光学编码器和用于光学编码器的参考信号生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学编码器和用于该光学编码器的参考信号生成方法。
【背景技术】
[0002]用于检测检测头相对于标尺的位置的光学编码器广泛用于检测测量装置等的位置。增量式编码器的标尺配备有用于检测检测头相对于标尺的相对位置的移位检测图案和用于检测参考位置的参考点检测图案。增量式编码器能够基于从参考点检测图案所检测到的参考位置来将从移位检测图案所检测到的相对位置信息转换成绝对位置信息。因此，要求增量式编码器以高精度检测参考位置。
[0003]日本专利3358854公开了具有第一受光元件和第二受光元件沿标尺的移动方向并列配置的结构的光学旋转编码器。如图21所示，日本专利3358854所公开的旋转编码器基于从第一受光元件输出的第一输出信号VI1、从第二受光元件输出的第二输出信号V12、通过缩小第一输出信号Vll的振幅所生成的第三输出信号V13和通过缩小第二输出信号V12的振幅所生成的第四输出信号V14来生成参考信号。
[0004]在日本专利3358854所公开的旋转编码器中，使用第二输出信号V12和第三输出信号V13之间的交叉点作为参考信号的起点，并且使用第一输出信号Vll和第四输出信号V14之间的交叉点作为参考信号的终点。可以通过调整将第一输出信号Vll和第二输出信号V12输入至信号处理电路的情况下的放大率来调整所生成的参考信号的宽度和定时。
【发明内容】
[0005]日本专利3358854公开了用于调整参考信号的宽度和定时的技术。期望在每次调整参考信号的宽度和定时时，相对特定参考生成宽度和定时恒定的参考信号。然而，日本专利3358854并未公开用于在每次调整参考信号的宽度和定时时均生成具有这种恒定的宽度和定时的参考信号的技术。
[0006]本发明是有鉴于上述情形而作出的，并且本发明的目的是稳定地提供具有恒定的宽度和定时的参考信号。
[0007]本发明的第一典型方面是一种用于光学编码器的参考信号生成方法，所述光学编码器包括:标尺，其包括参考点检测图案和移位检测图案；以及检测头，其包括:光源，用于向所述标尺照射光；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参考点检测图案照射光的情况下，接收从所述参考点检测图案出射的光，其中所述第一受光元件和所述第二受光元件沿所述标尺的长度测量方向并列配置；以及主信号检测单元，用于从透过所述移位检测图案的光中检测主信号，所述参考信号生成方法包括以下步骤:基于在所述检测头沿着所述标尺移动的情况下所述第一受光元件所接收到的光量来生成第一输出信号；基于在所述检测头沿着所述标尺移动的情况下所述第二受光元件所接收到的光量来生成第二输出信号；进行第一振幅调整，其中，所述第一振幅调整用以调整所述第一输出信号和所述第二输出信号其中之一的振幅，以使得在所述主信号的相位是第一参考相位的情况下，所述第一输出信号的电平和所述第二输出信号的电平变得相等；进行第二振幅调整，其中，所述第二振幅调整用以调整所述第一输出信号和所述第二输出信号其中之一的振幅，以使得在所述主信号的相位是第二参考相位的情况下，所述第一输出信号的电平和所述第二输出信号的电平变得相等；以及输出以经过所述第一振幅调整后所述第一输出信号的电平和所述第二输出信号的电平变得相等的时刻作为起点并且以经过所述第二振幅调整后所述第一输出信号的电平和所述第二输出信号的电平变得相等的时刻作为终点的参考?目号。
[0008]根据本发明的第一典型方面，优选地，在所述第一振幅调整中，通过调整所述第一输出信号的振幅以使得在所述主信号的相位是所述第一参考相位的情况下所述第一输出信号的电平和所述第二输出信号的电平变得相等，来生成第三输出信号，在所述第二振幅调整中，通过调整所述第二输出信号的振幅以使得在所述主信号的相位是所述第二参考相位的情况下所述第二输出信号的电平和所述第一输出信号的电平变得相等，来生成第四输出信号，以及输出以所述第二输出信号的电平和所述第三输出信号的电平变得相等的时刻作为起点并且以所述第一输出信号的电平和所述第四输出信号的电平变得相等的时刻作为终点的所述参考信号。
[0009]根据本发明的第一典型方面，优选地，所述光学编码器包括沿所述标尺的长度测量方向并排配置的多对所述第一受光元件和所述第二受光元件，其中多对所述第一受光元件和所述第二受光元件分别与沿所述标尺的长度测量方向并排配置的多个所述参考点检测图案相对应，以及所述第一输出信号是通过对从多个所述第一受光元件输出的信号进行相加所生成的，并且所述第二输出信号是通过对从多个所述第二受光元件输出的信号进行相加所生成的。
[0010]根据本发明的第一典型方面，优选地，设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阵列，设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阵列，对从所述第一受光元件阵列的所述第一受光元件所输出的所述第一输出信号和从所述第一受光元件阵列的所述第二受光元件所输出的所述第二输出信号进行所述第一振幅调整，以及对从所述第二受光元件阵列的所述第一受光元件所输出的所述第一输出信号和从所述第二受光元件阵列的所述第二受光元件所输出的所述第二输出信号进行所述第二振幅调整。
[0011 ] 根据本发明的第一典型方面，优选地，从所述第二受光元件阵列的所述第一受光元件所输出的所述第一输出信号相对于从所述第一受光元件阵列的所述第一受光元件所输出的所述第一输出信号延迟预定时间，以及从所述第二受光元件阵列的所述第二受光元件所输出的所述第二输出信号相对于从所述第一受光元件阵列的所述第二受光元件所输出的所述第二输出信号延迟所述预定时间。
[0012]根据本发明的第一典型方面，优选地，所述第二受光元件阵列的所述第一受光元件和所述第一受光元件阵列的所述第一受光元件沿所述标尺的长度测量方向以存在偏移的状态配置，以及所述第二受光元件阵列的所述第二受光元件和所述第一受光元件阵列的所述第二受光元件沿所述标尺的长度测量方向以存在偏移的状态配置。
[0013]根据本发明的第一典型方面，优选地，设置各自包括所述第一受光元件阵列和所述第二受光元件阵列的多个受光区域，其中所述多个受光区域沿与所述标尺的长度测量方向垂直的方向并排配置，对通过将从所述多个受光区域中的所述第一受光元件阵列输出的所述第一输出信号进行相加所获得的信号和通过将从所述多个受光区域中的所述第一受光元件阵列输出的所述第二输出信号进行相加所获得的信号进行所述第一振幅调整，以及对通过将从所述多个受光区域中的所述第二受光元件阵列输出的所述第一输出信号进行相加所获得的信号和通过将从所述多个受光区域中的所述第二受光元件阵列输出的所述第二输出信号进行相加所获得的信号进行所述第二振幅调整。
[0014]根据本发明的第一典型方面，优选地，第三输出信号是通过向所述第一输出信号提供增益所生成的，以及第四输出信号是通过向所述第二输出信号提供增益所生成的。
[0015]根据本发明的第一典型方面，优选地，第三输出信号是通过缩小所述第一输出信号所生成的，以及第四输出信号是通过缩小所述第二输出信号所生成的。
[0016]根据本发明的第一典型方面，优选地，还包括以下步骤:使所述检测头沿着所述标尺移动，以检测所述第二输出信号的电平和第三输出信号的电平变得相等的第一时刻以及所述第一输出信号的电平和第四输出信号的电平变得相等的第二时刻；通过将所述第三输出信号乘以在所述主信号的相位是所述第一参考相位的情况下所述第二输出信号的值相对于所述第三输出信号的值的比，来校正所述第三输出信号；通过将所述第四输出信号乘以在所述主信号的相位是所述第二参考相位的情况下所述第一输出信号的值相对于所述第四输出信号的值的比，来校正所述第四输出信号；计算所述第二输出信号的电平和校正后的所述第三输出信号的电平变得相等的校正后的第一时刻；计算所述第一输出信号的电平和校正后的所述第四输出信号的电平变得相等的校正后的第二时刻；以及输出以校正后的第一时刻作为起点并且以校正后的第二时刻作为终点的参考信号。
[0017]本发明的第二典型方面是一种光学编码器，包括:标尺，其包括参考点检测图案和移位检测图案；检测头，其包括:光源，用于向所述标尺照射光；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参考点检测图案照射光的情况下，接收从所述参考点检测图案出射的光，其中所述第一受光元件和所述第二受光元件沿所述标尺的长度测量方向并列配置；以及主信号检测单元，用于从透过所述移位检测图案的光中检测主信号；以及参考信号生成单元，用于基于来自所述第一受光元件和所述第二受光元件的输出信号来生成参考信号，其中，所述参考信号生成单元被配置为:基于在所述检测头沿着所述标尺移动的情况下所述第一受光元件所接收到的光量来生成第一输出信号；基于在所述检测头沿着所述标尺移动的情况下所述第二受光元件所接收到的光量来生成第二输出信号；进行第一振幅调整，其中，所述第一振幅调整用以调整所述第一输出信号和所述第二输出信号其中之一的振幅，以使得在所述主信号的相位是第一参考相位的情况下，所述第一输出信号的电平和所述第二输出信号的电平变得相等；进行第二振幅调整，其中，所述第二振幅调整用以调整所述第一输出信号和所述第二输出信号其中之一的振幅，以使得在所述主信号的相位是第二参考相位的情况下，所述第一输出信号的电平和所述第二输出信号的电平变得相等；以及输出以经过所述第一振幅调整后所述第一输出信号的电平和所述第二输出信号的电平变得相等的时刻作为起点并且以经过所述第二振幅调整后所述第一输出信号的电平和所述第二输出信号的电平变得相等的时刻作为终点的参考信号。
[0018]根据本发明，可以稳定地提供具有恒定的宽度和定时的参考信号。
[0019]通过以下给出的详细说明和附图，将更加充分地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，其中，这些附图仅是通过例示方式给出的，因而不应被视为限制本发明。
【附图说明】
[0020]图1是示出根据第一典型实施例的光学编码器的立体图；
[0021]图2是示出根据第一典型实施例的光学编码器的立体图；
[0022]图3是示出根据第一典型实施例的参考信号生成单元的框图；
[0023]图4是用于说明根据第一典型实施例的参考信号生成方法的图；
[0024]图5是示出根据第一典型实施例的参考信号处理单元的电路的示例的电路图；
[0025]图6是示出根据第一典型实施例的参考信号处理单元的操作的时序图；
[0026]图7是用于