專利名稱：光學(xué)編碼器的光電探測器陣列布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)編碼器。
背景技術(shù)：
光學(xué)編碼器被用于例如監(jiān)測諸如曲軸之類的軸的運(yùn)動(dòng)。光學(xué)編碼器可以在軸的位置和/或旋轉(zhuǎn)數(shù)方面來監(jiān)測軸的運(yùn)動(dòng)。光學(xué)編碼器通常使用附著在軸上的碼盤來在軸和碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)調(diào)制光。隨著光通過含有透明區(qū)和不透明區(qū)圖案的碼盤上的軌道，光被調(diào)制。隨著光響應(yīng)于碼盤的旋轉(zhuǎn)而被調(diào)制，從接收了經(jīng)調(diào)制光的光電探測器陣列產(chǎn)生一串電信號(hào)。這些電信號(hào)被用來確定軸的位置和/或旋轉(zhuǎn)數(shù)。
碼盤上分別的位置軌道和索引(index)軌道被用來確定位置和旋轉(zhuǎn)數(shù)。位置軌道和索引軌道必須與相應(yīng)的位置軌道和索引軌道光電探測器陣列精確對準(zhǔn)，以獲得可靠的結(jié)果。因?yàn)槊總€(gè)軌道都必須與其相應(yīng)的光電探測器陣列對準(zhǔn)，所以隨著軌道數(shù)量的增加，對準(zhǔn)任務(wù)變得更為困難。此外，光學(xué)位置編碼器的一些應(yīng)用要求更高分辨率的位置信息，這就要求更小的軌道和光電探測器陣列。更小的軌道和光電探測器陣列給對準(zhǔn)任務(wù)增加了額外的難題。

發(fā)明內(nèi)容
一種光學(xué)編碼器使用光電探測器陣列，該光電探測器陣列具有至少兩個(gè)表面積不同的光電探測器，所述光電探測器當(dāng)同時(shí)被發(fā)光二級(jí)管照亮?xí)r，產(chǎn)生不同量的光電流。因?yàn)檫@些光電探測器在被同時(shí)照亮?xí)r產(chǎn)生不同量的光電流，所以光電探測器產(chǎn)生可以被用于標(biāo)引諸如碼盤之類的編碼元件的明確結(jié)果。
另一種光學(xué)編碼器使用一個(gè)與索引軌道對準(zhǔn)的索引光電探測器以及另一個(gè)與編碼元件的位置軌道對準(zhǔn)的索引光電探測器，以標(biāo)引編碼元件。
結(jié)合以示例方式圖示了本發(fā)明的原理的附圖，從以下的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他方面及優(yōu)點(diǎn)將變的更加清楚。


圖1示出了用于測量軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的光學(xué)編碼器系統(tǒng)。
圖2示出了含有位置軌道和索引軌道的碼盤的一部分。
圖3示出了與碼盤的各個(gè)位置軌道和索引軌道(例如圖2中示出的位置軌道和索引軌道)相對應(yīng)的位置軌道和索引軌道光電探測器陣列的一個(gè)圖4示出了與相應(yīng)的碼盤的各個(gè)位置軌道和索引軌道相關(guān)的圖3的位置光電探測器陣列和索引光電探測器陣列。
圖5示出了與索引軌道光電探測器陣列相關(guān)的索引軌道的兩個(gè)位置，其中索引特征是透明的。
圖6示出了與索引軌道光電探測器陣列相關(guān)的索引軌道的兩個(gè)位置，其中索引特征是不透明的。
圖7示出了含有線性位置軌道和索引軌道的線性編碼元件的一個(gè)實(shí)施例，其中索引特征是透明的。
圖8示出了與線性編碼元件的各個(gè)位置軌道和索引軌道相關(guān)的位置光電探測器陣列和索引光電探測器陣列。
圖9示出了與線性編碼元件的位置軌道和索引軌道相關(guān)的位置光電探測器和索引光電探測器的一個(gè)實(shí)施例，其中索引光電探測器分布在索引軌道及位置軌道之間。
圖10示出了與線性編碼元件的位置軌道和索引軌道相關(guān)的位置光電探測器和索引光電探測器的另一個(gè)實(shí)施例，其中索引光電探測器分布在索引軌道與位置軌道之間。
以下說明中，類似的參考標(biāo)號(hào)被用來標(biāo)識(shí)類似的元素。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于測量軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的光學(xué)編碼器系統(tǒng)100。光學(xué)編碼器系統(tǒng)包括馬達(dá)110、軸112、碼盤114和編碼器116。碼盤含有至少一個(gè)軌道(未示出)，編碼器包括由至少一個(gè)發(fā)光二級(jí)管構(gòu)成的光源118及與軌道對準(zhǔn)的光電探測器陣列120。編碼器還包括信號(hào)處理邏輯122，用于處理從光電探測器陣列輸出的電信號(hào)以測量軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。馬達(dá)、軸、碼盤和編碼器在光學(xué)位置編碼器領(lǐng)域中是公知的。具體地，參見美國專利4,451,731、4,691,101及5,241,172，它們通過引用被結(jié)合于此。
圖2示出了含有位置軌道124和索引軌道126的碼盤114的一部分。位置軌道和索引軌道是與碼盤同心的環(huán)形軌道。位置軌道包括始終圍繞碼盤的透明區(qū)128和不透明區(qū)130的連續(xù)重復(fù)圖案。位置軌道對光調(diào)制，以測量碼盤及軸112的位置改變。在圖2的實(shí)施例中，位置軌道的透明區(qū)和不透明區(qū)具有相同的周向尺寸(也稱為寬度尺寸)。透明區(qū)和不透明區(qū)的寬度尺寸(由跨度“x”指示)是希望的分辨率的函數(shù)。透明區(qū)和不透明區(qū)的徑向尺寸(這里稱為高度尺寸) (由跨度“y”指示)是產(chǎn)生足量光電流所要求的面積量的函數(shù)(例如，要求的光電流越大，則要求的面積越大，從而因?yàn)槊娣e等于“x”乘“y”，所以需要“y”越大)。以下說明中，位置軌道的高度等同于位置軌道的透明區(qū)的高度。如本領(lǐng)域熟知的，位置軌道可以使用其他透明區(qū)和不透明區(qū)的圖案來調(diào)制光。
圖2中所示的索引軌道126是含有至少一個(gè)作為索引特征的不透明區(qū)134的主要透明的軌道。索引軌道被用于測量碼盤和軸的旋轉(zhuǎn)。例如，索引軌道可以被用于指示旋轉(zhuǎn)的結(jié)束和/或用于計(jì)數(shù)旋轉(zhuǎn)數(shù)。如本領(lǐng)域所知，索引軌道可以利用其他透明區(qū)和不透明區(qū)的圖案來調(diào)制光。例如，索引軌道可以是包括至少一個(gè)作為索引特征的透明區(qū)的主要不透明的軌道。索引特征的徑向尺寸和周向尺寸(這里也分別稱為高度尺寸和寬度尺寸)是光敏面積和分辨率的函數(shù)。在以下說明中，索引軌道的高度等同于透明區(qū)136或索引軌道區(qū)的高度。以下將更詳細(xì)地描述使用索引軌道來測量旋轉(zhuǎn)。
圖3示出了與碼盤的各個(gè)位置軌道和索引軌道124和126(例如圖2中示出的位置軌道和索引軌道)相對應(yīng)的位置軌道和索引軌道光電探測器陣列140和142的實(shí)施例。位置軌道光電探測器陣列包括與相應(yīng)的位置軌道(位置軌道由虛線124指示)對準(zhǔn)的一系列光電探測器144。每個(gè)光電探測器都具有相同的表面積及相同的徑向尺寸(這里也稱為高度尺寸)。需要注意的是，光電探測器的側(cè)邊緣基本上沿著從碼盤的中心輻射的線。
圖3所示的位置軌道光電探測器144以A、B、A/、B/的重復(fù)圖案被標(biāo)記，其中“A/”讀作“A杠”，“B/”讀作“B杠”。光電探測器及由光電探測器產(chǎn)生的相應(yīng)的電信號(hào)的這種指定是本領(lǐng)域熟知的。位置軌道光電探測器的周向尺寸(也被稱作寬度尺寸)與相應(yīng)的位置軌道的透明區(qū)和不透明區(qū)的寬度尺寸相關(guān)。在圖3的實(shí)施例中，每個(gè)位置軌道光電探測器的寬度是相應(yīng)的位置軌道的透明區(qū)和不透明區(qū)的寬度的一半。
索引軌道光電探測器陣列142包括與相應(yīng)的索引軌道(索引軌道由虛線126指示)對準(zhǔn)的中心光電探測器146和兩個(gè)側(cè)光電探測器148。側(cè)光電探測器的位置直接與中心光電探測器相鄰。中心光電探測器被標(biāo)記為“I/”，讀作“I杠”，側(cè)光電探測器被標(biāo)記為“I”。光電探測器及由光電探測器產(chǎn)生的相應(yīng)電信號(hào)的這種指定是本領(lǐng)域熟知的。在圖3的實(shí)施例中，中心光電探測器具有比兩個(gè)側(cè)光電探測器的組合的表面積更大的表面積。中心光電探測器具有比兩個(gè)側(cè)光電探測器的組合的表面積更大的表面積，使得隨著碼盤旋轉(zhuǎn)，索引軌道的索引特征可以被容易的識(shí)別。后面將參考圖5及圖6詳細(xì)描述不同的表面積對識(shí)別索引特征的影響。
圖4示出了圖3的與相應(yīng)的碼盤的各個(gè)位置軌道和索引軌道124和126相關(guān)的位置光電探測器陣列和索引光電探測器陣列140和142。參考位置軌道，碼盤包括分別是透明區(qū)和不透明區(qū)128和130的圖案。如上所述，每個(gè)透明區(qū)和不透明區(qū)的寬度尺寸與兩個(gè)光電探測器144的組合的寬度相同。在圖4中，位置軌道的透明區(qū)和不透明區(qū)與位置軌道光電探測器144對準(zhǔn)，以清楚地圖示光電探測器的尺寸與位置軌道的特征之間的關(guān)系。
對于索引軌道126，碼盤的索引軌道部分除了一個(gè)不透明區(qū)134(即，索引特征)之外，都是透明區(qū)136。在圖4的實(shí)施例中，索引特征的寬度與中心光電探測器146的寬度相同，并且這兩個(gè)元件周向?qū)?zhǔn)，以清楚地圖示尺寸關(guān)系。
位置軌道124和相應(yīng)的光電探測器陣列140的操作涉及隨著碼盤旋轉(zhuǎn)對光進(jìn)行調(diào)制，以及在光電探測器144處檢測光。與位置軌道相關(guān)的光電探測器的物理布局使得所產(chǎn)生的電信號(hào)彼此90度地被相移。信號(hào)被成對組合以形成正交推挽信號(hào)。這種操作在美國專利4,691,101中被詳細(xì)描述，其通過引用被結(jié)合于此。
參考圖5和圖6描述索引軌道126和相應(yīng)的光電探測器陣列142的操作。圖5示出了與索引軌道光電探測器陣列相關(guān)的索引軌道的兩個(gè)位置。在圖5的實(shí)施例中，索引軌道是主要透明的，具有與光電探測器陣列的中心光電探測器146寬度尺寸相同的不透明特征134。此圖還示出了與光電探測器陣列相關(guān)的信號(hào)通道150和152以及處理邏輯154(如，比較器)。在位置A，索引軌道的不透明索引特征與中心光電探測器對準(zhǔn)。當(dāng)不透明索引特征與中心光電探測器對準(zhǔn)時(shí)，來自光源(未示出)的光被阻擋以避免擊中中心光電探測器，因此由兩個(gè)側(cè)光電探測器148產(chǎn)生的光電流的量大于由中心光電探測器產(chǎn)生的光電流。從兩個(gè)側(cè)光電探測器和中心光電探測器產(chǎn)生的光電流在比較器處被連續(xù)地互相比較。比較器輸出信號(hào)，指示哪種光電探測器(“I/”或“I”)輸出了最大的光電流。
在圖5的實(shí)施例中，當(dāng)索引特征處于位置A時(shí)，光電流I比光電流I/大，從比較器輸出邏輯“1”。當(dāng)索引特征處于位置B(例如，不阻擋光擊中光電探測器陣列)時(shí)，光電流I比光電流I/小，從比較器輸出邏輯“0”。在位置B處，因?yàn)橹行墓怆娞綔y器的表面積比兩個(gè)側(cè)光電探測器的組合的表面積更大，所以光電流I/比光電流I大。如果I/光電探測器的表面積并不比I光電探測器的組合的表面積更大，則當(dāng)I及I/光電探測器被同時(shí)照亮?xí)r，編碼器可能產(chǎn)生不確定的結(jié)果。通過監(jiān)測比較器的輸出，監(jiān)測了碼盤和軸的旋轉(zhuǎn)。
圖6示出了與索引軌道光電探測器陣列142相關(guān)的索引軌道126的兩個(gè)位置。在圖6的實(shí)施例中，索引軌道是主要不透明的，具有與光電探測器陣列的中心光電探測器146寬度尺寸相同的透明索引特征156。此圖還示出了與光電探測器陣列相關(guān)的信號(hào)通道150和152以及處理邏輯154(例如，比較器)。偏壓158被施加給用于側(cè)光電探測器148的信號(hào)通道(例如，信號(hào)通道152)。在位置A處，索引軌道的透明索引特征與中心光電探測器對準(zhǔn)。當(dāng)透明索引特征與中心光電探測器對準(zhǔn)時(shí)，來自光源(未示出)的光主要擊中中心光電探測器，因此由中心光電探測器產(chǎn)生的光電流的量比由兩個(gè)側(cè)光電探測器產(chǎn)生的光電流大。
當(dāng)索引特征處于位置A時(shí)，因?yàn)楣怆娏鱅/比光電流I大，所以從比較器輸出邏輯“1”。當(dāng)索引特征在處于位置B(例如，沒有光擊中光電探測器陣列)時(shí)，因?yàn)槭┘拥絀信號(hào)上的偏壓，光電流I比光電流I/大。結(jié)果，從比較器輸出邏輯“0”。在此情況下，施加到I信號(hào)上的偏壓使得I光電流大于I/光電流，而不論中心光電探測器具有比兩個(gè)側(cè)光電探測器的組合的表面積更大的表面積的事實(shí)。通過監(jiān)測比較器的輸出，可以監(jiān)測碼盤和軸的旋轉(zhuǎn)。盡管透明索引特征的寬度與中心光電探測器的寬度相同，但是透明索引特征的寬度也可以被增加，直到光電探測器陣列的總寬度，而仍然提供所需的響應(yīng)。
盡管圖5及圖6利用了光電探測器表面積的不同以產(chǎn)生不同的輸出信號(hào)，但是也可以通過“I”光電探測器的不透明部分，或者通過相比于“I/”光電探測器(例如，中心電探測器146)，減小入射到“I”光電探測器(例如，兩個(gè)側(cè)光電探測器148)上的光的量，以產(chǎn)生不同的輸出信號(hào)。一般原理是當(dāng)索引軌道光電探測器陣列被同等地照亮?xí)r，光電流“I/”要高于光電流“I”。
如這里使用的，術(shù)語“軌道”包括編碼元件或碼盤的不透明區(qū)和透明區(qū)兩者。
盡管在測量旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方面描述了光學(xué)編碼器系統(tǒng)100及相應(yīng)的碼盤114，但是相同的原理還可以應(yīng)用于測量線性運(yùn)動(dòng)。圖7示出了包括線性位置軌道和索引軌道124和126的線性編碼元件160的實(shí)施例。盡管在圖2至圖6中使用碼盤描述了位置軌道和索引軌道以及相應(yīng)的光電探測器陣列，但是相同的原理也可以應(yīng)用于線性編碼元件。此外，在圖3至圖6中示出的光電探測器陣列可以被制成線性的，而非彎曲的。圖8示出了與線性編碼元件的位置軌道和索引軌道相關(guān)的位置光電探測器陣列和索引光電探測器陣列。
在另一實(shí)施例中，被用于索引的光電探測器陣列分布在索引軌道與位置軌道之間。例如，索引光電探測器146和148的至少一個(gè)與位置軌道光電探測器陣列相集成。圖9示出了與線性編碼元件的位置軌道和索引軌道124和126相關(guān)的位置光電探測器和索引光電探測器的實(shí)施例。在圖9的實(shí)施例中，I/光電探測器146位于B/與A光電探測器之間，并具有與位置軌道的不透明區(qū)130和透明區(qū)128的組合的寬度相等的寬度尺寸。在操作中，I/光電探測器將總是被照亮一半，而只有當(dāng)索引特征134(例如，索引軌道的索引窗)通過I光電探測器時(shí)，I光電探測器148才被照亮。當(dāng)索引軌道的不透明區(qū)136覆蓋I光電探測器時(shí)(未示出)，來自I/光電探測器的光電流比來自I光電探測器的光電流大(例如，I/＞I)，從相應(yīng)的比較器的輸出是邏輯低。但是，當(dāng)索引軌道的索引特征暴露給I光電探測器的比位置軌道暴露給I/光電探測器的更多時(shí)，來自I光電探測器的光電流比來自I/光電探測器的光電流大(例如，I＞I/)，從相應(yīng)的比較器的輸出是邏輯高。
需要注意的是I/光電探測器146不需要在索引點(diǎn)被照亮一半。例如，位置軌道可以被設(shè)計(jì)為在索引點(diǎn)完全覆蓋I/光電二極管。在不規(guī)則寬的不透明區(qū)通過位置光電探測器陣列時(shí)，這樣做在位置軌道中產(chǎn)生一些誤差。但是，如果有足夠的A、B、A/和B/光電探測器的循環(huán)，誤差可以被平衡掉(average out)。圖10中示出了另一種編碼元件設(shè)計(jì)，其含有一個(gè)額外長的不透明區(qū)，并依靠光電二極管的多個(gè)循環(huán)以平衡掉誤差。在圖10的實(shí)施例中，位置軌道的應(yīng)該是透明的一個(gè)區(qū)實(shí)際上是不透明的。此外，位置軌道和索引軌道124和126被構(gòu)成使得當(dāng)索引軌道的透明區(qū)的一個(gè)邊緣與I光電探測器148的一個(gè)邊緣對準(zhǔn)時(shí)，在I/光電探測器146之上的不透明區(qū)的相對邊緣與I/光電探測器的一個(gè)邊緣對準(zhǔn)。在此結(jié)構(gòu)中，當(dāng)一個(gè)索引光電探測器將被露出時(shí)，其他的光電探測器正好將被阻擋。
通過改變I/與I光電探測器之間的相對表面積，可以獲得不同的索引脈沖寬度。在圖9及圖10的實(shí)施例中，I/與I光電探測器的位置以及編碼元件的照亮區(qū)和不透明區(qū)可以交換，以在索引點(diǎn)產(chǎn)生邏輯高或邏輯低。而且，與位置軌道相對的I與I/光電探測器的位置可以被操控以設(shè)置索引信道將觸發(fā)時(shí)的點(diǎn)。圖9及圖10的實(shí)施例可以被應(yīng)用于碼盤，以測量旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在圖2至圖10的實(shí)施例中，盡管索引光電探測器的中心光電探測器146和位置光電探測器144的寬度尺寸與各個(gè)位置軌道和索引軌道124和126的區(qū)域的寬度尺寸相匹配，或者與其多倍匹配，但是在位置光電探測器陣列和索引光電探測器陣列兩者中的光電探測器的高度尺寸小于各個(gè)軌道的透明區(qū)的高度尺寸。如圖4所示，位置軌道光電探測器的高度小于位置軌道的高度，索引軌道光電探測器的高度小于索引軌道的高度。光電探測器的高度尺寸比相應(yīng)的軌道的透明區(qū)的高度尺寸小，以便在光電探測器陣列與相應(yīng)的軌道之間提供對準(zhǔn)公差。因?yàn)閺较蛭磳?zhǔn)可能使得光電探測器僅被部分照射，從而引起由于被部分照射的光電探測器而產(chǎn)生的不當(dāng)?shù)偷墓怆娏?，所以軌道與光電探測器陣列之間的對準(zhǔn)是重要的。不當(dāng)?shù)偷墓怆娏骺赡苡|發(fā)索引信號(hào)被錯(cuò)誤的發(fā)出多次或者根本不發(fā)出。由光電探測器的小的高度尺寸提供的對準(zhǔn)公差使得光電探測器和軌道能夠承受一定程度的徑向未對準(zhǔn)，而不會(huì)不利地影響光電流的產(chǎn)生。在現(xiàn)有的編碼器系統(tǒng)中，光電探測器的高度尺寸與相應(yīng)的軌道相同，結(jié)果，在光電探測器與軌道之間的任何徑向未對準(zhǔn)都可能引起得到的光電流的不利改變。盡管光電探測器的高度尺寸被描述為小于軌道的高度，但這并不是必須的。
在本實(shí)施例中，軌道124和126與各個(gè)光電探測器陣列140和142被徑向?qū)?zhǔn)，使得光電探測器處于相應(yīng)軌道的中間。例如，如圖4所示，光電探測器陣列位于各個(gè)軌道的中間。在相應(yīng)軌道的中間，徑向?qū)?zhǔn)各個(gè)光電探測器陣列平衡了在光電探測器陣列兩側(cè)的對準(zhǔn)公差。
盡管已經(jīng)描述和圖示了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于如此描述和圖示的部件的特定形式及布置。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)編碼器，包括編碼元件，所述編碼元件具有帶有至少一個(gè)透明區(qū)的軌道；發(fā)光二級(jí)管，所述發(fā)光二極管被安置以輸出光至所述軌道；和光電探測器陣列，所述光電探測器陣列被安置以檢測穿過所述軌道的所述透明區(qū)的光，所述光電探測器陣列包括第一和第二光電探測器，所述第一和第二光電探測器具有不同的表面積，以及允許整個(gè)所述光電探測器陣列被穿過所述編碼元件的所述透明區(qū)的光同時(shí)照亮的組合的寬度尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其中，所述第一和第二光電探測器在被所述發(fā)光二級(jí)管同時(shí)照亮?xí)r產(chǎn)生不同量的光電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其中，所述編碼元件的所述軌道含有寬度尺寸與所述第一光電探測器的寬度尺寸相匹配的不透明區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，還包括第三光電探測器，其中，所述第一光電探測器的表面積大于所述第二和第三光電探測器的組合的表面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)編碼器，其中，當(dāng)所述第一、第二和第三光電探測器被同時(shí)照亮?xí)r，所述第一光電探測器產(chǎn)生比所述第二和第三光電探測器的組合更大的光電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)編碼器，其中，所述第二和第三光電探測器定位為與所述第一光電探測器的兩側(cè)相鄰。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)編碼器，其中，所述編碼元件含有具有寬度尺寸與所述第一光電探測器的寬度尺寸相匹配的不透明區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其中，所述軌道是索引軌道，并且其中，所述編碼元件含有具有多個(gè)透明區(qū)的位置軌道，所述光學(xué)編碼器還包括位置軌道光電探測器陣列，所述位置軌道探測器陣列被安置以檢測穿過所述位置軌道的所述透明區(qū)的光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其中，所述軌道包括帶有至少一個(gè)不透明區(qū)的主要透明的軌道。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其中，所述軌道包括帶有至少一個(gè)透明區(qū)的主要不透明的軌道。
11.一種用于指示軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的光學(xué)編碼器，包括碼盤，所述碼盤具有帶有至少一個(gè)透明區(qū)的索引軌道；發(fā)光二級(jí)管，所述發(fā)光二極管被安置以輸出光至所述軌道；和索引光電探測器陣列，所述索引光電探測器陣列被安置以檢測穿過所述索引軌道的所述透明區(qū)的光，所述索引光電探測器陣列包括第一和第二光電探測器，所述第一和第二光電探測器具有不同的表面積，以及允許整個(gè)所述索引光電探測器陣列被穿過所述碼盤的所述透明區(qū)的光同時(shí)照亮的組合的寬度尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)編碼器，其中，所述第一和第二光電探測器在被所述發(fā)光二級(jí)管同時(shí)照亮?xí)r產(chǎn)生不同量的光電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)編碼器，其中，所述碼盤的所述索引軌道含有寬度尺寸與所述第一光電探測器的寬度尺寸相匹配的不透明區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)編碼器，還包括第三光電探測器，其中，所述第一光電探測器的表面積大于所述第二和第三光電探測器的組合的表面積。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)編碼器，其中，當(dāng)所述第一、第二和第三光電探測器被同時(shí)照亮?xí)r，所述第一光電探測器產(chǎn)生比所述第二和第三光電探測器的組合更大的光電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)編碼器，其中，所述第二和第三光電探測器定位為與所述第一光電探測器的兩側(cè)相鄰，并且其中，所述編碼元件含有寬度尺寸與所述第一光電探測器的寬度尺寸相匹配的不透明區(qū)。
17.一種光學(xué)編碼器，包括編碼元件，所述編碼元件具有帶有至少一個(gè)透明區(qū)的索引軌道和帶有多個(gè)透明區(qū)的位置軌道；光源，所述光源被安置以輸出光至所述索引軌道和位置軌道；和索引光電探測器陣列，所述索引光電探測器陣列包括第一索引光電探測器和第二索引光電探測器，所述第一索引光電探測器被安置以檢測穿過所述位置軌道的所述多個(gè)透明區(qū)的光，所述第二索引光電探測器被安置以檢測穿過所述索引軌道的所述至少一個(gè)透明區(qū)的光。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)編碼器，其中，所述索引軌道的至少一個(gè)透明區(qū)具有與所述第二索引光電探測器的寬度尺寸相同的寬度尺寸。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)編碼器，其中，所述索引軌道和位置軌道的所述透明區(qū)被構(gòu)造使得在所述編碼元件的一個(gè)位置，所述第二索引光電探測器比所述第一索引光電探測器被照亮更多的表面積。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)編碼器，還包括位置光電探測器，所述位置光電探測器陣列被安置以檢測穿過所述位置軌道的多個(gè)透明區(qū)的光，所述索引光電探測器陣列的所述第二索引光電探測器與所述位置光電探測器陣列相集成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)編碼器的光電探測器陣列布置。光學(xué)編碼器利用光電探測器陣列，該光電探測器陣列具有至少兩個(gè)表面積不同的光電探測器，這些光電探測器當(dāng)同時(shí)被發(fā)光二級(jí)管照亮?xí)r，產(chǎn)生不同量的光電流。因?yàn)楣怆娞綔y器在同時(shí)被照亮?xí)r產(chǎn)生不同量的光電流，所以光電探測器產(chǎn)生可以被用于標(biāo)引諸如碼盤之類的編碼元件的明確結(jié)果。另一種光學(xué)編碼器利用一個(gè)與索引軌道對準(zhǔn)的索引光電探測器以及另一個(gè)與編碼元件的位置軌道對準(zhǔn)的索引光電探測器，以標(biāo)引該編碼元件。
文檔編號(hào)G01D5/26GK1690663SQ20051000532
公開日2005年11月2日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月22日
發(fā)明者徐宗興, 邁克爾·A·魯賓遜 申請人:安捷倫科技有限公司