CN102192711A - 编码器 - Google Patents

Abstract

一种编码器，用于测量运动部的位移，所述编码器包括：光发射单元；运动部，相对于光发射单元运动；第一图案轨道，包括顺序形成于运动部上的多个第一单元图案，所述多个第一单元图案彼此分离且具有不同的宽度；第一光接收单元，被布置为对应于光发射单元，并检测与通过第一单元图案的第一图案从光发射单元接收的光有关的第一信息；至少一个第二光接收单元，被布置为对应于光发射单元，并检测与通过第一单元图案的至少一个第二图案从光发射单元接收的光有关的第二信息；位移计算单元，基于第一信息和第二信息计算运动部相对于参考位置的相对位移。

Description

编码器

本申请要求于2010年2月26日提交到韩国知识产权局的第10-2010-0017925号韩国专利申请的优先权，该申请的公开完全合并于此，以资参考。

技术领域

与示例性实施例一致的设备涉及一种用于测量运动物体的位移的编码器，更具体地，涉及一种包括光发射单元和光接收单元的光学编码器。

背景技术

编码器是一种将运动部的位移转换为模拟或数字信号的电子-机械装置。编码器主要安装在转轴上并用于测量转轴的旋转角度或速度。

编码器主要分为增量式编码器和绝对编码器。

增量式编码器包括光发射单元、圆盘和光接收单元，所述圆盘包括具有以规则间隔排列的狭缝(slit)的轨道，所述光接收单元用于检测通过狭缝发射的光。增量式编码器通过对光接收单元获得的脉冲信号计数来测量圆盘的旋转角度或速度。

然而，如果增量式编码器的供电被切断，则即使将电源重新引入增量式编码器也不能立即检查圆盘的旋转角度。在这种情况下，为了检查圆盘的旋转角度，应旋转圆盘直到光接收单元检测到形成于圆盘中的参考狭缝。

绝对编码器包括光发射单元、圆盘和光接收单元，所述圆盘包括多条轨道，每条轨道具有排列为形成圆圈的狭缝，所述光接收单元用于检测通过狭缝发射的光。构成一条轨道的狭缝具有相同的宽度，构成不同轨道的狭缝具有不同的宽度。设置了多个光接收单元，从而多个光接收单元中的每一个可分别对应于每条轨道并可检测由光发射单元发射的光是否通过了每条轨道的狭缝。绝对编码器从多个光接收单元所获得的信息计算圆盘的旋转角度。

即使绝对编码器的供电被切断，一旦电源被重新引入到绝对编码器就可以立即检查圆盘的旋转角度。然而，由于绝对编码器的圆盘应包括以同心圆的形式布置的多个轨道，因此，难以减小圆盘的尺寸。因此，难以制造小尺寸的绝对编码器。另外，由于应在每个轨道中布置多个光接收单元，因此，绝对编码器的制造成本增加。

发明内容

一个或多个示例性实施例提供一种编码器，该编码器即使当编码器的供电被切断并随后电源被重新引入时也可确定运动部的位置，并且可以用小尺寸和低成本容易地制造该编码器。

根据示例性实施例的一方面，提供了一种编码器，包括：光发射单元，发射光；运动部，相对于光发射单元运动；第一图案轨道，包括顺序形成于运动部上、彼此分离且具有不同宽度的多个第一单元图案；第一光接收单元，被布置为对应于光发射单元并检测与通过第一单元图案的第一图案从光发射单元接收的光有关的第一信息；至少一个第二光接收单元，被布置为对应于光发射单元并检测与通过第一单元图案的至少一个第二图案从光发射单元接收的光有关的第二信息；位移计算单元，基于第一信息和第二信息计算运动部相对于参考位置的相对位移。

附图说明

通过参照附图详细描述示例性实施例，上述和其他方面将会变得更清楚，其中：

图1是根据示例性实施例的编码器的示意透视图；

图2示意性地示出根据示例性实施例的图1的编码器的运动部；

图3示出根据示例性实施例的通过使用图1的编码器确定运动部的位移的操作；

图4是根据另一示例性实施例的编码器的示意透视图；

图5示意性地示出根据示例性实施例的图4的编码器的运动部；

图6示出根据示例性实施例的通过使用图4的编码器确定运动部的位移的操作；

图7是根据另一示例性实施例的编码器的示意透视图。

图8示意性地示出根据示例性实施例的图7的编码器的运动部；

图9示出根据示例性实施例的通过使用图7的编码器确定运动部的位移的操作；

图10是根据另一示例性实施例的编码器的示意透视图；

图11是根据另一示例性实施例的编码器的示意透视图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述示例性实施例。

图1是根据示例性实施例的编码器1的示意透视图，图2示意性地示出图1的编码器1的运动部，图3示出通过使用图1的编码器1测量确定运动部的位移的操作。

参照图1至图3，根据当前示例性实施例的编码器1包括光发射单元100、运动部202、第一图案轨道302、第一光接收单元400、第二光接收单元500、存储器单元600、位移计算单元700、步进电机800和脉冲产生单元810。

光发射单元100包括以一个方向发射光的发光二极管或激光器。在本示例性实施例中，设置了多个光发射单元100。

运动部202被布置为相对于光发射单元100可移动。在本示例性实施例中，运动部202是圆圆盘形状且固定安装在转轴210上。因此，运动部202被布置为与转轴210一起可围绕其旋转中心轴线旋转。旋转中心轴线相对于光发射单元100被固定。

第一图案轨道302沿转轴210被布置在运动部202上且包括第一单元图案310。如图2所示，多个第一单元图案310包括多个狭缝310a、310b和310c，每个狭缝具有不同的宽度，来自光发射单元100的光可通过狭缝，并按照预定顺序以预定间隔排列多个狭缝310a、、310b和310c以形成圆圈。在本示例性实施例中，第一单元图案310包括具有不同宽度的三种类型的狭缝310a、310b和310c，并且310a、310b和310c中的每一个以被排列为具有不同宽度的方向(即，与运动部202的旋转方向R平行以具有不同的宽度的方向)延伸。在旋转方向R上，狭缝310a、310b和310c的前端部分312被布置为彼此之间间隔距离d。详细地说，虽然狭缝301a和310b之间的距离和狭缝310b和狭缝310c之间的距离可以彼此不同，但是在与狭缝310a、310b和310c被排列的方向平行的方向上狭缝310a、310b和310c的前端部分312之间的距离相同。以下，为了便于解释，将狭缝310a、310b和310c的宽度分别表示为a、b和c。

如图2所示，狭缝310a、310b和310c被排列为：以与运动部202的旋转方向相反的方向，从运动部202的给定位置(例如，最上端位置)的狭缝开始具有a→a→b→b→c→c→a→c→b顺序的宽度。

第一光接收单元400接收光发射单元100发射的光并将光转换为第一信号S1，即，电信号。第一光接收单元400被布置为相对于光发射单元100固定以对应于光发射单元100，其中，运动部202被布置于光发射单元100和第一光接收单元400之间。第一光接收单元400通过检测通过狭缝310a、310b和310c之一的光来检测第一图案轨道302中的单元图案310的宽度。由于光发射单元100发射的光迅速通过狭缝310a、310b和310c，因此，第一光接收单元400所获得的第一信号S1包括多个脉冲。由于第一信号S1的脉冲宽度与光发射单元100所发射的光通过的狭缝的宽度成正比，因此，可从第一信号S1获得关于狭缝310a、310b和310c的宽度的信息。例如，假设运动部202以预定速度旋转，为了便于解释，狭缝310a、310b和310c的宽度相对于第一信号S1的脉冲宽度的比例系数为1，则第一光接收单元400所获得的第一信号S1的脉冲被排列为具有a→a→b→b→c→c→a→c→b顺序的相应宽度。

第二光接收单元500接收由光发射单元100发射的光并将光转换为第二信号S2，即，电信号。第二光接收单元500被布置为对应于光发射单元100。第二光接收单元500相对于光发射单元100固定，其中，运动部202被布置在光发射单元100和第二光接收单元500之间。在当前示例性实施例中，第一光接收单元400和第二光接收单元500被配置为接收从两个不同光发射单元100发射的光。然而，根据另一示例性实施例，第一光接收单元400和第二光接收单元500可被配置为接收从一个光发射单元100发射的光。如图1所示，第二光接收单元500被布置在与第一光接收单元400的位置不同的位置，以从狭缝310a、310b和310c中检测另外的狭缝，所述另外的狭缝不是由第一光接收单元400所检测的狭缝310a、310b和310c中的狭缝。在本示例性实施例中，第二光接收单元500被布置在靠近第一光接收单元400。第二光接收单元500还可获得关于狭缝310a、310b和310c的宽度的信息。由于第二光接收单元500被布置以检测与第一光接收单元400所检测的狭缝310a、310b和310c相邻的狭缝，因此第一光接收单元400获得的第一信号S1和第二光接收单元500获得的第二信号S2具有与狭缝310a、310b和310c之一相应的相位差。详细地说，假设运动部202以预定速度旋转且狭缝310a、310b和310c的宽度相对于第二信号S2的脉冲宽度的比例系数为1，则第二光接收单元500所获得的第二信号S2的脉冲被排列为具有a→b→b→c→c→a→c→b→a顺序的宽度。

通过使用第一信号S1和第二信号S2，可获得由第一光接收单元400检测的狭缝310a、310b和310c的宽度以及由第二光接收单元500检测的狭缝310a、310b和310c的宽度的顺序配对。第一图案轨道302的第一单元图案310可包括以这样的预定顺序排列的狭缝310a、310b和310c：由第一光接收单元400和第二光接收单元500所检测的顺序配对随着运动部202旋转而改变。例如，当以本示例性实施例的形式形成第一图案轨道302时，根据第一信号S1和第二信号S2获得的顺序配对以(a，a)→(a，b)→(b，b)→(b，c)→(c，c)→(c，a)→(a，c)→(c，b)→(b，a)的顺序变化。由于根据第一信号S1和第二信号S2获得的顺序配对根据运动部202的旋转位移变化，因此可从顺序配对反向确定运动部202的位置。

在本示例性实施例中，第一光接收单元400和第二光接收单元500被布置以检测狭缝310a、310b和310c中的两个相邻狭缝。可选择地，第一光接收单元400和第二光接收单元500可被布置为彼此分离以检测狭缝310a、310b和310c中的两个非相邻狭缝。在这种情况下，第一信号S1和第二信号S2具有与布置在第一光接收单元400和第二光接收单元500之间的狭缝310a、310b和310c的数量相应的相位差。

另外，在本示例性实施例中，可具有一个第二光接收单元500。可选择地，可设置多个第二光接收单元500。换句话说，根据示例性实施例，可具有多于两个的光接收单元。在这种情况下，可以以这样的预定顺序排列第一单元图案310：第一光接收单元400和多个第二光接收单元500同时检测到的狭缝310a、310b和310c的宽度的顺序配对随着运动部202旋转而变化。

映射表612被存储在存储器单元600中。根据示例性实施例，映射表612可包括关于第一单元图案310的宽度的信息和运动部202相对于光接收单元100或参考位置的相对位移之间对应关系，其中，通过使用第一光接收单元400的第一信号S1的脉冲和第二光接收单元500的第二信号S2的脉冲获得关于第一单元图案310的宽度的信息。根据示例性实施例，映射表612可包括关于第一信号S1的脉冲宽度和第二信号S2的脉冲宽度的顺序配对与运动部202相对于光接收单元100的相对位移对应的信息。存储器单元600可以是非易失性存储器，从而即使电源没有被提供给存储器单元600也可保持关于映射表612的信息。

上述关系将在下面的表1中示出。在表1中，将基于参考位置对应于顺序配对是(a，a)的情况描述关系，所述顺序配对包括由第一光接收单元400和第二光接收单元500检测的狭缝310a、310b和310c的宽度。

表1

在上表中，第一光接收单元400和第二光接收单元500检测的狭缝310a、310b和310c的宽度被配对。然而，如图3的表612所示，也可将第一光接收单元400所检测的第一信号S1和第二光接收单元500所检测的第二信号S2的脉冲宽度配对以确定运动部202相对于光接收单元100的相应的相对位移。由于映射表612包括第一信号S1的脉冲宽度和第二信号S2的脉冲宽度的顺序配对与运动部202的相对位移之间的对应关系，因此，可通过参照映射表612确定运动部202的相对位移。例如，如图3的虚线所指示，当位于位置L2的第一信号S1和第二信号S2的脉冲被输入到位移计算单元700时，位移计算单元700可通过参照映射表612从第一信号S1和第二信号S2的脉冲宽度的顺序配对(b，b)立即识别出运动部202位于这样的位置：运动部202已经以旋转方向R旋转过了九分之二周。

位移计算单元700接收由第一光接收单元400获得的第一信号S1和由第二光接收单元500获得的第二信号S2，并通过参照映射表612计算运动部202的位移。

步进电机800包括固定连接到运动部202的转轴210驱动轴，并旋转运动部202。当脉冲信号的脉冲被输入到步进电机800时，将步进电机800的驱动轴旋转预定角度。因此，步进电机800的驱动轴的旋转速度与每单位时间施加到步进电机800的脉冲的数量成比例地增加。

脉冲产生单元810产生包括用于驱动步进电机800的驱动脉冲信号S4，并将驱动脉冲信号S4输入到步进电机800和位移计算单元700。通过使用驱动脉冲信号S4，即使运动部202的旋转速度改变，也可从第一信号S1和第二信号S2确定由第一光接收单元400和第二光接收单元500检测的狭缝310a、310b和310c的宽度。这是因为运动部202的旋转速度与施加到步进电机800的驱动脉冲信号S4的脉冲的数量成比例，因此可由位移计算单元700从施加到步进电机800的驱动脉冲信号S4的脉冲数量确定运动部202的旋转速度，并且在位移计算单元700处可通过使用运动部202的旋转速度，从第一信号S1和第二信号S2计算由第一光接收单元400和第二光接收单元500检测的狭缝310a、310b和310c的宽度。可通过将第一信号S1和第二信号S2的脉冲宽度乘以狭缝310a、310b和310c的运动速度来计算第一光接收单元400和第二光接收单元500检测的狭缝310a、310b和310c的宽度。

在本示例性实施例中，第一单元图案310包括三种类型的狭缝310a、310b和310c。可选择地，第一单元图案310可包括多于三种类型的狭缝。如果第一单元图案310的狭缝类型的数量为n，则第一光接收单元400和第二光接收单元500检测的第一单元图案310的顺序配对的数量是n²。因此，可通过增加第一单元图案310的狭缝类型的数量和适当地排列狭缝来显著提高测量的精确度。

另外，当第二光接收单元500的数量增加到p时，第一光接收单元400和第二光接收单元500检测到的第一单元图案310的顺序配对的数量为n^p+1。因此，可通过增加第二光接收单元500的数量来显著提高测量的精确度。

另外，为了具有更高的测量精确度，可最小化第一单元图案310的不同类型狭缝的宽度之间的差。详细地说，可设置能够由第一光接收单元400和第二光接收单元500识别的具有最小宽度差的不同类型的第一单元图案310。例如，当第一光接收单元400和第二光接收单元500可区分具有宽度差为1mm的狭缝时，第一单元图案310可包括具有宽度为3mm、4mm、5mm和6mm的狭缝。以这种方式，最小化了第一单元图案310的宽度，从而可在第一图案轨道302上排列更多第一单元图案310，并可进一步提高运动部202的旋转速度的测量精确度。

由于一旦第一光接收单元400和第二光接收单元500检测到第一单元图案310的宽度图1的编码器1就可立即测量运动部202的位移，因此即使编码器1的供电被切断并随后电源被重新引入编码器1，也可立即确定运动部202的位移。因此，图1的编码器1可用作绝对编码器。

另外，现有技术的绝对编码器包括以同心圆形式排列的多个单元图案，而图1的编码器1仅需要包括排列用于形成单个圆的第一单元图案310。因此，图1的编码器1具有简单的结构并可以是小尺寸。另外，图1的编码器1可包括比现有技术的绝对编码器数量更少的光发射单元和光接收单元，因而可用较少的成本制造。

接下来，将参照附图描述根据另一示例性实施例的编码器。

图4是根据另一示例性实施例的编码器2的示意透视图，图5示意性地示出图4的编码器2的运动部，图6示出通过使用图4的编码器2测量运动部的位移的操作。

参照图4到图6，根据当前示例性实施例的编码器2包括光发射单元100、运动部204、第一图案轨道304、第一光接收单元400、第二光接收单元500、存储器单元600、位移计算单元700、第二图案轨道350和第三光接收单元550。根据当前示例性实施例的图2的编码器2的光发射单元100、运动部204、第一图案轨道304、第一光接收单元400、第二光接收单元500、存储器单元600和位移计算单元700与图1的编码器1的部件基本相同，因此将不在此提供其详细描述。

第二图案轨道350被布置为与第一图案轨道304同心以与第一图案轨道304形成同心圆，并且第二图案轨道350包括具有预定宽度的多个第二单元图案360.在本示例性实施例中，第二单元图案360包括具有相同宽度的狭缝。如图5所示，第二单元图案360的狭缝被形成为以第二单元图案360被排列并具有预定宽度的方向延伸。按照旋转方向R，第二单元图案360被布置为具有彼此分离预定距离的前端部分362。详细地说，每个第二单元图案360具有相同宽度，并且彼此间隔相同距离。以下，构成第二单元图案360的狭缝的宽度被表示为e。

当运动部204以一个旋转方向R旋转时，第一光接收单元400获得的第一信号S1、第二光接收单元500获得的第二信号S2和第三光接收单元550获得的第三信号S3被输入到位移计算单元700.随着运动部204旋转产生的第一信号S1、第二信号S2和第三信号S3具有如图6所示的形式。

当运动部204的旋转速度改变时，第一信号S1、第二信号S2和第三信号S3的脉冲宽度以相同的比率增加或减少。基于第三信号S3将第一信号S1的脉冲宽度和第二信号S2的脉冲宽度标准化到时域，因此，第一信号S1的宽度和第二信号S2的宽度被标准化从而即使运动部204的旋转速度改变也可准确地计算第一单元图案310的宽度。详细地说，当第一信号S1、第二信号S2和第三信号S3的时基(time bases)被标准化以使第三信号S3的脉冲宽度均匀时，即使运动部204的旋转速度改变也可计算关于第一单元图案310的宽度的信息。

作为一种基于第三信号S3在时域中标准化第一信号S1和第二信号S2的方式，可在位移计算单元700将第二信号S2的脉冲宽度除以第三信号S3的脉冲宽度。可选择地，可由位移计算单元700使用第一信号S1和第二信号S2相对于第三信号S3的比率。

在本示例性实施例中，使用第一信号S1和第二信号S2相对于第三信号S3的比率从而可基于第三信号S3在时域中将第一信号S1和第二信号S2标准化。详细地说，如图6所示，根据当前示例性实施例的映射表614包括第一信号S1的脉冲宽度、第二信号S2的脉冲宽度和第三信号S3的脉冲宽度的比率与运动部204的相对运动位移之间的对应关系。

以这种方式，基于由第二单元图案360获得的第三信号S3标准化第一信号S1和第二信号S2，从而无论运动部204的旋转速度如何都可计算第一单元图案310的宽度。因此，即使运动部204的旋转速度改变，也可计算运动部204相对于光发射单元100的相对位移。

接下来，将参照附图描述根据另一示例性实施例的编码器。

图7是根据另一示例性实施例的编码器3的示意透视图，图8示意性地示出图7的编码器3的运动部，图9示出通过使用图7的编码器3测量运动部的位移的操作。

参照图7到图9，根据当前示例性实施例的编码器3包括光发射单元100、运动部200、第一图案轨道300、第一光接收单元400、第二光接收单元500、存储器单元600和位移计算单元700。光发射单元100、第一光接收单元400和第二光接收单元500与图1的编码器1的部件相同，因此将不在此提供其详细描述。

运动部200是圆盘形且固定安装在转轴210上。因此，运动部200与转轴210一起围绕其旋转中心轴线C旋转。旋转中心轴线C相对于光发射单元100固定。

第一图案轨道300沿着旋转中心轴线C被布置在运动部200上。如图8所示，多个第一单元图案310包括具有不同宽度的多个狭缝310a、310b和310c，来自光发射单元100的光可通过所述狭缝。当第一单元图案310的狭缝310a、310b和310c的宽度为a、b和c时，宽度a、b、c满足以下关系：

a≠b，b≠c，c≠a

a∶b≠b∶c，b∶c≠c∶a，c∶a≠a∶b

详细地说，狭缝310a、310b和310c的宽度彼此不同，并且不同的狭缝310a、310b和310c之间的宽度比也彼此不同。

按照旋转方向R，第一单元图案310的前端部分312被布置为彼此分离预定距离d。详细地说，第一单元图案310的狭缝310a、310b和310c之间的距离可以彼此不同。然而，在与第一单元图案310被排列的圆的半径方向平行的方向上的第一单元图案310的前端部分312之间的距离相同。

如图8所示，在与运动部200的旋转方向R相反的方向上，从参考位置(例如，运动部200的最上部分)形成的狭缝开始，狭缝310a、310b和310c被排列为具有a→a→b→c→a→c→b的顺序的宽度。因此，假设运动部200以预定速度旋转，为了便于解释，狭缝310a、310b和310c的宽度相对于第一信号S1的脉冲宽度的比例系数为1，则第一光接收单元400获得的第一信号S1的脉冲被排列为具有a→a→b→c→a→c→b的顺序的相应宽度。另外，第二信号S2的脉冲被排列为具有a→b→c→a→c→b→a的顺序的宽度。

由于以上述顺序排列第一单元图案310，因此，随着运动部200运动，第一光接收单元400和第二光接收单元500同时检测到的第一单元图案310的宽度比的顺序为a∶a→a∶b→b∶c→c∶a→a∶c→c∶b→b∶a。另外，由于a、b和c的大小及其比率彼此不同，因此，第一光接收单元400和第二光接收单元500同时检测到的第一单元图案310的宽度的比率彼此不同。虽然可以以各种顺序排列第一单元图案310的狭缝310a、310b和310c，但是，随着运动部200运动，以预定顺序排列第一单元图案310的狭缝310a、310b和310c，从而使第一光接收单元400检测到的第一单元图案310的宽度相对于第二光接收单元500同时检测到的第一单元图案310的宽度的比率彼此不同。因此，运动部200的旋转角度(或位移)和宽度的比率具有一对一对应关系，从而可通过检测由第一光接收单元400检测的第一单元图案310的宽度相对于第二光接收单元500同时检测的第一单元图案310的宽度的比率来确定运动部200的旋转角度(或位移)。

存储在存储器单元600中的映射表610包括关于第一信号S1的脉冲宽度相对于第二信号S2的脉冲宽度的比率与运动部200相对于光发射单元100的位置或参考位置的位移对应的信息。

上述关系将在以下的表2中示出。在表2中，将基于参考位置对应于第一信号S1的脉冲宽度相对于第二信号S2的脉冲宽度的比率为a∶a的情况来描述该关系。

表2

详细地说，当确定了第一信号S1的脉冲宽度相对于同时测量的第二信号S2的脉冲宽度的比率时，可通过参照映射表610立即确定运动部200相对于光发射单元100的相对位移。例如，当位于图9所示的虚线指示的位置L1的第一信号S1的脉冲和第二信号S2的脉冲被输入到位移计算单元700时，位移计算单元700可通过读取第一信号S1的脉冲宽度相对于第二信号S2的脉冲宽度的比率，立即识别运动部200位于按照运动部200的旋转方向R旋转七分之一周的位置，即，运动部200的位移相对于光发射单元100的位置对应于a∶b。

位移计算单元700接收由第一光接收单元400获得的第一信号S1和由第二光接收单元500获得的第二信号S2，并通过参照映射表610计算运动部200的位移。

通过使用图8的编码器3，可容易地确定运动部200的旋转速度。详细地说，可通过测量每小时第一信号S1或第二信号S2的脉冲的数量容易地确定运动部200的旋转速度。

另外，第一信号S1的脉冲宽度和第二信号S2的脉冲宽度可根据运动部200的旋转速度变化。然而，由于第一信号S1的脉冲宽度和第二信号S2的脉冲宽度以相同比率增加或减少，第一信号S1的脉冲宽度相对于第二信号S2的脉冲宽度的比率保持常数。因此，即使运动部200的旋转速度改变，测量运动部200的位移也不会有问题。不需要另外的配置来检查运动部200的旋转速度。

接下来，将参照附图描述根据另一示例性实施例的编码器。

图10是根据另一示例性实施例的编码器4的示意透视图。参照图10，与图1的编码器1相同，根据当前示例性实施例的编码器4包括光发射单元100、运动部206、第一图案轨道306、第一光接收单元400、第二光接收单元500、存储器单元600和位移计算单元700。

在当前示例性实施例中，运动部206包括圆盘220和墙部(wall portion)222。

圆盘220是圆形且固定在转轴210上，转轴210围绕相对于光发射单元100固定的旋转中心轴线C旋转且与转轴210一起旋转。

墙部222以与旋转中心轴线C平行的方向从圆盘220的边缘部分凸起且沿着旋转中心轴线C延伸。

第一图案轨道306被沿着旋转中心轴线C布置在墙部222上。第一图案轨道306的多个第一单元图案310包括具有不同宽度的多个狭缝。

第一图案轨道306被布置在光发射单元100和第一光接收单元400之间，并设置了两个第二光接收单元500。

根据当前示例性实施例的存储在存储器单元600中的映射表可包括由第一光接收单元400获得的第一信号S1和由第二光接收单元500获得的两个信号S2的集合与运动部206的位移之间的对应关系。

在图10的编码器4中，光发射单元100被布置为以垂直于旋转中心轴线C的方向面向第一光接收单元400和第二光接收单元500，因此，可有效地减小垂直于旋转中心轴线C的方向的编码器4的尺寸。

接下来，将参照附图描述根据另一示例性实施例的编码器。

图11是根据另一示例性实施例的编码器5的示意透视图。参照图11，根据当前示例性实施例的编码器5包括光发射单元100、运动部208、第一图案轨道308、第一光接收单元400、第二光接收单元500、存储器单元600和位移计算单元700。

与图1、4、7和10的编码器1、2、3和4不同，运动部208不旋转但是以直线方向进行往复运动。

另外，与图1、4、7和10的编码器1、2、3和4不同，第一图案轨道308的多个第一单元图案320包括反射体。第一单元图案320的宽度彼此不同。

光发射单元100将光照射在第一单元图案320上，第一光接收单元400和第二光接收单元500检测从第一单元图案320反射的光。可分别从第一光接收单元400获得的第一信号S1和第二光接收单元500获得的第二信号S2计算第一单元图案320的宽度。

映射表存储在存储器单元600中。映射表可包括关于第一光接收单元400检测的第一单元图案320的宽度和第二光接收单元500检测的第一单元图案320的宽度的顺序配对对应于运动部208的位移的信息。

因此，位移计算单元700接收第一光接收单元400获得的第一信号S1和第二光接收单元500获得的第二信号S2，并随后参照存储在存储器单元600中的映射表，从而计算运动部208相对于光接收单元100的相对位移。

如上所述，在根据示例性实施例的编码器中，即使编码器的供电被切断并随后电源被重新引入编码器，也可立即检查运动部的位置，并且可以用小尺寸和低成本制造编码器。另外，由于第一单元图案的数量和第一光接收单元的数量增加，可容易地增加测量分辨率。

虽然已经示出和描述了示例性实施例，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种改变。

Claims (29)

1.一种编码器，包括：

光发射单元，发射光；

运动部，相对于光发射单元运动；

第一图案轨道，包括顺序形成于运动部上的多个第一单元图案，所述多个第一单元图案彼此分离且具有不同的宽度；

第一光接收单元，被布置为对应于光发射单元，并检测与通过第一单元图案的第一图案从光发射单元接收的光有关的第一信息；

至少一个第二光接收单元，被布置为对应于光发射单元，并检测与通过第一单元图案的至少一个第二图案从光发射单元接收的光有关的第二信息；

位移计算单元，基于第一信息和第二信息计算运动部相对于参考位置的相对位移。

2.如权利要求1所述的编码器，其中，第一单元图案包括多个狭缝，并且

其中，通过第一图案从光发射单元接收的光和通过所述至少一个第二图案从光发射单元接收的光是穿过所述多个狭缝的相应狭缝的光。

3.如权利要求1所述的编码器，其中，第一单元图案以与运动部的运动方向平行的方向在运动部上延伸，

其中，第一单元图案的前端部分在所述方向上彼此分离相同的距离。

4.如权利要求1所述的编码器，还包括：

第二图案轨道，平行于第一图案轨道地布置在运动部上，第二轨道图案包括在与运动部的运动方向平行的方向上具有相同宽度的多个第二单元图案；

第三光接收单元，被布置为对应于光发射单元并检测与通过第二单元图案的第三图案从光发射单元接收的光有关的第三信息，

其中，位移计算单元基于第一信息、第二信息和第三信息计算运动部的相对位移。

5.如权利要求4所述的编码器，其中，第二单元图案在运动部以平行于第一图案轨道的方向延伸，

其中，在该方向上，第二单元图案的前端部分彼此分离相同的距离。

6.如权利要求4所述的编码器，其中，位移计算单元基于第一信息和第二信息相对于第三信息的比率计算运动部的相对位移。

7.如权利要求4所述的编码器，其中，光发射单元包括多个光源，所述多个光源分别将光发射到第一光接收单元、至少一个第二光接收单元和第三光接收单元。

8.如权利要求1所述的编码器，其中，第一光接收单元基于第一信息获 得在平行于运动部的运动方向的方向上的第一图案的宽度，所述至少一个第二光接收单元基于第二信息获得在该方向上的至少一个第二图案的每一个的宽度，

其中，位移计算单元基于第一图案的宽度和所述至少一个第二图案的每一个的宽度计算相对位移。

9.如权利要求8所述的编码器，其中，位移计算单元基于运动部的速度、通过第一图案从光发射单元接收的光的脉冲宽度和通过所述至少一个第二图案从光发射单元接收的每个光的脉冲宽度来计算第一图案的宽度和所述至少一个第二图案的每个宽度。

10.如权利要求1所述的编码器，还包括：电机，如果脉冲信号被输入到电机则移动运动部，

其中，通过输入到电机的脉冲信号来测量运动部的速度。

11.如权利要求1所述的编码器，其中，运动部围绕相对于参考位置固定的旋转中心轴线旋转，沿着旋转中心轴线的圆周布置第一图案轨道。

12.如权利要求1所述的编码器，其中，运动部相对于参考位置以直线方向运动，以平行于运动部的运动方向的方向布置所述多个第一单元图案。

13.如权利要求1所述的编码器，其中，运动部包括：

圆盘，围绕相对于参考点固定的旋转中心轴线旋转；

墙部，从圆盘的边缘部分以平行于旋转中心轴线的方向凸起并沿着旋转中心轴线延伸，

其中，第一图案轨道被布置在墙部上。

14.如权利要求1所述的编码器，其中，光发射单元包括分别将光发射到第一光接收单元和所述至少一个第二光接收单元的多个光源。

15.如权利要求1所述的编码器，其中，第一单元图案包括多个反射体，

其中，通过第一图案从光发射单元接收的光和通过所述至少一个第二图案从光发射单元接收的光是由所述多个反射体中的相应的反射体反射的被发射光。

16.如权利要求1所述的编码器，其中，位移计算单元基于第一信息相对于第二信息的比率计算运动部的相对位移。

17.如权利要求16的编码器，其中，第一信息和第二信息分别包括通过第一图案从光发射单元接收的光的脉冲宽度和通过所述至少一个第二图案从光发射单元接收的光的每个脉冲宽度。

18.如权利要求1所述的编码器，还包括：存储器单元，存储映射表，所述映射表包括相对位移的不同值和与通过第一单元图案中的图案从光发射单元接收的光有关的相应信息，

其中，映射表指示运动部的相对位移对应于第一信息和第二信息的组合。

19.如权利要求18所述的编码器，其中，所述组合是第一信息相对于第二信息的比率。

20.如权利要求19所述的编码器，其中，第一信息和第二信息分别包括通过第一图案从光发射单元接收的光的脉冲宽度和通过所述至少一个第二图案从光发射单元接收的光的每个脉冲宽度。

21.如权利要求1所述的编码器，其中，以平行于运动部的运动方向形成第一单元图案，

其中，第一单元图案被配置为：随着运动部运动，第一信息相对于与第一信息同时检测到的第二信息的比率改变。

22.如权利要求21所述的编码器，其中，第一信息和第二信息分别包括通过第一图案从光发射单元接收的光的第一脉冲宽度和通过所述至少一个第二图案从光发射单元接收的光的每个第二脉冲宽度。

23.如权利要求22所述的编码器，其中，第一脉冲宽度和每个第二脉冲宽度分别对应于第一图案的宽度和所述至少一个第二图案的每个宽度。

24.如权利要求1所述的编码器，其中，以平行于运动部的运动方向形成第一单元图案，

其中，第一单元图案被配置为：随着运动部运动，第一信息和与第一信息同时检测到的第二信息的配对改变。

25.如权利要求24所述的编码器，其中，第一信息和第二信息分别包括通过第一图案从光发射单元接收的光的第一脉冲宽度和通过所述至少一个第二图案从光发射单元接收的光的每个第二脉冲宽度。

26.如权利要求25所述的编码器，其中，第一脉冲宽度和每个第二脉冲宽度分别对应于第一图案的宽度和所述至少一个第二图案的每个宽度。

27.如权利要求1所述的编码器，其中，参考位置是垂直于运动部的运动方向的光发射单元的光轴的位置。

28.如权利要求1所述的编码器，其中，以平行于运动部的运动方向形成第一单元图案，

其中，第一单元图案被配置为：随着运动部运动，在某一时间检测到的第一信息相对于第二信息的比率与在运动部相对于光发射单元完成完整的一圈运动之前的其他任意时间检测到的第一信息相对于第二信息的比率不同。

29.如权利要求1所述的编码器，其中，以平行于运动部的运动方向形成第一单元图案，

其中，第一单元图案被配置为：随着运动部运动，在某一时间检测到的第一信息相对于第二信息的配对与在运动部相对于光发射单元完成完整的一圈运动之前的其他任意时间检测到的第一信息相对于第二信息的配对不同。

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