼器)的傳感器單元53獲得的取決于驅(qū)動(dòng)透鏡52的位置(位移)的信號(hào)(編碼器信號(hào))輸出到CPU54。CPU54生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)將驅(qū)動(dòng)透鏡52移動(dòng)到期望的位置，并且驅(qū)動(dòng)透鏡52基于驅(qū)動(dòng)信號(hào)被驅(qū)動(dòng)。
[0106]每個(gè)實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置也適用于除了透鏡裝置或攝像裝置以外的各種裝置。例如，可由包括諸如機(jī)械手臂或輸送待組裝的對(duì)象物的輸送機(jī)之類(lèi)的可動(dòng)構(gòu)件的機(jī)床和檢測(cè)機(jī)床的位置或姿勢(shì)的每個(gè)實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置來(lái)構(gòu)成機(jī)床裝置。這使得能夠通過(guò)以高精度檢測(cè)機(jī)械手臂或輸送機(jī)的位置來(lái)進(jìn)行高度精確的加工。
[0107](其他實(shí)施例)
[0108]本發(fā)明的實(shí)施例也可由讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)(例如非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以執(zhí)行本發(fā)明的上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能的系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者由通過(guò)系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)例如從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以執(zhí)行上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能而執(zhí)行的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)可包括中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)或其他電路中的一個(gè)或多個(gè)，并且可包括分開(kāi)的計(jì)算機(jī)或分開(kāi)的計(jì)算機(jī)處理器的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可例如從網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)提供給計(jì)算機(jī)。存儲(chǔ)介質(zhì)可包括例如硬盤(pán)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、分布式計(jì)算系統(tǒng)的存儲(chǔ)裝置、光盤(pán)(例如致密盤(pán)(CD)、數(shù)字多功能盤(pán)(DVD)或藍(lán)光盤(pán)(BD) ?)、閃存設(shè)備、存儲(chǔ)卡等等中的一個(gè)或多個(gè)。
[0109]根據(jù)上述每個(gè)實(shí)施例，由于可在徑向相鄰布置多個(gè)傳感器來(lái)校正偏心誤差，所以可以將傳感器的保持構(gòu)件小型化。另外，在必要時(shí)，可以檢測(cè)并校正每個(gè)傳感器的傾斜(每個(gè)傳感器相對(duì)于朝著開(kāi)始于圖案中心的半直線的方向的附著傾斜)。從而，根據(jù)每個(gè)實(shí)施例，可以提供小型高精度的位置檢測(cè)裝置、透鏡裝置、攝像系統(tǒng)和機(jī)床裝置。
[0110]雖然已參照示范性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但要理解本發(fā)明不限于所公開(kāi)的示范性實(shí)施例。以下權(quán)利要求的范圍應(yīng)賦予最寬解釋以涵蓋所有這種修改及等同結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)被檢物的位置的位置檢測(cè)裝置，所述位置檢測(cè)裝置包括: 刻度盤(pán)，包括在以預(yù)定點(diǎn)為中心的圓上沿著圓周周期性形成的圖案，所述刻度盤(pán)被配置成根據(jù)所述被檢物的位移而旋轉(zhuǎn)； 傳感器單元，相對(duì)于所述刻度盤(pán)能相對(duì)移動(dòng)；以及 信號(hào)處理器，被配置成處理所述傳感器單元的輸出信號(hào)以獲得所述被檢物的位置信息， 其中，所述傳感器單元包括: 第一檢測(cè)器，被配置成檢測(cè)在開(kāi)始于所述刻度盤(pán)的所述預(yù)定點(diǎn)的半直線上的徑向上與所述預(yù)定點(diǎn)相距第一距離的第一區(qū)域中形成的第一部分圖案；以及 第二檢測(cè)器，被配置成檢測(cè)在與所述預(yù)定點(diǎn)相距第二距離的第二區(qū)域中形成的第二部分圖案，所述第二距離不同于所述第一距離，并且 特征在于所述信號(hào) 處理器被配置成基于從所述第一檢測(cè)器輸出的第一檢測(cè)信號(hào)和從所述第二檢測(cè)器輸出的第二檢測(cè)信號(hào)來(lái)減小所述位置信息中包含的因所述刻度盤(pán)的旋轉(zhuǎn)中心與所述預(yù)定點(diǎn)之間的差異所致的誤差成分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)裝置，特征在于所述信號(hào)處理器被配置成還減小所述刻度盤(pán)的圓周方向上的相距所述第一距離的第一區(qū)域和相距所述第二距離的第二區(qū)域之間的差異。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)裝置，特征在于所述信號(hào)處理器包括: 位置檢測(cè)處理單元，被配置成基于所述第一檢測(cè)信號(hào)獲得所述位置信息， 偏心誤差計(jì)算單元，被配置成基于所述第一檢測(cè)信號(hào)、所述第二檢測(cè)信號(hào)、所述第一距離和所述第二距離來(lái)計(jì)算因所述刻度盤(pán)的所述旋轉(zhuǎn)中心與所述預(yù)定點(diǎn)之間的差異所致的偏心誤差，以及 位置校正單元，被配置成從由所述位置檢測(cè)處理單元獲得的位置信息中減去由所述偏心誤差計(jì)算單元計(jì)算出的偏心誤差以獲得校正位置信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位置檢測(cè)裝置，特征在于所述偏心誤差計(jì)算單元被配置成利用以下表達(dá)式來(lái)計(jì)算所述偏心誤差:
el= ( Θ 1- Θ 2).(r2/ (r2-rl))， 其中el是所述偏心誤差，Θ I是所述第一檢測(cè)信號(hào)，Θ 2是所述第二檢測(cè)信號(hào)，rl是所述第一距離，并且r2是所述第二距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)裝置，特征在于所述信號(hào)處理器包括: 位置檢測(cè)處理單元，被配置成基于所述第一檢測(cè)信號(hào)獲得所述位置信息， 校正值存儲(chǔ)單元，被配置成存儲(chǔ)所述位置信息和與所述位置信息相對(duì)應(yīng)的校正值，以及 位置校正單元，被配置成基于由所述位置檢測(cè)處理單元獲得的位置信息和所述校正值存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的校正值來(lái)獲得校正位置信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)裝置，特征在于所述位置檢測(cè)裝置是絕對(duì)型位置檢測(cè)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)裝置，特征在于所述在以預(yù)定點(diǎn)為中心的圓上沿著圓周周期性形成的圖案包括具有第一周期的第一圖案和具有不同于所述第一周期的第二周期的第二圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置檢測(cè)裝置，特征在于: 所述刻度盤(pán)包括第一軌道和第二軌道， 所述第一檢測(cè)器被配置成檢測(cè)所述第一軌道，并且 所述第二檢測(cè)器被配置成檢測(cè)所述第二軌道。
9.一種透鏡裝置，包括: 在光軸方向上能移位的透鏡；以及 根據(jù)權(quán)利要求1至8的任何一項(xiàng)所述的位置檢測(cè)裝置，所述位置檢測(cè)裝置被配置成檢測(cè)所述透鏡的位置。
10.一種攝像系統(tǒng)，包括: 透鏡裝置，包括: 在光軸方向上能移位的透鏡； 被配置成檢測(cè)所述透鏡的位置的位置檢測(cè)裝置，所述位置檢測(cè)裝置包括: 刻度盤(pán)，包括在以 預(yù)定點(diǎn)為中心的圓上沿著圓周周期性形成的圖案，所述刻度盤(pán)被配置成根據(jù)被檢物的位移而旋轉(zhuǎn)； 傳感器單元，相對(duì)于所述刻度盤(pán)能相對(duì)移動(dòng)；以及 信號(hào)處理器，被配置成處理所述傳感器單元的輸出信號(hào)以獲得所述被檢物的位置信息， 其中，所述傳感器單元包括: 第一檢測(cè)器，被配置成檢測(cè)在開(kāi)始于所述刻度盤(pán)的所述預(yù)定點(diǎn)的半直線上的徑向上與所述預(yù)定點(diǎn)相距第一距離的第一區(qū)域中形成的第一部分圖案；以及 第二檢測(cè)器，被配置成檢測(cè)在與所述預(yù)定點(diǎn)相距第二距離的第二區(qū)域中形成的第二部分圖案，所述第二距離不同于所述第一距離，并且 特征在于所述信號(hào)處理器被配置成基于從所述第一檢測(cè)器輸出的第一檢測(cè)信號(hào)和從所述第二檢測(cè)器輸出的第二檢測(cè)信號(hào)來(lái)減小所述位置信息中包含的因所述刻度盤(pán)的旋轉(zhuǎn)中心與所述預(yù)定點(diǎn)之間的差異所致的誤差成分，以及 攝像裝置，包括被配置成對(duì)經(jīng)由所述透鏡形成的光學(xué)圖像執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的攝像元件。
11.一種機(jī)床裝置，包括: 機(jī)床，包括機(jī)械手臂或用于輸送待組裝的對(duì)象物的輸送機(jī)；以及根據(jù)權(quán)利要求1至8的任何一項(xiàng)所述的位置檢測(cè)裝置，所述位置檢測(cè)裝置被配置成檢測(cè)所述機(jī)床的位置和姿勢(shì)中的至少一者。
【文檔編號(hào)】B23Q17/24GK104048686SQ201410086802
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】中村仁 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社