CN110044395A - 光学编码感测装置 - Google Patents

Abstract

一种光学编码感测装置包含光源模组、编码模组及感测模组。所述编码模组受所述光源模组照射。所述编码模组能相对于所述光源模组作动并包括编码载体、增量条码部、判断条码部及绝对条码部。所述感测模组接收由所述光源模组发出且经由所述编码模组的光线并包括增量感测器、判断感测器及绝对感测器。所述增量感测器接收经由所述增量条码部的光线并输出增量信号，所述判断感测器接收经由所述判断条码部的光线并输出判断信号，所述绝对感测器接收经由所述绝对条码部的光线并输出绝对信号，借此获得所述编码模组相对于所述光源模组作动后的位置信息。

Description

光学编码感测装置

技术领域

本发明涉及一种位置量测(positioning measurement)装置，特别是涉及一种光学编码感测(optical encoding and sensing)装置。

背景技术

一般来说，在精密设备(例如：伺服马达)中多会利用光学编码器(opticalencoder)来量测或追踪机械部件(例如：动子)的作动位置，以达到精确控制的目的。

现有的光学编码器根据追随的机械部件不同的作动方式，能分为旋转(rotary)编码器及线性(linear)编码器两种，若根据编码方式的不同，则能分为增量型(incremental)编码器及绝对型(absolute)编码器两种。增量型编码器利用正交(相位相差90°)的两个信号解出位置的变化，而绝对型编码器则是读取在各角度或长度上预先设定的编码来获知目前的位置。

然而，增量型编码器却有每次皆必须重新设定原点且无法确认机械部件真正的绝对位置的缺点，而绝对型编码器则有分辨率受限于编码位量的缺点，因此，现有的光学编码器仍有改善的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种至少克服背景技术所述缺点的光学编码感测装置。

本发明光学编码感测装置包含光源模组、编码模组及感测模组。

所述光源模组受控而发出光线。

所述编码模组与所述光源模组间隔设置且受所述光源模组照射。所述编码模组能相对于所述光源模组作动，并包括编码载体、位于所述编码载体的增量条码部、位于所述编码载体的判断条码部，及位于所述编码载体的绝对条码部。

所述感测模组接收由所述光源模组发出且经由所述编码模组的光线并输出相关于所接收到的光通量的电信号。所述感测模组包括对应所述增量条码部设置的增量感测器、对应所述判断条码部设置的判断感测器，及对应所述绝对条码部设置的绝对感测器。

所述增量感测器接收经由所述增量条码部的光线并输出相关于所接收到的光通量的增量信号，所述判断感测器接收经由所述判断条码部的光线并输出相关于所接收到的光通量的判断信号，所述绝对感测器接收经由所述绝对条码部的光线并输出相关于所接收到的光通量的绝对信号。

本发明光学编码感测装置，所述光学编码感测装置还包含电连接所述光源模组、所述增量感测器、所述判断感测器与所述绝对感测器的运算控制模组，所述运算控制模组接收并分析所述增量信号、所述判断信号与所述绝对信号且输出相关于所述编码模组相对于所述光源模组作动的位置信号。

本发明光学编码感测装置，所述编码模组能相对于所述光源模组及所述感测模组转动，所述编码载体沿环向围绕轴线，所述增量条码部具有多个在所述环向上等角度间隔排列的增量边界，所述增量边界中任两个邻近的增量边界的角距为A，所述增量边界中任三个邻近的增量边界间区分出增量明码区及增量暗码区，每一个增量明码区用来让光线到达所述增量感测器，每一个增量暗码区用来让光线无法到达所述增量感测器，所述增量感测器具有多个在所述环向上等角度间隔排列的增量感光件，所述增量感光件中的任两个邻近的增量感光件的几何中心的角距为A*(N-0.5)，N为正整数。

本发明光学编码感测装置，所述判断条码部具有多个在所述环向上等角度间隔排列的判断边界，所述判断边界中任两个邻近的判断边界的角距为2A，所述判断边界中任三个邻近的判断边界间区分出判断明码区及判断暗码区，每一个判断明码区用来让光线到达所述判断感测器，每一个判断暗码区用来让光线无法到达所述判断感测器，所述判断感测器具有多个在所述环向上等角度间隔排列的判断感光件，所述判断感光件中的任两个邻近的判断感光件的几何中心的角距为2A*(N-0.5)，N为正整数。

本发明光学编码感测装置，所述绝对条码部具有多个在所述环向上角度间隔排列的绝对边界，所述绝对边界中任三个邻近的绝对边界间区分出绝对明码区及绝对暗码区，每一个绝对明码区用来让光线到达所述绝对感测器，每一个绝对暗码区用来让光线无法到达所述绝对感测器，所述绝对感测器具有多个在所述环向上等角度间隔排列的绝对感光件，所述绝对感光件中的任两个邻近的绝对感光件的几何中心的角距为2A。

本发明光学编码感测装置，所述编码模组能相对于所述光源模组及所述感测模组移动，所述编码载体沿长度方向延伸，所述增量条码部具有多个在所述长度方向上等间隔排列的增量边界，所述增量边界中任两个邻近的增量边界间距为P，所述增量边界中任三个邻近的增量边界间区分出增量明码区及增量暗码区，每一个增量明码区用来让光线到达所述增量感测器，每一个增量暗码区用来让光线无法到达所述增量感测器，所述增量感测器具有多个在所述长度方向上等间隔排列的增量感光件，所述增量感光件中的任两个邻近的增量感光件的几何中心间距为P*(N-0.5)，N为正整数。

本发明光学编码感测装置，所述判断条码部具有多个在所述长度方向上等间隔排列的判断边界，所述判断边界中任两个邻近的判断边界间距为2P，所述判断边界中任三个邻近的判断边界间区分出判断明码区及判断暗码区，每一个判断明码区用来让光线到达所述判断感测器，每一个判断暗码区用来让光线无法到达所述判断感测器，所述判断感测器具有多个在所述长度方向上等间隔排列的判断感光件，所述判断感光件中的任两个邻近的判断感光件的几何中心间距为2P*(N-0.5)，N为正整数。

本发明光学编码感测装置，所述绝对条码部具有多个在所述长度方向上间隔排列的绝对边界，所述绝对边界中任三个邻近的绝对边界间区分出绝对明码区及绝对暗码区，每一个绝对明码区用来让光线到达所述绝对感测器，每一个绝对暗码区用来让光线无法到达所述绝对感测器，所述绝对感测器具有多个在所述长度方向上等间隔排列的绝对感光件，所述绝对感光件中的任两个邻近的绝对感光件的几何中心间距为2P。

本发明光学编码感测装置，所述光源模组与所述感测模组分别位于所述编码模组的相反两侧，所述编码载体是以透光材料制成，每一个增量明码区、每一个判断明码区及每一个绝对明码区是以透光材料制成以使光线到达所述增量感测器、所述判断感测器及所述绝对感测器，每一个增量暗码区、每一个判断暗码区及每一个绝对暗码区是以不透光材料制成以使光线无法到达所述增量感测器、所述判断感测器及所述绝对感测器，所述绝对信号为数字信号。

本发明光学编码感测装置，所述光源模组与所述感测模组位于所述编码模组的同一侧，所述编码载体是以不反光材料制成，每一个增量明码区、每一个判断明码区及每一个绝对明码区是以反光材料制成以使光线到达所述增量感测器、所述判断感测器及所述绝对感测器，每一个增量暗码区、每一个判断暗码区及每一个绝对暗码区是以不反光材料制成以使光线无法到达所述增量感测器、所述判断感测器及所述绝对感测器，所述绝对信号为数字信号。

本发明的有益效果在于：利用所述编码模组包括所述增量条码部、所述判断条码部与所述绝对条码部，使所述光学编码感测装置能借由所述绝对条码部先得到相对粗分(open-divisional)的绝对位置信息，再配合所述增量条码部与所述判断条码部进一步在绝对位置上获得相对细分(sub-divisional)的位置增量信息，因此除了能通过所述绝对条码部获得绝对位置的信息且无需重新设定原点以外，还能通过所述判断条码部及所述增量条码部有效增加所述光学编码感测装置进行位置量测时的分辨率。

附图说明

图1是本发明光学编码感测装置的一个第一实施例的一个示意图，该第一实施例为一种透光式的旋转编码感测装置；

图2是一个示意图，显示该第一实施例的一个编码模组与一个感测模组间的配置情形；

图3是图2的一个局部放大图；

图4是一个波形示意图，显示该第一实施例的一个增量信号、一个判断信号及一个绝对信号随时间变化的情形，该增量信号与该判断信号为模拟信号，该绝对信号为数字信号；

图5是该第一实施例的一个变化例的一个示意图，此变化例为一种反光式的旋转编码感测装置；

图6是该第一实施例的另一个变化例的一个波形示意图，显示该增量信号、该判断信号及该绝对信号随时间变化的情形，在此变化例中，该增量信号、该判断信号与该绝对信号皆为数字信号；

图7是本发明光学编码感测装置的一个第二实施例的一个示意图，该第二实施例为一种透光式的线性编码感测装置；

图8是一个示意图，显示该第二实施例的一个编码模组与一个感测模组间的配置情形；

图9是图8的一个局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图1、2、3，为本发明光学编码感测装置的一个第一实施例，该光学编码感测装置包含一个光源模组1、一个编码模组2、一个感测模组3，及一个运算控制模组4。

该光源模组1受该运算控制模组4控制而发出光线。在本第一实施例中，该光源模组1是采用发光二极管(light-emitting diode,LED)作为发光源，但不限于此。

该编码模组2与该光源模组1间隔设置且受该光源模组1照射。该编码模组2能相对于该光源模组1作动。在本第一实施例中，该光源模组1与该感测模组3分别位于该编码模组2的相反两侧，且该编码模组2能相对于该光源模组1及该感测模组3转动。

该编码模组2包括一个编码载体21、一个位于该编码载体21的增量条码部22、一个位于该编码载体21的判断条码部23，及一个位于该编码载体21的绝对条码部24。在本第一实施例中，编码载体21沿一个环向C围绕一个轴线R，也就是说，该编码载体21实际上是一个具有一个中央贯孔的圆盘，图2是局部放大该编码载体21作为示意；该判断条码部23、该增量条码部22及该绝对条码部24是由内而外依序排列，但并不限于此。

该增量条码部22具有多个在该环向C上等角度间隔排列的增量边界221，该判断条码部23具有多个在该环向C上等角度间隔排列的判断边界231，该绝对条码部24具有多个在该环向C上角度间隔排列的绝对边界241。所述增量边界221中任两个邻近的增量边界221的角距为A，所述判断边界231中任两个邻近的判断边界231的角距为2A。

所述增量边界221中任三个邻近的增量边界221间区分出一个增量明码区222及一个增量暗码区223，所述判断边界231中任三个邻近的判断边界231间区分出一个判断明码区232及一个判断暗码区233，所述绝对边界241中任三个邻近的绝对边界241间区分出一个绝对明码区242及一个绝对暗码区243，也就是说，明、暗码区是交错设置。

要说明的是，所述绝对明码区242与所述绝对暗码区243是根据特定的编码格式(例如：二进码、格雷码、二进码十进数等)沿该环向C排列，因此所述绝对边界241间的角距并不会一致。

该感测模组3接收由该光源模组1发出且穿过该编码模组2的光线并输出相关于所接收到的光通量的电信号。该感测模组3包括一个对应该增量条码部22设置的增量感测器31、一个对应该判断条码部23设置的判断感测器32，及一个对应该绝对条码部24设置的绝对感测器33。

该增量感测器31具有多个在该环向C上等角度间隔排列的增量感光件311，该判断感测器32具有多个在该环向C上等角度间隔排列的判断感光件321，该绝对感测器33具有多个在该环向C上等角度间隔排列的绝对感光件331。在本第一实施例中，每一个增量感光件311、每一个判断感光件321及每一个绝对感光件331是采用光电二极管(photodiode)作为感光元件，但不限于此。

所述增量感光件311中的任两个邻近的增量感光件311的几何中心的角距为A*(N-0.5)，N为正整数，在本第一实施例中采用N＝4(角距为3.5A)，但不以此为限。所述判断感光件321中的任两个邻近的判断感光件321的几何中心的角距为2A*(N-0.5)，N为正整数，在本第一实施例中采用N＝4(角距为7A)，但不以此为限。所述绝对感光件331中的任两个邻近的绝对感光件331的几何中心的角距为2A。

要说明的是，该编码载体21是以透光(non-opaque)材料制成，每一个增量明码区222、每一个判断明码区232及每一个绝对明码区242同样是以透光材料制成，以使光线到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33，而每一个增量暗码区223、每一个判断暗码区233及每一个绝对暗码区243则是以不透光(opaque)材料制成，以使光线无法到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33。

在本第一实施例中，该编码载体21的材质是透明玻璃，且在每一个增量暗码区223、每一个判断暗码区233及每一个绝对暗码区243上覆盖有不透光涂层，因此，所述增量明码区222、所述判断明码区232及所述绝对明码区242是采用透光(light transmission，让光线穿透该编码载体21)的方式使该光源模组1所发出的部分光线到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33，但另一部分的光线受到所述增量暗码区223、所述判断暗码区233及所述绝对暗码区243遮挡而无法到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33。

该运算控制模组4电连接该光源模组1、该增量感测器31、该判断感测器32与该绝对感测器33。可以理解的是，该运算控制模组4至少具有信号转换(signal converting)、信号处理(signal processing)、可编程控制(programmable controlling)等功能。在实际应用上，该运算控制模组4通常会设置于一个与该光源模组1、该编码模组2及该感测模组3分离的机壳内(图未示)。

参阅图1、3、4，该光学编码感测装置的运作原理详述于后。

该增量感测器31的增量感光件311接收经由该增量条码部22的增量明码区222的光线，并输出一个相关于所接收到的光通量的增量信号；该判断感测器32的判断感光件321接收经由该判断条码部23的判断明码区232的光线，并输出一个相关于所接收到的光通量的判断信号；该绝对感测器33的绝对感光件331接收经由该绝对条码部24的绝对明码区242的光线，并输出一个相关于所接收到的光通量的绝对信号。如图4所示，该绝对信号为数字信号。在本第一实施例中，该增量信号与该判断信号为模拟信号(具有相位差的弦波)。

当该编码载体21在该环向C上以该轴线R为轴心相对于该光源模组1与该感测模组3旋转时，如图3所示，每一个增量感光件311会在任一个增量明码区222经过时接收到最大光通量，而在任一个增量暗码区223经过时接收到最小光通量。由于每一个增量明码区222及每一个增量暗码区223会持续交错地经过任一个增量感光件311，所以最大光通量与最小光通量间所间隔的时间长度就是该增量信号的周期(T)，如图4所示。同理，该判断信号的周期为2T，因为每一个判断明码区232或每一个判断暗码区233的角幅(2A)是每一个增量明码区222或每一个增量暗码区223的角幅(A)的两倍。

要说明的是，在本第一实施例中，该增量感测器31具有四个增量感光件311(角距3.5A)，两两一组形成差动对(differential pair)，差动对具有增强信号、抑制杂讯的作用。举例来说，若将图3中的所述增量感光件311由左至右依序编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，则编号Ⅰ、Ⅲ的两个增量感光件311(角距7A，对应周期为3.5T，相位差180°)为第一组的差动对(在图3中以浅灰阶表示的感光件)，编号Ⅱ、Ⅳ的两个增量感光件311为第二组的差动对(在图3中以深灰阶表示的感光件)。上述两组差动对所输出的信号将维持90°的相位差(也就是0.25T的时间差)并构成该增量信号(周期为T)，如图4所示的增量信号中，虚线与实线即分别代表该第一组的差动对与该第二组的差动对所输出的信号。

类似地，在本第一实施例中，该判断感测器32具有四个判断感光件321(角距7A)，同样形成两组交错设置的差动对，所以输出的信号也同样维持90°的相位差(在此为0.5T的时间差)并构成该判断信号(周期为2T)，如图4所示的判断信号中，虚线与实线即分别代表两组差动对所输出的信号。

另一方面，当该编码载体21相对于该光源模组1与该感测模组3旋转时，每一个绝对感光件331同样会在任一个绝对明码区242经过时接收到最大光通量，且在任一个绝对暗码区243经过时接收到最小光通量，但由于每一个绝对明码区242及每一个绝对暗码区243的角幅并不相同，所以该绝对感测器33所输出的该绝对信号并非周期性信号，而是与该编码载体21旋转的绝对角度相关的数字信号，如图4所示。在本第一实施例中，如图3所示，该绝对感测器33具有四个绝对感光件331(角距2A)，但不以此为限。

要说明的是，由于正交(quadrature)的两个弦波根据彼此间的相对关系能够在一个完整的信号周期内区分出四种不同的状态，所以能被利用来增加解码(decoding)的分辨率。举例来说，图4中的判断信号在一个完整的信号周期内(2T，对应一组判断明、暗码区的角幅4A)，以实线表示的弦波其振幅对时间的变化是依「降－降－升－升」的顺序循环，而以虚线表示的弦波其振幅对时间的变化则是依「降－升－升－降」的顺序循环，因此，在一个信号周期内，两个弦波彼此间振幅对时间变化的相对关系以「降－降」、「降－升」、「升－升」、「升－降」四种状态循环出现。

如此一来，借由区分或识别出上述四种状态便能将该判断条码部23的解码分辨率由单一个弦波(仅升、降两种状态)时的角距2A(对应二分之一个周期T)提升为A(对应四分之一个周期0.5T)，也就是一组判断明、暗码区的角幅4A能再被划分成四等分(即A)。同理，该增量信号通过正交的两个弦波能将该增量条码部22的解码分辨率由角距A提升至0.5A。

该运算控制模组4接收并分析该增量信号、该判断信号与该绝对信号且输出一个相关于该编码模组2相对于该光源模组1作动的位置信号。在本第一实施例中，该运算控制模组4先由该绝对信号获得相对粗分的旋转角度，举例来说，该编码载体21旋转后是停驻在绝对角度152°，接着以该判断信号获得绝对角度上相对细分的角度增量，例如：152.6°，再以该增量信号获得进一步细分的角度增量，例如：152.67°，以此类推。

要补充的是，在该第一实施例的其他变化例中，如图5所示，该光源模组1与该感测模组3也可以是位于该编码模组2的同一侧，且该编码载体21是以不反光(non-reflective)材料制成。每一个增量明码区222、每一个判断明码区232及每一个绝对明码区242是以反光(reflective)材料制成，以使光线到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33，而每一个增量暗码区223、每一个判断暗码区233及每一个绝对暗码区243则是以不反光材料制成，以使光线无法到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33。

也就是说，在此种变化例中，所述增量明码区222、所述判断明码区232及所述绝对明码区242是采用反光(reflection of light)的方式使该光源模组1所发出的部分光线到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33，但另一部分的光线因为不会被所述增量暗码区223、所述判断暗码区233及所述绝对暗码区243反射而无法到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33。

此外，在该第一实施例的另一种变化例中，如图6所示，该增量信号与该判断信号也可以是数字信号(具有时间差的方波)。

类似地，由于具有四分之一个周期时间差的两个方波根据彼此间的相对关系也能够在一个完整的信号周期内区分出四种不同的状态，所以同样能被利用来增加解码的分辨率。举例来说，图6中的判断信号在一个完整的信号周期内(2T)，以实线表示的方波其振幅对时间的变化是依「低－高－高－低」的顺序循环，而以虚线表示的方波其振幅对时间的变化则是依「低－低－高－高」的顺序循环，因此，在一个信号周期内，两个方波彼此间振幅对时间变化的相对关系以「低－低」、「高－低」、「高－高」、「低－高」四种状态循环出现。

如此一来，借由区分或识别出上述四种状态便同样能将该判断条码部23的解码分辨率由单一个方波(仅高、低两种状态)时的角距2A提升为A，也就是一组判断明、暗码区的角幅4A再被划分成四等分。同理，该增量信号通过具有四分之一个周期时间差的两个方波也能将该增量条码部22的解码分辨率由角距A提升至0.5A。

经由以上的说明，再将本发明的优点归纳如下：

一、本发明利用该编码模组2包括该增量条码部22、该判断条码部23与该绝对条码部24，使该光学编码感测装置能借由该绝对条码部24先得到相对粗分的绝对位置信息，再配合该增量条码部22与该判断条码部23进一步在绝对位置上获得相对细分的位置增量信息，相较于现有的光学编码器，本发明除了能通过该绝对条码部24获得绝对位置的信息且无需重新设定原点以外，还能通过该判断条码部23及该增量条码部22有效增加该光学编码感测装置进行位置量测时的分辨率。

二、本发明利用该增量感测器31与该判断感测器32分别具有所述增量感光件311及所述判断感光件321，且所述增量感光件311与所述判断感光件321的配置分别对应该增量条码部22与该判断条码部23，再加上任两个邻近的感光件间的角距与所对应的任一个码区的角幅相差至少半个码区的角距(例如：0.5A、1.5A、2.5A…)，能使该增量感测器31及该判断感测器32分别输出由两个正交(彼此具有四分之一个周期的时间差)弦波所构成的该增量信号及该判断信号，相较于现有的光学编码器，本发明能借由必然具有四种不同状态的正交信号，无须改变既有的增量编码，就能进一步提升解码时的分辨率。

参阅图7、8、9，为本发明的一个第二实施例，该第二实施例是类似于该第一实施例。该第二实施例与该第一实施例的差异在于：

在本第二实施例中，该光源模组1与该感测模组3分别位于该编码模组2的相反两侧，且该编码模组2能相对于该光源模组1及该感测模组3移动。该编码载体21沿一个长度方向L延伸，也就是说，该编码载体21实际上是一个长条型的矩形板，图8是局部放大该编码载体21作为示意。此外，该判断条码部23、该增量条码部22及该绝对条码部24是在一个垂直于该长度方向L的方向上依序排列，但并不限于此。

该增量条码部22具有多个在该长度方向L上等间隔排列的增量边界221，该判断条码部23具有多个在该长度方向L上等间隔排列的判断边界231，该绝对条码部24具有多个在该长度方向L上间隔排列的绝对边界241。所述增量边界221中任两个邻近的增量边界221间距为P，所述判断边界231中任两个邻近的判断边界231间距为2P。

类似于该第一实施例，所述绝对明码区242与所述绝对暗码区243是根据特定的编码格式沿该长度方向L排列，因此所述绝对边界241间的间距并不会一致。

在本第二实施例中，该增量感测器31具有多个在该长度方向L上等间隔排列的增量感光件311，该判断感测器32具有多个在该长度方向L上等间隔排列的判断感光件321，该绝对感测器33具有多个在该长度方向L上等间隔排列的绝对感光件331。

所述增量感光件311中的任两个邻近的增量感光件311的几何中心间距为P*(N-0.5)，N为正整数，在本第二实施例中采用N＝4(间距为3.5P)，但不以此为限。所述判断感光件321中的任两个邻近的判断感光件321的几何中心间距为2P*(N-0.5)，N为正整数，在本第二实施例中采用N＝4(间距为7P)，但不以此为限。所述绝对感光件331中的任两个邻近的绝对感光件331的几何中心间距为2P。

在本第二实施例中，该编码载体21的材质是透明玻璃，且在每一个增量暗码区223、每一个判断暗码区233及每一个绝对暗码区243上覆盖有不透光涂层，因此，每一个增量明码区222、每一个判断明码区232及每一个绝对明码区242是采用透光的方式使该光源模组1所发出的部分光线到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33，但另一部分的光线受到所述增量暗码区223、所述判断暗码区233及所述绝对暗码区243遮挡而无法到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33。

类似于该第一实施例，该绝对信号为数字信号。在本第二实施例中，该增量信号与该判断信号为模拟信号(具有相位差的弦波)。

当该编码载体21在该长度方向L上相对于该光源模组1与该感测模组3移动时，如图9所示，每一个增量感光件311会在任一个增量明码区222经过时接收到最大光通量，而在任一个增量暗码区223经过时接收到最小光通量。由于每一个增量明码区222及每一个增量暗码区223会持续交错地经过任一个增量感光件311，所以最大光通量与最小光通量间所间隔的时间长度就是该增量信号的周期(T，见图4)。同理，该判断信号的周期为2T，因为每一个判断明码区232或每一个判断暗码区233的宽幅(2P)是每一个增量明码区222或每一个增量暗码区223的宽幅(P)的两倍。

在本第二实施例中，该增量感测器31具有四个增量感光件311(间距3.5P)，两两一组形成差动对；该判断感测器32具有四个判断感光件321(间距7P)，同样形成两组交错设置的差动对；该绝对感测器33具有四个绝对感光件331(间距2P)，但不以此为限。

类似于该第一实施例，借由区分或识别出正交的两个弦波在一个完整的信号周期内的四种不同状态，同样能将该判断条码部23的解码分辨率由单一个弦波时间距2P提升为P，也就是一组判断明、暗码区的宽幅4P能再被划分成四等分(即P)。同理，该增量信号通过正交的两个弦波能将该增量条码部22的解码分辨率由间距P提升至0.5P。

在本第二实施例中，该运算控制模组4先由该绝对信号获得相对粗分的移动位置，举例来说，该编码载体21移动后是停驻在绝对位置168mm，接着以该判断信号获得绝对位置上相对细分的位置增量，例如：168.6mm，再以该增量信号获得进一步细分的位置增量，例如：168.68mm，以此类推。

要补充的是，在该第二实施例的其他变化例中，该光源模组1与该感测模组3也可以是位于该编码模组2的同一侧(见图5)，且该编码载体21是以不反光材料制成，每一个增量明码区222、每一个判断明码区232及每一个绝对明码区242是以反光材料制成，而每一个增量暗码区223、每一个判断暗码区233及每一个绝对暗码区243则是以不反光材料制成，也就是说，在此种变化例中，所述增量明码区222、所述判断明码区232及所述绝对明码区242是采用反光的方式使该光源模组1所发出的部分光线到达该增量感测器31、该判断感测器32及该绝对感测器33。

此外，在该第二实施例的另一种变化例中，该增量信号与该判断信号也可以是数字信号(具有时间差的方波，见图6)。借由区分或识别出具有四分之一个周期时间差的两个方波在一个完整的信号周期内的四种不同状态，也能将该判断条码部23的解码分辨率由单一个方波时间距2P提升为P。同理，该增量信号通过具有四分之一个周期时间差的两个方波也能将该增量条码部22的解码分辨率由间距P提升至0.5P。

如此，该第二实施例除了能达到与上述该第一实施例相同的目的与功效的外，该第二实施例还提供了本发明在线性编码与感测上的运用，并不限于旋转编码的形式。

综上所述，本发明光学编码感测装置不仅兼具增量型编码与绝对型编码的长处，还通过多增加一个列增量型编码来提升位置量测的分辨率，更能利用正交信号的特性进一步提升既有编码在解码时的分辨率，所以确实能达成本发明的目的。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (10)

1.一种光学编码感测装置，包含：光源模组、编码模组及感测模组；其特征在于：

所述光源模组受控而发出光线；

所述编码模组与所述光源模组间隔设置且受所述光源模组照射，所述编码模组能相对于所述光源模组作动，并包括编码载体、位于所述编码载体的增量条码部、位于所述编码载体的判断条码部，及位于所述编码载体的绝对条码部；

所述感测模组接收由所述光源模组发出且经由所述编码模组的光线并输出相关于所接收到的光通量的电信号，所述感测模组包括对应所述增量条码部设置的增量感测器、对应所述判断条码部设置的判断感测器，及对应所述绝对条码部设置的绝对感测器，所述增量感测器接收经由所述增量条码部的光线并输出相关于所接收到的光通量的增量信号，所述判断感测器接收经由所述判断条码部的光线并输出相关于所接收到的光通量的判断信号，所述绝对感测器接收经由所述绝对条码部的光线并输出相关于所接收到的光通量的绝对信号。

2.根据权利要求1所述的光学编码感测装置，其特征在于：所述光学编码感测装置还包含电连接所述光源模组、所述增量感测器、所述判断感测器与所述绝对感测器的运算控制模组，所述运算控制模组接收并分析所述增量信号、所述判断信号与所述绝对信号且输出相关于所述编码模组相对于所述光源模组作动的位置信号。

3.根据权利要求2所述的光学编码感测装置，其特征在于：所述编码模组能相对于所述光源模组及所述感测模组转动，所述编码载体沿环向围绕轴线，所述增量条码部具有多个在所述环向上等角度间隔排列的增量边界，所述增量边界中任两个邻近的增量边界的角距为A，所述增量边界中任三个邻近的增量边界间区分出增量明码区及增量暗码区，每一个增量明码区用来让光线到达所述增量感测器，每一个增量暗码区用来让光线无法到达所述增量感测器，所述增量感测器具有多个在所述环向上等角度间隔排列的增量感光件，所述增量感光件中的任两个邻近的增量感光件的几何中心的角距为A*(N-0.5)，N为正整数。

4.根据权利要求3所述的光学编码感测装置，其特征在于：所述判断条码部具有多个在所述环向上等角度间隔排列的判断边界，所述判断边界中任两个邻近的判断边界的角距为2A，所述判断边界中任三个邻近的判断边界间区分出判断明码区及判断暗码区，每一个判断明码区用来让光线到达所述判断感测器，每一个判断暗码区用来让光线无法到达所述判断感测器，所述判断感测器具有多个在所述环向上等角度间隔排列的判断感光件，所述判断感光件中的任两个邻近的判断感光件的几何中心的角距为2A*(N-0.5)，N为正整数。

5.根据权利要求4所述的光学编码感测装置，其特征在于：所述绝对条码部具有多个在所述环向上角度间隔排列的绝对边界，所述绝对边界中任三个邻近的绝对边界间区分出绝对明码区及绝对暗码区，每一个绝对明码区用来让光线到达所述绝对感测器，每一个绝对暗码区用来让光线无法到达所述绝对感测器，所述绝对感测器具有多个在所述环向上等角度间隔排列的绝对感光件，所述绝对感光件中的任两个邻近的绝对感光件的几何中心的角距为2A。

6.根据权利要求2所述的光学编码感测装置，其特征在于：所述编码模组能相对于所述光源模组及所述感测模组移动，所述编码载体沿长度方向延伸，所述增量条码部具有多个在所述长度方向上等间隔排列的增量边界，所述增量边界中任两个邻近的增量边界间距为P，所述增量边界中任三个邻近的增量边界间区分出增量明码区及增量暗码区，每一个增量明码区用来让光线到达所述增量感测器，每一个增量暗码区用来让光线无法到达所述增量感测器，所述增量感测器具有多个在所述长度方向上等间隔排列的增量感光件，所述增量感光件中的任两个邻近的增量感光件的几何中心间距为P*(N-0.5)，N为正整数。

7.根据权利要求6所述的光学编码感测装置，其特征在于：所述判断条码部具有多个在所述长度方向上等间隔排列的判断边界，所述判断边界中任两个邻近的判断边界间距为2P，所述判断边界中任三个邻近的判断边界间区分出判断明码区及判断暗码区，每一个判断明码区用来让光线到达所述判断感测器，每一个判断暗码区用来让光线无法到达所述判断感测器，所述判断感测器具有多个在所述长度方向上等间隔排列的判断感光件，所述判断感光件中的任两个邻近的判断感光件的几何中心间距为2P*(N-0.5)，N为正整数。

8.根据权利要求7所述的光学编码感测装置，其特征在于：所述绝对条码部具有多个在所述长度方向上间隔排列的绝对边界，所述绝对边界中任三个邻近的绝对边界间区分出绝对明码区及绝对暗码区，每一个绝对明码区用来让光线到达所述绝对感测器，每一个绝对暗码区用来让光线无法到达所述绝对感测器，所述绝对感测器具有多个在所述长度方向上等间隔排列的绝对感光件，所述绝对感光件中的任两个邻近的绝对感光件的几何中心间距为2P。

9.根据权利要求5或8所述的光学编码感测装置，其特征在于：所述光源模组与所述感测模组分别位于所述编码模组的相反两侧，所述编码载体是以透光材料制成，每一个增量明码区、每一个判断明码区及每一个绝对明码区是以透光材料制成以使光线到达所述增量感测器、所述判断感测器及所述绝对感测器，每一个增量暗码区、每一个判断暗码区及每一个绝对暗码区是以不透光材料制成以使光线无法到达所述增量感测器、所述判断感测器及所述绝对感测器，所述绝对信号为数字信号。

10.根据权利要求5或8所述的光学编码感测装置，其特征在于：所述光源模组与所述感测模组位于所述编码模组的同一侧，所述编码载体是以不反光材料制成，每一个增量明码区、每一个判断明码区及每一个绝对明码区是以反光材料制成以使光线到达所述增量感测器、所述判断感测器及所述绝对感测器，每一个增量暗码区、每一个判断暗码区及每一个绝对暗码区是以不反光材料制成以使光线无法到达所述增量感测器、所述判断感测器及所述绝对感测器，所述绝对信号为数字信号。