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CN1892185A - 编码器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种可提高分辨率的编码器装置。其具有：在X方向上相邻的X方向长度为X1的第1～第4光电二极管；相对于上述第1～第4光电二极管在X方向上仅位移1/2的状态下在与上述X方向正交的Y方向上相邻且在X方向上相邻的X方向长度为X1的第5～第8光电二极管；重复设置X方向长度为2×X1的透光部和遮光部并在X方向上移动的狭缝部件；以及在从接收了从上述透光部透射的光的上述第1～第4光电二极管的输出信号来生成第1检测信号的同时，从接收了从上述透光部透射的光的上述第5～第8光电二极管的输出信号来生成相对于上述第1检测信号相位只偏移上述第1检测信号的1/4周期的第2检测信号的逻辑电路。

Description

编码器装置
技术领域
本发明涉及编码器装置，特别涉及检测被测定物的运动并产生根据运动的脉冲的编码器装置。
背景技术
作为用于检测被测定物的直线运动或旋转运动等运动并输入到计算机等数字设备中的装置，一直以来使用产生根据被测定物的运动的脉冲的编码器装置。
图7(A)、(B)表示现有编码器装置的一个实例的平面构成图、侧面构成图。同一图中，编码器装置由光源10和狭缝部件11及集成电路12构成。
将光源10和集成电路12在离开并相对的状态下固定。狭缝部件11在插入光源10和集成电路12之间的状态下，相对于光源10和集成电路12在X方向(向右或向左)上自由移动。狭缝部件11固定于被测定物上，并通过被测定物运动而在X方向上移动。
如图8的俯视图所示，集成电路12在X方向上相邻设置光电二极管12a、12b、12c、12d。光电二极管12a、12b、12c、12d分别设定为X方向长度为X1，Y方向宽度为Y1，且各光电二极管的受光面积相同。
如图9的俯视图所示，狭缝部件11在X方向上相邻且重复地设有透光部11a和遮光部11b。透光部11a和遮光部11b分别设定为X方向长度为2×X1，Y方向宽度为Y1+α(＞Y1)。
在图7中，光电二极管12a、12c的输出信号在比较器13进行比较，比较结果作为检测信号从端子14输出。此外，光电二极管12b、12d的输出信号在比较器15进行比较，且比较结果作为检测信号从端子16输出。
这里，在狭缝部件11相对于集成电路12向X方向向右移动时，光电二极管12a、12b、12c、12d各自的入射光量如图10(A)、(B)、(C)、(D)般变化。
这样，比较器13的输出信号成为图10(E)所示一般，比较器15的输出信号如图10(F)所示，成为只滞后于比较器13的输出信号1/4周期的波形。一方面，在狭缝部件11相对于集成电路12向X方向向左移动时，比较器15的输出信号成为只提前于比较器13的输出信号1/4周期的波形。
再有，在专利文献1(特开平6-18290号公报)中公开了具有在开孔排列方向移动的部件、检测通过上述开孔的光的受光元件、从受光元件的各受光部的检测输出产生输出脉冲的信号处理部的编码器装置。
图7所示的现有编码器装置的分辨率是X方向的每单位距离的狭缝条数，由狭缝部件11的透光部11a和遮光部11b的X方向长度2×X1和光电二极管12a～12d的X方向长度X1决定。
因此，特别地，如果使透光部11a和遮光部11b的X方向长度2×X1小到制造上的极限，则存在不能再提高编码器装置的分辨率的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的是提供一种可使分辨率提高的编码器装置。
本发明的编码器装置通过具有：在X方向上相邻的X方向长度为X1的第1～第4光电二极管；相对于所述第1～第4光电二极管在X方向上仅位移X1/2的状态下在与所述X方向正交的Y方向上相邻且在X方向上相邻的X方向长度为X1的第5～第8光电二极管；重复设置X方向长度为2×X1的透光部和遮光部并在X方向上移动的狭缝部件；以及在从接收了透射过所述透光部的光的所述第1～第4光电二极管的输出信号生成第1检测信号的同时，从接收了透过所述透光部的光的所述第5～第8光电二极管的输出信号生成相对于所述第1检测信号相位只偏移所述第1检测信号的1/4周期的第2检测信号的逻辑电路，可提高分辨率。
此外，上述编码器装置的上述第1～第8光电二极管的Y方向宽度为Y1，上述透光部和遮光部的Y方向宽度超过2×Y1。
此外，上述编码器装置的所述逻辑电路具有：通过对接收了透射过所述透光部的光的所述第1光电二极管的输出信号与所述第3光电二极管的输出信号的比较结果的信号和所述第2光电二极管的输出信号与所述第4光电二极管的输出信号的比较结果的信号进行“异”运算而得到所述第1检测信号的第1电路；以及通过对接收了透射过所述透光部的光的所述第5光电二极管的输出信号与所述第7光电二极管的输出信号的比较结果的信号和所述第6光电二极管的输出信号与所述第8光电二极管的输出信号的比较结果的信号进行“异”运算而得到所述第2检测信号的第2电路。
再有，上述编码器装置在X方向上相邻地设置多组上述第1～第8光电二极管。
而且，本发明的编码器装置通过具有：使由在X方向上相邻的X方向长度为X1的四个光电二极管构成的光电二极管列在X方向上各位移X1/n(n为3或以上的整数)并在Y方向上n列相邻的光电二极管群；重复设置X方向长度为2×X1的透光部和遮光部并在X方向上移动的狭缝部件；以及从接收了透射过所述透光部的光的所述n列光电二极管列的输出信号生成相位各偏移1/(2×n)周期的第1～第n检测信号的逻辑电路，可进一步提高分辨率。
附图说明
图1是本发明的编码器装置的一个实施方式的平面构成图。
图2是本发明的集成电路的俯视图。
图3是本发明的狭缝部件的俯视图。
图4是图1各部分的信号波形图。
图5是图1各部分的信号波形图。
图6是集成电路的俯视图。
图7是现有的编码器装置的一个实施方式的平面构成图、侧面构成图。
图8是现有的集成电路的俯视图。
图9是现有的狭缝部件的俯视图。
图10是图7各部分的信号波形图。
图中：
21-狭缝部件    21a-透光部    21b-遮光部
22-集成电路    22a～22h，22a’～22h’-光电二极管
23，24，27，28-比较器        25，29-“异-或”逻辑电路
具体实施方式
下面将参照附图来说明本发明的实施方式。
图1是本发明的编码器装置的一个实施方式的平面构成图。同一图中，编码器装置由未图示的光源和狭缝部件21及集成电路22构成。
光源和集成电路22在离开并相对的状态下固定。狭缝部件21在插入光源和集成电路22之间的状态下，相对于光源和集成电路22在X方向(向右或向左)上自由移动。狭缝部件21固定于被测定物上，并通过被测定物的直线运动或旋转运动等运动而在X方向上移动。该构成与图7(B)所示的现有编码器装置相同。
如图2的俯视图所示，集成电路22上在X方向上相邻地设有长方形光电二极管22a、22b、22c、22d，而且，在X方向(X方向与Y方向正交)上相邻地设有长方形光电二极管22e、22f、22g、22h。使光电二极管22e、22f、22g、22h相对于光电二极管22a、22b、22c、22d在向X方向右侧(或左侧)仅位移X1/2的状态下在Y方向上相邻。
光电二极管22a～22h分别设定为X方向长度为X1，Y方向宽度为Y1，各光电二极管的受光面积相同。再有，如果将光电二极管22a、22b、22c、22d整体的X方向长度4×X1设为1周期，则位移X1/2是1/8周期。
如图3的俯视图所示，狭缝部件21在X方向上相邻且重复地设有长方形透光部21a和遮光部21b。透光部21a和遮光部21b分别设定为X方向长度2×X1，Y方向宽度2×Y1+α(＞2×Y1)。
在图1中，光电二极管22a、22c的输出信号在比较器23进行比较，比较结果输入到“异-或”逻辑电路(EOR)25中。此外，光电二极管22b、22d的输出信号在比较器24进行比较，比较结果输入到“异-或”逻辑电路25中。“异-或”逻辑电路25中进行比较器23、24的输出信号的“异”运算，并将运算结果作为检测信号从端子26输出。
光电二极管22e、22g的输出信号在比较器27进行比较，比较结果输入到“异-或”逻辑电路29中。此外，光电二极管22f、22h的输出信号在比较器28进行比较，比较结果输入到“异-或”逻辑电路29中。“异-或”逻辑电路29中进行比较器27、28的输出信号的“异”运算，并将运算结果作为检测信号从端子30输出。
这里，在狭缝部件21相对于集成电路22向X方向右向移动时，光电二极管22a、22b、22c、22d各自的入射光量如图4(A)、(B)、(C)、(D)般变化。此外，光电二极管22e、22f、22g、22h各自的入射光量如图5(A)、(B)、(C)、(D)般变化。例如，图5(A)所示的光电二极管22e的入射光量的变化相对于图4(A)所示的光电二极管22e的入射光量的变化滞后1/8周期。同样地，图5(B)、(C)、(D)的波形相对于图4(B)、(C)、(D)的波形滞后1/8周期。这是由于使光电二极管22e、22f、22g、22h相对于光电二极管22a、22b、22c、22d只向X方向右侧(或左侧)位移X1/2。
这样，比较器23的输出信号成为图4(E)所示一般，比较器24的输出信号成为图4(F)所示一般，比较器24的输出信号成为只滞后于比较器23的输出信号1/4周期的波形。于是，“异-或”逻辑电路25的输出信号如图4(G)所示般成为比较器23输出的一半周期。
此外，比较器27的输出信号成为图5(E)所示一般，比较器28的输出信号成为图5(F)所示一般，比较器28的输出信号成为只滞后于比较器27的输出信号1/4周期的波形。于是，“异-或”逻辑电路29的输出信号如图5(G)所示般成为比较器27输出的一半周期。再有，“异-或”逻辑电路29的输出信号成为仅滞后于“异-或”逻辑电路25的输出信号1/4周期(比较器输出的1/8周期)的波形。
一方面，在狭缝部件21相对于集成电路22向X方向左向移动时，“异-或”逻辑电路29的输出信号成为提前于“异-或”逻辑电路25的输出信号1/4周期(比较器输出的1/8周期)的波形。
这样，从端子26、30输出的检测信号的周期成为现有检测信号的一半周期。即，狭缝部件21的透光部21a和遮光部21b的X方向长度2×X1和光电二极管12a～12h的X方向长度X1与现有的相同，分辨率成为现有的2倍。
再有，如图6中俯视图所示，集成电路22上在X方向上相邻地设有光电二极管22a、22b、22c、22d、22a’、22b’、22c’、22d’，而且，在X方向上相邻地设有光电二极管22e、22f、22g、22h、22e’、22f’、22g’、22h’。使光电二极管22e、22f、22g、22h、22e’、22f’、22g’、22h’在相对于光电二极管22a、22b、22c、22d、22a’、22b’、22c’、22d’向X方向右侧仅位移X1/2的状态下在Y方向上相邻。
光电二极管22a～22h、22a’～22h’分别设定为X方向长度为X1，Y方向宽度为Y1，各光电二极管的受光面积相同。而且，可采取在光电二极管22a～22h各自的输出上加上对应的光电二极管22a’～22h’各自的输出，并输入到比较器23、24、27、28的构成。通过该构成，可抑制各光电二极管的位置不同所引起的入射光量的波动。
再有，在上述实施方式中，虽然使由在X方向上相邻的四个光电二极管构成的光电二极管列向X方向右侧(或左侧)位移X1/2并在Y方向上2列相邻，但是，也可以构成使在X方向上相邻的四个光电二极管向X方向右侧(或左侧)各位移X1/n(n为3或以上的整数)并在Y方向上n列相邻的光电二极管群。
该情况下，在每个光电二极管列上设置比较各列的第1、第3光电二极管输出的第1比较器、比较各列的第2、第4光电二极管输出的第2比较器、进行第1和第2比较器的“异”运算的“异-或”逻辑电路。各列光电二极管列的例如第1光电二极管输出的相位各偏移1/(4×n)周期，各光电二极管列的“异-或”逻辑电路输出的检测信号的相位各偏移1/(2×n)周期。这样，在各光电二极管的X方向长度为X1不变的情况下，可提高n倍分辨率。
再有，光电二极管22a～22d相当于方案记载的第1～第4光电二极管，光电二极管22e～22h相当于第5～第8光电二极管，比较器23、24、27、28和“异-或”逻辑电路25、29相当于逻辑电路，比较器23、24和“异-或”逻辑电路25相当于第1电路，比较器27、28和“异-或”逻辑电路29相当于第2电路。

Claims (5)

1.一种编码器装置，其特征在于，
具有：在X方向上相邻的X方向长度为X1的第1～第4光电二极管；相对于所述第1～第4光电二极管在X方向上仅位移X1/2的状态下在与所述X方向正交的Y方向上相邻且在X方向上相邻的X方向长度为X1的第5～第8光电二极管；重复设置X方向长度为2×X1的透光部和遮光部并在X方向上移动的狭缝部件；以及在从接收了透射过所述透光部的光的所述第1～第4光电二极管的输出信号生成第1检测信号的同时，从接收了透过所述透光部的光的所述第5～第8光电二极管的输出信号生成相对于所述第1检测信号相位只偏移所述第1检测信号的1/4周期的第2检测信号的逻辑电路。
2.根据权利要求1所述的编码器装置，其特征在于，
所述第1～第8光电二极管的Y方向宽度为Y1，
所述透光部和遮光部的Y方向宽度超过2×Y1。
3.根据权利要求1或2所述的编码器装置，其特征在于，
所述逻辑电路具有：通过对接收了透射过所述透光部的光的所述第1光电二极管的输出信号与所述第3光电二极管的输出信号的比较结果的信号和所述第2光电二极管的输出信号与所述第4光电二极管的输出信号的比较结果的信号进行“异”运算而得到所述第1检测信号的第1电路；以及通过对接收了透射过所述透光部的光的所述第5光电二极管的输出信号与所述第7光电二极管的输出信号的比较结果的信号和所述第6光电二极管的输出信号与所述第8光电二极管的输出信号的比较结果的信号进行“异”运算而得到所述第2检测信号的第2电路。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的编码器装置，其特征在于，
在X方向上相邻地设置多组所述第1～第8光电二极管。
5.一种编码器装置，其特征在于，
具有：使由在X方向上相邻的X方向长度为X1的四个光电二极管构成的光电二极管列在X方向上各位移X1/n(n为3或以上的整数)并在Y方向上n列相邻的光电二极管群；重复设置X方向长度为2×X1的透光部和遮光部并在X方向上移动的狭缝部件；以及从接收了透射过所述透光部的光的所述n列光电二极管列的输出信号生成相位各偏移1/(2×n)周期的第1～第n检测信号的逻辑电路。
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