專利名稱：以二光感測(cè)器來(lái)產(chǎn)生位移及位置訊號(hào)之光柵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種光柵系統(tǒng)，尤指一種用來(lái)檢測(cè)位移并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位置訊號(hào)或位移訊號(hào)的光柵系統(tǒng)。
參見

圖1，圖1為一已知光柵系統(tǒng)10的示意圖。光柵系統(tǒng)10常見于步進(jìn)電機(jī)，(Stepping motor)中，用來(lái)計(jì)算步進(jìn)電機(jī)已轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)以及確定步進(jìn)電機(jī)所轉(zhuǎn)到的位置，其包含有一圓形且可轉(zhuǎn)動(dòng)的光柵12以及一感測(cè)裝置14，用來(lái)感測(cè)光柵12的轉(zhuǎn)動(dòng)。光柵12上設(shè)有一呈向心且等距排列的透光孔列16，其包含有數(shù)個(gè)具有相同孔徑且呈長(zhǎng)方形的透光孔18及一較長(zhǎng)的定位孔20。感測(cè)裝置14上設(shè)有三個(gè)光傳感器22、24及26，位于透光孔列16的一側(cè)，用來(lái)感測(cè)透光孔列的移動(dòng)并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)，而感測(cè)裝置14包含有一光源(未顯示)設(shè)于透光孔列16的另一側(cè)用來(lái)發(fā)出光線。
光傳感器22、24系依一左一右的方式排列，當(dāng)透光孔列16的任一透光孔18水平通過(guò)感測(cè)裝置14時(shí)，光傳感器22、24會(huì)先后測(cè)得感測(cè)裝置14的光源所發(fā)出的光線并先后產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)，這兩個(gè)先后測(cè)得的感測(cè)訊號(hào)使光柵系統(tǒng)10得以算出透光孔列16的轉(zhuǎn)動(dòng)量以及轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并依此而產(chǎn)生代表光柵12的轉(zhuǎn)動(dòng)量以及轉(zhuǎn)動(dòng)方向的位移訊號(hào)。
光傳感器26則是用來(lái)檢測(cè)定位孔20的位置，由于光柵12只有一個(gè)定位孔20，因此當(dāng)光傳感器26檢測(cè)到定位孔20并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)時(shí)，光柵系統(tǒng)10便能確定光柵12的位置，利用光傳感器26來(lái)檢測(cè)定位孔20的位置，然后再用光傳感器22、24來(lái)檢測(cè)光柵12的轉(zhuǎn)動(dòng)量以及轉(zhuǎn)動(dòng)方向，光柵系統(tǒng)10就能產(chǎn)生代表光柵12位置的位置訊號(hào)。
光柵系統(tǒng)10的缺點(diǎn)是它需要用三個(gè)光傳感器來(lái)檢測(cè)光柵12的位置以產(chǎn)生代表光柵12位置的位置訊號(hào)，這使得它的成本比一般鼠標(biāo)器中所用的具有二個(gè)光傳感器的感測(cè)裝置來(lái)得貴。
因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種光柵系統(tǒng)，它可以利用二個(gè)光傳感器來(lái)檢測(cè)一個(gè)光柵的位置并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的位置訊號(hào)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一光柵，其包含有一薄片，該薄片上設(shè)有一透光孔，該透光孔列包含有數(shù)個(gè)透光孔以及一定位孔；一感測(cè)裝置，用來(lái)感測(cè)該透光孔列于左右方向之水平移動(dòng)，該感測(cè)裝置包含有一光源設(shè)于該透光孔列的一側(cè)，以及二個(gè)光傳傳感器設(shè)于該透光孔列的另一側(cè)用來(lái)感測(cè)該光源所發(fā)出的光線并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)；以及一控制電路，電連接于該二光傳感器，用來(lái)將該二光傳感器所產(chǎn)生的感測(cè)訊號(hào)轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的位置訊號(hào)或位移訊號(hào)；其中，該二光傳感器系依一左一右且一上一下的方式排列，且該定位孔的形狀系依該二光傳感器的排列位置而設(shè)立以使該定位孔水平通過(guò)該感測(cè)裝置時(shí)，該二光傳感器得以同時(shí)測(cè)得該光源所發(fā)出的光線；當(dāng)該透光孔列之任一透光孔水平通過(guò)該感測(cè)裝置時(shí)，該二光傳感器得以先后測(cè)得該光源所發(fā)出的光線并先后產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)；而當(dāng)該定位孔水平通過(guò)該感測(cè)裝置時(shí)，該二光傳感器會(huì)同時(shí)測(cè)得該光源所發(fā)出的光線并同時(shí)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)。
此外，該光柵系統(tǒng)中，所述控制電路包括一存儲(chǔ)器，用來(lái)儲(chǔ)存一位置座標(biāo)，該位置座標(biāo)系用來(lái)記錄該光柵的位置；以及一處理器，用來(lái)依據(jù)該二光傳感器所產(chǎn)生的感測(cè)訊號(hào)來(lái)檢測(cè)該光柵的位移或位置并修正該位置座標(biāo)；其中當(dāng)該處理器依據(jù)該二光傳感器所產(chǎn)生的感測(cè)訊號(hào)檢測(cè)到該定位孔時(shí)，該處理器會(huì)將一預(yù)定位置存入該位置座標(biāo)。
以下結(jié)合附圖及附圖給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
圖1為已知光柵系統(tǒng)的示意圖。
圖2為本發(fā)明光柵系統(tǒng)的。
圖3為圖2光柵的圓形薄片及感測(cè)元件的正視圖。
圖4為本發(fā)明光柵系統(tǒng)的功能方塊圖。
圖5為本發(fā)明光柵系統(tǒng)的二光感測(cè)訊號(hào)的時(shí)序圖。
請(qǐng)參考圖2及圖3。圖2為本發(fā)明光柵系統(tǒng)30的示意圖。圖3為圖2光柵系統(tǒng)30圓形薄片40及感測(cè)裝置38的感測(cè)元件52的正視圖。
光柵系統(tǒng)30包含有一基座32，其包含有二支撐臂34，一光柵36以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝于二支撐臂34上，以及一感測(cè)裝置38設(shè)于基座32之上用來(lái)檢測(cè)光柵36的轉(zhuǎn)動(dòng)。光柵36包含有一圓形薄片40，以及一轉(zhuǎn)軸42垂直設(shè)立于圓形薄片40的圓心上。轉(zhuǎn)軸42系以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)于基座32的二個(gè)支撐臂34上。
圓形薄片40上設(shè)有一透光孔列44，其包含有數(shù)個(gè)向心且等距排列的長(zhǎng)方形透光孔46以及一定位孔48，每一個(gè)透光孔都具有相同孔徑且呈向心等距排列。
感測(cè)裝置38是用來(lái)感測(cè)圓形薄片40的透光孔列44于左右方向的水平移動(dòng)。感測(cè)裝置38包含有一由發(fā)光二極管(LED)所構(gòu)成的光源50設(shè)于基座32之上、位于透光孔列44的一側(cè)，以及一個(gè)感測(cè)元件52，其上包含有二個(gè)光傳感器54及56，設(shè)于基座32之上、位于透光孔列44的另一側(cè)，用來(lái)感測(cè)光源50所發(fā)出之光線并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)。
二個(gè)光傳感器54及56系依一左一右且一上一下的傾斜方式排列，而定位孔48的形狀是依照二光傳感器54及56的排列位置而設(shè)立。光傳感器54及56一左一右排列的目的，是在使透光孔列44之任一透光孔46水平通過(guò)感測(cè)裝置38時(shí)，光傳感器54及56得以先后測(cè)得光源50所發(fā)出的光線，并先后產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)，由這兩個(gè)感測(cè)訊號(hào)光柵系統(tǒng)30可以算出透光孔列44之移動(dòng)量以及移動(dòng)方向。而光傳感器54及56左下右上的斜向排列的目的，是要使依照同樣角度傾斜的定位孔48在水平通過(guò)感測(cè)裝置38時(shí)，光傳感器54及56能夠同時(shí)測(cè)得光源50所發(fā)出的光線。由于所有的透光孔46在水平通過(guò)感測(cè)裝置38時(shí)，都會(huì)被光傳感器54及56先后測(cè)得，而只有定位孔48在水平通過(guò)感測(cè)裝置38時(shí)，光傳感器54及56會(huì)同時(shí)測(cè)得。由這種獨(dú)特的感測(cè)結(jié)果，光柵系統(tǒng)30就可以得知光傳感器54及56已檢測(cè)到定位孔48。
請(qǐng)參考圖4，圖4為本發(fā)明光柵系統(tǒng)30的功能方塊圖。光柵系統(tǒng)30包含有一控制電路60，其包含有一存儲(chǔ)器62，用來(lái)儲(chǔ)存一光柵36的位置座標(biāo)，以及一處理器64，用來(lái)依據(jù)光傳感器54及56所產(chǎn)生的感測(cè)訊號(hào)來(lái)檢測(cè)光柵36的位移或位置，依據(jù)檢測(cè)的結(jié)果來(lái)修正光柵36的位置座標(biāo)，以及產(chǎn)生光柵36的位移或位置訊號(hào)并由輸出端66輸出。
請(qǐng)參考圖5，圖5為光傳感器54及56于光柵36向箭頭68之方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的感測(cè)訊號(hào)的時(shí)序圖。當(dāng)傳感器54或56感測(cè)到光源50所發(fā)出的光線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生邏輯電位為1的感測(cè)訊號(hào)，若感測(cè)不到則產(chǎn)生邏輯電位為0的感測(cè)訊號(hào)。
圖5顯示的前五對(duì)感測(cè)訊號(hào)(0010110100)是當(dāng)一個(gè)透光孔46向右水平通過(guò)感測(cè)裝置38時(shí)，光傳感器54及56所測(cè)得的結(jié)果，所有的透光孔46在向右水平通過(guò)感測(cè)裝置38時(shí)都會(huì)產(chǎn)生這種型式的感測(cè)訊號(hào)。同樣，當(dāng)一個(gè)透光孔46向左水平通過(guò)感測(cè)裝置38時(shí)，光傳感器54及56會(huì)測(cè)得另一種感測(cè)訊號(hào)的型式(0001111000)。圖5顯示的最后三對(duì)感測(cè)訊號(hào)(001100)是當(dāng)一個(gè)定位孔48水平通過(guò)檢測(cè)裝置38時(shí)，光傳感器54及56所測(cè)得的結(jié)果。由于只有定位孔48會(huì)使傳感器54及56所產(chǎn)生的感測(cè)訊號(hào)同時(shí)由(00)跳到(11)然后再跳到(00)，因此當(dāng)控制電路60的處理器64檢測(cè)到這種感測(cè)訊號(hào)時(shí)，就可以確定感測(cè)裝置38已檢測(cè)到定位孔48，此時(shí)處理器64會(huì)立刻將一個(gè)預(yù)定的起始座標(biāo)例如0存入光柵36的位置座標(biāo)。
由于透光孔列44的任何一個(gè)透光孔46在水平通過(guò)感測(cè)裝置38時(shí)，處理器64都可以由光傳感器54及56先后產(chǎn)生的二個(gè)感測(cè)訊號(hào)來(lái)計(jì)算出透光孔列44的移動(dòng)量以及移動(dòng)方向，因此處理器64就可以將計(jì)算所得的移動(dòng)量以及移動(dòng)方向累計(jì)至光柵36的位置座標(biāo)以使其能即時(shí)顯示光柵36的位置，控制電路60所產(chǎn)生的位置訊號(hào)就是依據(jù)光柵36的位置座標(biāo)而產(chǎn)生的。如果控制電路60需要輸出光柵36的位移訊號(hào)，則由光傳感器54及56所產(chǎn)生的二個(gè)感測(cè)訊號(hào)就可以直接算出透光孔列44的移動(dòng)量及移動(dòng)方向并依此來(lái)產(chǎn)生光柵36的位移訊號(hào)。由于處理器64每一次在檢測(cè)到定位孔48時(shí)都會(huì)立刻將一個(gè)預(yù)定的起始座標(biāo)存入光柵36的位置座標(biāo)，這使得光柵36的位置座標(biāo)可以即時(shí)受到校正。
權(quán)利要求
1．一種光柵系統(tǒng)，其包含有一光柵，其包含有一薄片，該薄片上設(shè)有一透光孔列，該透光孔列包含有數(shù)個(gè)透光孔以及一定位孔；一感測(cè)裝置，用來(lái)感測(cè)該透光孔列于左右方向之水平移動(dòng)，該感測(cè)裝置包含有一光源設(shè)于該透光孔列的一側(cè)，以及二個(gè)光傳感器設(shè)于該透光孔列的另一側(cè)用來(lái)感測(cè)該光源所發(fā)出的光線并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)；以及一控制電路，電連接于該二光傳感器，用來(lái)將該二光傳感器所產(chǎn)生的感測(cè)訊號(hào)轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的位置訊號(hào)或位移訊號(hào)；其特征在于該二光傳感器系依一左一右且一上一下的方式排列，且該定位孔的形狀系依該二光傳感器之排列位置而設(shè)立以使該定位孔水平通過(guò)該感測(cè)裝置時(shí)，該二光傳感器得以同時(shí)測(cè)得該光源所發(fā)出的光線；當(dāng)該透光孔列之任一透光孔水平通過(guò)該感測(cè)裝置時(shí)，該二光傳感器得以先后測(cè)得該光源所發(fā)出的光線并先后產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)；而當(dāng)該定位孔水平通過(guò)該感測(cè)裝置時(shí)，該二光傳感器會(huì)同時(shí)測(cè)得該光源所發(fā)出的光線并同時(shí)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)。
2．如權(quán)利要求1所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于所述光柵的薄片為一圓形薄片，所述透光孔列的數(shù)個(gè)透光孔系以向心且等距排列的方式設(shè)于該圓形薄片上。
3．如權(quán)利要求2所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于它還包含有一基座，所述光柵還包含有一轉(zhuǎn)軸垂直設(shè)立于該圓形薄片的圓心上，所述光柵的轉(zhuǎn)軸系以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)于該基座之上，而所述感測(cè)裝置的光源及該二光傳感器設(shè)于該基座之上，且位于該圓形薄片的兩側(cè)以感測(cè)該圓形薄片之轉(zhuǎn)動(dòng)。
4．如權(quán)利要求2所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)個(gè)透光孔系為具有相同孔徑且呈向心等距排列的方孔。
5．如權(quán)利要求1所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路包含有一存儲(chǔ)器，用來(lái)儲(chǔ)存一位置座標(biāo)，該位置座標(biāo)系用來(lái)記錄該光柵的位置；以及一處理器，用來(lái)依據(jù)該二光傳感器所產(chǎn)生的感測(cè)訊號(hào)來(lái)檢測(cè)該光柵的位移或位置并修正該位置座標(biāo)；其中當(dāng)該處理器依據(jù)該二光傳感器所產(chǎn)生的感測(cè)訊號(hào)檢測(cè)到該定位孔時(shí)，該處理器會(huì)將一預(yù)定位置存入該位置座標(biāo)。
6．如權(quán)利要求5所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)所述透光孔列的任一透光孔水平通過(guò)該感測(cè)裝置時(shí)，該二光傳感器會(huì)先后測(cè)得該光源所發(fā)出的光線并先后產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào)，該處理器可由該二光傳感器先后產(chǎn)生的二感測(cè)訊號(hào)來(lái)計(jì)算出該透光孔列的移動(dòng)量以及移動(dòng)方向，并將其累計(jì)至該位置座標(biāo)以使該位置座標(biāo)能即時(shí)顯示該光柵的位置。
7．如權(quán)利要求6所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路所產(chǎn)生的位置訊號(hào)系依據(jù)該位置座標(biāo)而產(chǎn)生。
8．如權(quán)利要求6所述的一種光柵系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路所產(chǎn)生的位移訊號(hào)系依據(jù)該二光傳感器先后產(chǎn)生的二個(gè)感測(cè)訊號(hào)所計(jì)算出的該透光孔列的移動(dòng)量及移動(dòng)方向來(lái)產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光柵系統(tǒng),它包括一圓形光柵,其上設(shè)有一呈向心且等距排列的透光孔列,該透光孔列包括數(shù)個(gè)透光孔及一定位孔;一檢測(cè)裝置,其包括二個(gè)光傳感器設(shè)于該透光孔列的一側(cè)用來(lái)檢測(cè)該透光孔列的移動(dòng)并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感測(cè)訊號(hào);以及一控制電路,用來(lái)將該二光傳感器所產(chǎn)生的感測(cè)訊號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的位置訊號(hào)或位移訊號(hào)。其中該二光傳感器系依一左一右一上一下之方式排列,而該定位孔的形狀系依該二光傳感器的排列位置而設(shè)定。
文檔編號(hào)G01B11/00GK1210312SQ9711820
公開日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1997年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月1日
發(fā)明者劉書銘 申請(qǐng)人:致伸實(shí)業(yè)股份有限公司