专利名称：一种以光感测组来产生位置讯号的光栅系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光栅系统，尤指一种利用复数个位于不同位置的光感测组来产生位置讯号的光栅系统。
请参考
图1及图2。图1为已有技术光栅系统之示意图，图2为图1感测装置14于各个透光孔11通过时所产生之相对应的位置讯号所组成的位置讯号表22。
光栅系统10包括有一可转动的圆形光栅12，其上设有复数个透光孔11，以及一感测装置14用来侦测光栅12相对于感测装置14的移动。光栅12上的复数个透光孔11是沿图周方向不连续设置，而感测装置14则会不连续地产生代表光栅12的位置的各个位置讯号29。
感测装置14包括三个光感测器16、18、20，用来感测通过各个透光孔11的光线并分别产生相对应之感测讯号24、26、28，这三个感测讯号24、26、28则会被组合成各个代表光栅12之不同位置的位置讯号29。光栅12上的透光孔11被设置在七个位置上，每个位置所产生的位置讯号29中，光感测器16所产生的感测词24是最低位元(least significant bit)，而光感测器20所产生的感测讯号28则是最高位元(most significant bit)。
在已有技术光栅系统10中，光栅12上若需增加更多的位置，则必需在光栅12的圆心方向(径向)上增加更多的透光孔，以及增加感测装置14的光感测器的数量。由于透光孔在越接近圆心时，透光孔的数量会因为圆周的缩小而受到限制，因此可以增加的数量也就十分有限。而感测装置14上之光感测器的数目增加时，元件成本会快速增加，变得十分昂贵。
因此本发明的目的在于提供一种光栅系统，其可利用复数个位于不同位置之光感测组来产生位置讯号，以解决上述的问题。
本发明的技术方案在于提供一种以光感测组来产生位置讯号的光栅系统，其包括有一光栅，其包括有复数个感测区域，每一感测区域均包含有一组透光孔沿一预定方向排列，一感测装置，用来侦测该光栅相对于该感测装置之移动，其包括有复数个感测组，每一感测组均与该光栅之一感测区域相对应，用来侦测该感测区域上之透光孔沿该预定方向之来回移动，以及一控制电路，电连接于该感测装置，其特征在于当该光栅之各感测区域同时沿该预定方向移动时，每一感测区域相对应之感测组会侦测到该感测区域上之透光孔沿该预定方向之移动并产生相对应之感测讯号，而该控制电路则会将该感测装置之光感测器所产生之感测讯号组合成一位置讯号。
本发明的技术方案还在于以下附加特征另包括有一基座，该光栅是以可转动之方式设于该基座之上，而该感测装置亦是设于该基座之上。
该光栅包括有一圆形薄片，该光栅的复数个感测区域是设于该圆形薄片之上，而每一感测区域之透光孔是设于该圆形薄片之近于圆周边的部位并沿该圆形薄片的圆周方向排列。
本发明与已有技术相比优点和积极效果非常明显，由上述技术方案可知本发明优点在于本发明之光栅32则可将透光孔列40、42、44及46平均的分布在二个感测区域34、36内，由于各感测区域内的透光孔列数目较少，因此各感测区域内的透光孔列就可设置在较靠圆周边的位置，而各个透光孔列可设之透光孔的数量就比较不会因为圆周的缩小而受到限制。此外，由于各感测区域之光感测器组上所用的光感测器的数量也比较少，因此也可以使用单价较低的光感测器来侦测各感测区域之透光孔列。
下面参照附图通过最佳实施例对本发明一种以光感测组来产生位置讯号的光栅系统进行详细说明。
附图中图1为已有技术光栅系统之示意图。
图2为图1光栅之透光孔的位置讯号号表。
图3为本发明之光栅的示意图。
图4为图3光栅之透光孔的位置讯号表。
图5为本发明光栅系统之示意图。
图6为图5光栅系统所使用之电路的功能方块图。
请参考图3至图5。图3为本发明之光栅32之示意图，图4为图3光栅32之透光孔的位置讯号表48，而图5为本发明光栅系统30之示意图。
光栅系统30包括有一由圆形薄片所构成之光栅32，以及由二个位于同位置的感测组58、60所构成的感测装置。光栅32包括有二个分开设置的感测区域34及36，而感测组58、60则是与光栅32之二感测区域34、36相对应，用来侦测二感测区域34、36之来回移动并产生如位置讯号表48所示之各个位置讯号57。
感测区域34及36是沿光栅32之圆心37以等角度的方式分别设于光栅32之上，而光栅32仅可于各感测区域之角度内来回转动。光栅32上另设有一缓冲区域38位于二感测区域34、36之间。感测区域34及36内各包括有两列沿圆周方向排列并连续设置之透光孔列40、42与44、46。
光栅32设有复数个等角度之最小转角39，而各个感测区域34、36内所含的最小转角的数量都相等。在本实施例中，每个感测区域内最小转角的数量是十六个。感测区域34、36内的每个透光孔列40、42与44、46内所含的透光孔的孔径尺寸都是以该最小转角为单位并设置于光栅32之各个最小转角的位置上。
感测组58及60是与光栅32之二感测区域34、36相对应，用来侦测感测区域34及36上之透光孔列40、42与44、46沿圆周方向之来回移动。每一感测组58、60均包括有一光源(未显示)位于其相对应之感测区域34及36的一侧，用来照亮通过各感测组的透光孔列，以及一光感测器组76、78，位于各感测区域34、36的另一侧，用来感测各感测组的光源经由感测区域34、36的透光孔列40、42与44、46所发出之光线。每一光感测器组均含有与相对应之各感测区域之透光孔列的数量相等的光感测器，用来感测每一透光孔列沿圆周方向之移动。在本实施例中，光感测器组76包括有二个光感测器62及64，而光感测器组78亦含有二个光感测器66及68。二光感测器组76及78并于感测区域34、36之各个最小转角内产生相对应之感测讯号50、52及54、56。由感测组58、60所构成的感测装置在光栅32的各个最小转角内所产生的位置讯号57就是由这四个感测讯号50、52及54、56所组合而成。
请参阅图6。图6为光栅系统30所使用之电路的功能方块图。光栅系统30包括有二感测组58、60，以及一控制电路70电连接于二感测组58、60。二感测组58、60各包含有一光源72及74，以及一光感测器组76、78，用来感测光源72、74经由光栅32之二感测区域34、36内的透光孔列40、42与44、46所发出的光线，并产生相对应之感测讯号50、52及54、56。而控制电路70则会二感测组58、60于所产生的感测讯号50、52及54、56组合成位置讯号57并经由输出80输出。
当光栅32被转动时，光栅32上的二感测区域34、36会同时沿着圆周方向移动。而两个位于不同位置的感测组58、60则会同时侦测到感测区域34及36上的透光孔列40、42及44、46沿着圆周方向的移动并产生相对应的感测讯号50、52及54、56。由于透光孔列40、42及44、46是沿着圆周连续设置，因此控制电路70就可以沿着圆周方向的各个最小转角内持续地将感测组58及60所产生的感测讯号50、52及54、56组合成位置讯号57。
光栅32内的感测区域及相对应之感测组的数量可以依据实际的需求来增加，而每一感测区域内透光孔列的数量应和相对应之感测组上的光感测器的数量相等。如果光栅系统30内的光感测器的总数是n个，则各个感测区域内可以设置的最小转角的最大数目是2的n次方个，这些最小转角均可以产生各不相同的位置讯号，而这n个光感测器以及与各光感测器相对应的透光孔列则可以分开设在各个感测区域内。
以图5之光栅系统30为例，其包括有四个光感测器62、64、66、68平均设置在二个感测区域34、36内，而每个感测区域内均设有二个相对应的透光孔列40、42及44、46。图4显示，将各个透光孔列的透光光孔做适当的排列可以使光栅32的每个最小转角产生与相邻之另一最小转角不同的位置讯号，而且所有最小转角所产生的位置讯号亦与其它最小转角不同，因此控制电路和70就可以精确地将光栅32上各个最小转角的位置转换成相对应的位置讯号并经由输出80输出。
权利要求
1．一种以光感测组来产生位置讯号的光栅系统，其包括有一光栅，其包括有复数个感测区域，每一感测区域均包含有一组透光孔沿一预定方向排列，一感测装置，用来侦测该光栅相对于该感测装置之移动，其包括有复数个感测组，每一感测组均与该光栅之一感测区域相对应，用来侦测该感测区域上之透光孔沿该预定方向之来回移动，以及一控制电路，电连接于该感测装置，其特征在于当该光栅之各感测区域同时沿该预定方向移动时，每一感测区域相对应之感测组会侦测到该感测区域上之透光孔沿该预定方向之移动并产生相对应之感测讯号，而该控制电路则会将该感测装置之光感测器所产生之感测讯号组合成一位置讯号。
2．如权利要求1所述的光栅系统，其特征在于另包括有一基座，该光栅是以可转动之方式设于该基座之上，而该感测装置亦是设于该基座之上。
3．如权利要求2所述的光栅系统，其特征在于该光栅包括有一圆形薄片，该光栅的复数个感测区域是设于该圆形薄片之上，而每一感测区域之透光孔是设于该圆形薄片之近于圆周边的部位并沿该圆形薄片的圆周方向排列。
4．如权利要求3所述的光栅系统，其特征在于该光栅另包括有一转轴垂直设立于该圆形薄片之圆心上，该光栅之转轴是以可转动的方式设于该基座之上。
5．如权利要求3所述的光栅系统，其特征在于该光栅之各个感测区域是沿该圆形薄片之圆心以等角度的方式分别设于该圆形薄片之上。
6．如权利要求5所述的光栅系统，其特征在于该圆形薄片于该角度内来回转动。
7．如权利要求5所述的光栅系统，其特征在于每一感测区域包括至少一个沿该圆形薄片之圆周方向排列之透光孔列，每一透光孔列至少包含有一透光孔。
8．如权利要求7所述的光栅系统，其特征在于该感测装置之每一感测组均包括有一光源位于其相对应之感测区域之一侧，以及一光感测器组位于该感测区域之另一侧，用来感测该感测组之光源经由该感测区域之透光孔所发出之光线并产生相对应之感测讯号。
9．如权利要求8所述的光栅系统，其特征在于该光感测器组包括有与其相对应之该感测区域内之透光孔列相等数目之光感测器。
10．如权利要求9所述的光栅系统，其特征在于每一感测区域内之透光孔列均是沿图周方向连续置。
11．如权利要求9所述的光栅系统，其特征在于该圆形薄片设有复数个等角度之最小转角，且每一感测区域内所含之最小转角之数量均是相等。
12．如权利要求10所述的光栅系统，其特征在于每一透光孔列内所含之透光孔均是以该最小转角为单位并设置于该圆形薄片之各个最小转角内。
13．如权利要求12所述的光栅系统，其特征在于该控制电路于一最小转角内所产生之位置讯号与该最小转角相邻之另一最小转角内所产生之位置讯号不同。
14．如权利要求12所述的光栅系统，其特征在于该控制电路于一感测区域之所有最小转角内所产生之位置讯号均不相同。
全文摘要
本发明提供一种光栅系统,其包括有一光栅,该光栅上设有复数个感测区域,每一感测区域均包括有一组透光孔沿一预定方向排列;一感测装置,用来侦测该光栅相对于该感测装置的移动,其包括有复数个感测组,每一感测组均与该光栅之一感测区域相对应,用来侦测该感测区域上之透光孔沿该预定方向之来回移动;以及一控制电路,电连接于该感测装置上。
文档编号G02B27/22GK1214456SQ97117070
公开日1999年4月21日 申请日期1997年10月15日 优先权日1997年10月15日
发明者刘书铭 申请人:致伸实业股份有限公司