光學編碼器和用于光學編碼器的參考信號生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學編碼器和用于該光學編碼器的參考信號生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于檢測檢測頭相對于標尺的位置的光學編碼器廣泛用于檢測測量裝置等的位置。增量式編碼器的標尺配備有用于檢測檢測頭相對于標尺的相對位置的移位檢測圖案和用于檢測參考位置的參考點檢測圖案。增量式編碼器能夠基于從參考點檢測圖案所檢測到的參考位置來將從移位檢測圖案所檢測到的相對位置信息轉(zhuǎn)換成絕對位置信息。因此，要求增量式編碼器以高精度檢測參考位置。
[0003]日本專利3358854公開了具有第一受光元件和第二受光元件沿標尺的移動方向并列配置的結(jié)構(gòu)的光學旋轉(zhuǎn)編碼器。如圖21所示，日本專利3358854所公開的旋轉(zhuǎn)編碼器基于從第一受光元件輸出的第一輸出信號VI1、從第二受光元件輸出的第二輸出信號V12、通過縮小第一輸出信號Vll的振幅所生成的第三輸出信號V13和通過縮小第二輸出信號V12的振幅所生成的第四輸出信號V14來生成參考信號。
[0004]在日本專利3358854所公開的旋轉(zhuǎn)編碼器中，使用第二輸出信號V12和第三輸出信號V13之間的交叉點作為參考信號的起點，并且使用第一輸出信號Vll和第四輸出信號V14之間的交叉點作為參考信號的終點?？梢酝ㄟ^調(diào)整將第一輸出信號Vll和第二輸出信號V12輸入至信號處理電路的情況下的放大率來調(diào)整所生成的參考信號的寬度和定時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]日本專利3358854公開了用于調(diào)整參考信號的寬度和定時的技術(shù)。期望在每次調(diào)整參考信號的寬度和定時時，相對特定參考生成寬度和定時恒定的參考信號。然而，日本專利3358854并未公開用于在每次調(diào)整參考信號的寬度和定時時均生成具有這種恒定的寬度和定時的參考信號的技術(shù)。
[0006]本發(fā)明是有鑒于上述情形而作出的，并且本發(fā)明的目的是穩(wěn)定地提供具有恒定的寬度和定時的參考信號。
[0007]本發(fā)明的第一典型方面是一種用于光學編碼器的參考信號生成方法，所述光學編碼器包括:標尺，其包括參考點檢測圖案和移位檢測圖案；以及檢測頭，其包括:光源，用于向所述標尺照射光；第一受光元件和第二受光元件，用于在利用所述光源向所述參考點檢測圖案照射光的情況下，接收從所述參考點檢測圖案出射的光，其中所述第一受光元件和所述第二受光元件沿所述標尺的長度測量方向并列配置；以及主信號檢測單元，用于從透過所述移位檢測圖案的光中檢測主信號，所述參考信號生成方法包括以下步驟:基于在所述檢測頭沿著所述標尺移動的情況下所述第一受光元件所接收到的光量來生成第一輸出信號；基于在所述檢測頭沿著所述標尺移動的情況下所述第二受光元件所接收到的光量來生成第二輸出信號；進行第一振幅調(diào)整，其中，所述第一振幅調(diào)整用以調(diào)整所述第一輸出信號和所述第二輸出信號其中之一的振幅，以使得在所述主信號的相位是第一參考相位的情況下，所述第一輸出信號的電平和所述第二輸出信號的電平變得相等；進行第二振幅調(diào)整，其中，所述第二振幅調(diào)整用以調(diào)整所述第一輸出信號和所述第二輸出信號其中之一的振幅，以使得在所述主信號的相位是第二參考相位的情況下，所述第一輸出信號的電平和所述第二輸出信號的電平變得相等；以及輸出以經(jīng)過所述第一振幅調(diào)整后所述第一輸出信號的電平和所述第二輸出信號的電平變得相等的時刻作為起點并且以經(jīng)過所述第二振幅調(diào)整后所述第一輸出信號的電平和所述第二輸出信號的電平變得相等的時刻作為終點的參考?目號。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一典型方面，優(yōu)選地，在所述第一振幅調(diào)整中，通過調(diào)整所述第一輸出信號的振幅以使得在所述主信號的相位是所述第一參考相位的情況下所述第一輸出信號的電平和所述第二輸出信號的電平變得相等，來生成第三輸出信號，在所述第二振幅調(diào)整中，通過調(diào)整所述第二輸出信號的振幅以使得在所述主信號的相位是所述第二參考相位的情況下所述第二輸出信號的電平和所述第一輸出信號的電平變得相等，來生成第四輸出信號，以及輸出以所述第二輸出信號的電平和所述第三輸出信號的電平變得相等的時刻作為起點并且以所述第一輸出信號的電平和所述第四輸出信號的電平變得相等的時刻作為終點的所述參考信號。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一典型方面，優(yōu)選地，所述光學編碼器包括沿所述標尺的長度測量方向并排配置的多對所述第一受光元件和所述第二受光元件，其中多對所述第一受光元件和所述第二受光元件分別與沿所述標尺的長度測量方向并排配置的多個所述參考點檢測圖案相對應(yīng)，以及所述第一輸出信號是通過對從多個所述第一受光元件輸出的信號進行相加所生成的，并且所述第二輸出信號是通過對從多個所述第二受光元件輸出的信號進行相加所生成的。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一典型方面，優(yōu)選地，設(shè)置包括所述第一受光元件和所述第二受光元件的第一受光元件陣列，設(shè)置包括所述第一受光元件和所述第二受光元件的第二受光元件陣列，對從所述第一受光元件陣列的所述第一受光元件所輸出的所述第一輸出信號和從所述第一受光元件陣列的所述第二受光元件所輸出的所述第二輸出信號進行所述第一振幅調(diào)整，以及對從所述第二受光元件陣列的所述第一受光元件所輸出的所述第一輸出信號和從所述第二受光元件陣列的所述第二受光元件所輸出的所述第二輸出信號進行所述第二振幅調(diào)整。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的第一典型方面，優(yōu)選地，從所述第二受光元件陣列的所述第一受光元件所輸出的所述第一輸出信號相對于從所述第一受光元件陣列的所述第一受光元件所輸出的所述第一輸出信號延遲預定時間，以及從所述第二受光元件陣列的所述第二受光元件所輸出的所述第二輸出信號相對于從所述第一受光元件陣列的所述第二受光元件所輸出的所述第二輸出信號延遲所述預定時間。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一典型方面，優(yōu)選地，所述第二受光元件陣列的所述第一受光元件和所述第一受光元件陣列的所述第一受光元件沿所述標尺的長度測量方向以存在偏移的狀態(tài)配置，以及所述第二受光元件陣列的所述第二受光元件和所述第一受光元件陣列的所述第二受光元件沿所述標尺的長度測量方向以存在偏移的狀態(tài)配置。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一典型方面，優(yōu)選地，設(shè)置各自包括所述第一受光元件陣列和所述第二受光元件陣列的多個受光區(qū)域，其中所述多個受光區(qū)域沿與所述標尺的長度測量方向垂直的方向并排配置，對通過將從所述多個受光區(qū)域中的所述第一受光元件陣列輸出的所述第一輸出信號進行相加所獲得的信號和通過將從所述多個受光區(qū)域中的所述第一受光元件陣列輸出的所述第二輸出信號進行相加所獲得的信號進行所述第一振幅調(diào)整，以及對通過將從所述多個受光區(qū)域中的所述第二受光元件陣列輸出的所述第一輸出信號進行相加所獲得的信號和通過將從所述多個受光區(qū)域中的所述第二受光元件陣列輸出的所述第二輸出信號進行相加所獲得的信號進行所述第二振幅調(diào)整。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第一典型方面，優(yōu)選地，第三輸出信號是通過向所述第一輸出信號提供增益所生成的，以及第四輸出信號是通過向所述第二輸出信號提供增益所生成的。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第一典型方面，優(yōu)選地，第三輸出信號是通過縮小所述第一輸出信號所生成的，以及第四輸出信號是通過縮小所述第二輸出信號所生成的。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第一典型方面，優(yōu)選地，還包括以下步驟:使所述檢測頭沿著所述標尺移動，以檢測所述第二輸出信號的電平和第三輸出信號的電平變得相等的第一時刻以及所述第一輸出信號的電平和第四輸出信號的電平變得相等的第二時刻；通過將所述第三輸出信號乘以在所述主信號的相位是所述第一參考相位的情況下所述第二輸出信號的值相對于所述第三輸出信號的值的比，來校正所述第三輸出信號；通過將所述第四輸出信號乘以在所述主信號的相位是所述第二參考相位的情況下所述第一輸出信號的值相對于所述第四輸出信號的值的比，來校正所述第四輸出信號；計算所述第二輸出信號的電平和校正后的所述第三輸出信號的電平變得相等的校正后的第一時刻；計算所述第一輸出信號的電平和校正后的所述第四輸出信號的電平變得相等的校正后的第二時刻；以及輸出以校正后的第一時刻作為起點并且以校正后的第二時刻作為終點的參考信號。
[0017]本發(fā)明的第二典型方面是一種光學編碼器，包括:標尺，其包括參考點檢測圖案和移位檢測圖案；檢測頭，其包括:光源，用于向所述標尺照射光；第一受光元件和第二受光元件，用于在利用所述光源向所述參考點檢測圖案照射光的情況下，接收從所述參考點檢測圖案出射的光，其中所述第一受光元件和所述第二受光元件沿所述標尺的長度測量方向并列配置；以及主信號檢測單元，用于從透過所述移位檢測圖案的光中檢測主信號；以及參考信號生成單元，用于基于來自所述第一受光元件和所述第二受光元件的輸出信號來生成參考信號，其中，所述參考信號生成單元被配置為:基于在所述檢測頭沿著所述標尺移動的情況下所述第一受光元件所接收到的光量來生成第一輸出信號；基于在所述檢測頭沿著所述標尺移動的情況下所述第二受光元件所接收到的光量來生成第二輸出信號；進行第一振幅調(diào)整，其中，所述第一振幅調(diào)整用以調(diào)整所述第一輸出信號和所述第二輸出信號其中之一的振幅，以使得在所述主信號的相位是第一參考相位的情況下，所述第一輸出信號的電平和所述第二輸出信號的電平變得相等；進行第二振幅調(diào)整，其中，所述第二振幅調(diào)整用以調(diào)整所述第一輸出信號和所述第二輸出信號其中之一的振幅，以使得在所述主信號的相位是第二參考相位的情況下，所述第一輸出信號的電平和所述第二輸出信號的電平變得相等；以及輸出以經(jīng)過所述第一振幅調(diào)整后所述第一輸出信號的電平和所述第二輸出信號的電平變得相等的時刻作為起點并且以經(jīng)過所述第二振幅調(diào)整后所述第一輸出信號的電平和所述第二輸出信號的電平變得相等的時刻作為終點的參考信號。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，可以穩(wěn)定地提供具有恒定的寬度和定時的參考信號。
[0019]通過以下給出的詳細說明和附圖，將更加充分地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點，其中，這些附圖僅是通過例示方式給出的，因而不應(yīng)被視為限制本發(fā)明。
【附圖說明】
[0020]圖1是示出根據(jù)第一典型實施例的光學編碼器的立體圖；
[0021]圖2是示出根據(jù)第一典型實施例的光學編碼器的立體圖；
[0022]圖3是示出根據(jù)第一典型實施例的參考信號生成單元的框圖；
[0023]圖4是用于說明根據(jù)第一典型實施例的參考信號生成方法的圖；
[0024]圖5是示出根據(jù)第一典型實施例的參考信號處理單元的電路的示例的電路圖；
[0025]圖6是示出根據(jù)第一典型實施例的參考信號處理單元的操作的時序圖；
[0026]圖7是用于