DE102017010627A1 - Codiereinrichtung und Signalverarbeitungsschaltung - Google Patents

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Abstract

Eine Bezugsspannungs-Generatorschaltung beinhaltet eine Bezugsspannung entsprechend einer Stromversorgungsspannung. Eine Strom/Spannungs-Konverterschaltung wandelt einen Fotostrom, welcher durch einen Fotoempfänger ausgegeben wird, in eine Spannung um und gibt eine Spannung aus, welche durch ein Addieren der umgewandelten Spannung und der Bezugsspannung erhalten wird. Eine Abtast- und Halteschaltung hält eine Spannung eines Kondensators in Antwort auf ein Abtast- und Haltesignal, wobei der Kondensator die Spannung an einem Ende eingegeben und die Bezugsspannung an einem anderen Ende eingegeben aufweist. Eine Verstärkerschaltung gibt ein Ausgangssignal aus, wo eine Spannung, welche durch die Abtast- und Halteschaltung gehalten wird, mit der Bezugsspannung als einer Referenz verstärkt wird.

Description

  • BEZUGNAHME AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Japanischen Anmeldung Nr. 2016-226888 , eingereicht am 22. November 2016, deren Offenbarung ausdrücklich durch Bezugnahme hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND DER Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Codiereinrichtung und eine Signalverarbeitungsschaltung.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine Codiereinrichtung ist in Verschiebungs- bzw. Verlagerungsmessvorrichtungen, wie beispielsweise einer Messuhr oder Anzeigeeinrichtung installiert, um ein Ausmaß einer Verschiebung bzw. Verlagerung zu messen. Ein bekanntes Beispiel einer derartigen Codiereinrichtung ist eine optische Codiereinrichtung, welche eine optische Interferenz verwendet, um das Ausmaß einer Verlagerung zu messen. Darüber hinaus werden Codiereinrichtungen breit in inkrementelle Codiereinrichtungen, welche ein relatives Ausmaß einer Verlagerung messen, und absolute Codiereinrichtungen unterteilt, welche eine absolute Position detektieren. Die Beschreibung des Japanischen Patents Nr. 5,771,070 schlägt beispielsweise eine Konfiguration für eine optische Codiereinrichtung vom absoluten Typ vor.
  • In einer beispielhaften optischen Codiereinrichtung wird ein Beleuchtungslicht von einem lichtemittierenden Element, wie beispielsweise einer Leuchtdiode, auf eine Skala gestrahlt und das Licht, welches durch die Skala hindurchtritt, wird durch ein Fotoempfängerelement, wie beispielsweise eine Fotodiode empfangen bzw. erhalten, welche an einem Fotoempfänger vorgesehen ist. Eine optische Codiereinrichtung vom absoluten Typ wird als ein Beispiel einer derartigen Codiereinrichtung (z.B. in der Beschreibung des Japanischen Patents Nr. 5,771,070 ) vorgeschlagen. In einer derartigen optischen Codiereinrichtung vom absoluten Typ wird ein Fotostrom, welcher durch eine Fotodiode erzeugt bzw. generiert wird, in ein Spannungssignal durch eine Strom/Spannungs-Konverterschaltung konvertiert bzw. umgewandelt und das konvertierte Spannungssignal wird durch eine Signalverarbeitungsschaltung be- bzw. verarbeitet. Die Signalverarbeitungsschaltung ist in einer Detektorschaltung einer absoluten Position montiert, welche ein Ausmaß einer Verlagerung einer Skala bzw. Skalierung detektiert und eine absolute Position berechnet.
  • Eine beispielhafte Signalverarbeitungsschaltung in der oben erwähnten optischen Codiereinrichtung wird nun beschrieben. 7 illustriert eine beispielhafte Konfiguration einer Signalverarbeitungsschaltung, welche einen Fotostrom eines Fotoempfängerelements in ein Spannungssignal umwandelt und das Spannungssignal be- bzw. verarbeitet. Eine Signalverarbeitungsschaltung 600, welche in 7 gezeigt ist, beinhaltet eine Referenz- bzw. Bezugsspannungs-Generatorschaltung 61, eine Strom/Spannungs-Konverterschaltung 62, eine Abtast- und Halteschaltung 63 und eine Verstärkerschaltung 64.
  • Die Bezugsspannungs-Generatorschaltung 61 erzeugt bzw. generiert eine Referenz- bzw. Bezugsspannung REF auf der Basis einer Leistungs- bzw. Stromversorgungsspannung VDD. Wie dies in 7 gezeigt ist, beinhaltet die Bezugsspannungs-Generatorschaltung 61 einen Widerstand R61, einen Widerstand R62 und einen Operationsverstärker A61. Der Widerstand R61 und der Widerstand R62 sind seriell in dieser Reihenfolge zwischen der Stromversorgungsspannung VDD und einer Erde GND verbunden bzw. angeschlossen, und die Bezugsspannung REF, welche ein Teil der Stromversorgungsspannung VDD ist, wird von einem Knoten zwischen dem Widerstand R61 und dem Widerstand R62 ausgegeben. Die Bezugsspannung REF, welche von einem Spannungsteilungswiderstand ausgegeben wird, welcher durch den Widerstand R61 und den Widerstand R62 aufgebaut wird, wird zu einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A61 eingegeben. Ein invertierender Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A61 sind als Spannungsfolger bzw. Spannungsverstärkungsstufe verbunden bzw. angeschlossen, und die Bezugsspannung REF wird von dem Ausgangsanschluss ausgegeben.
  • Die Strom/Spannungs-Konverterschaltung 62 konvertiert einen Fotostrom Ipda, welcher zu einem Fotoempfängerelement 65 strömt, in eine Spannung Viva. Wie dies in 7 gezeigt ist, beinhaltet die Strom/Spannungs-Konverterschaltung 62 einen Operationsverstärker A62, einen Widerstand R63 und einen Kondensator C61. Die Bezugsspannung REF, welche durch die Bezugsspannungs-Generatorschaltung 61 ausgegeben wird, wird zu einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A62 eingegeben. Ein invertierender Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A62 ist bzw. wird mit einer Kathode des Fotoempfängerelements 65 verbunden. Zusätzlich sind bzw. werden der Widerstand R63 und der Kondensator C61 parallel zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A62 angeschlossen bzw. verbunden. Mit bzw. bei der obigen Konfiguration wird der Fotostrom Ipda, welcher zu dem Fotoelementempfänger 65 fließt bzw. strömt, in das Spannungssignal Viva umgewandelt bzw. konvertiert, und es wird das Spannungssignal Viva von dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A62 ausgegeben.
  • Die Abtast- und Halteschaltung 63 hält das Spannungssignal Viva, welches von der Strom/Spannungs-Konverterschaltung 62 ausgegeben wird, in Antwort auf ein Abtast- und Haltesignal. Wie dies in 7 gezeigt ist, beinhaltet die Abtast- und Halteschaltung 63 einen Operationsverstärker A63, einen Kondensator C62 und einen Schalter SW1. Der Schalter SW1 ist bzw. wird zwischen einem Ausgangsanschluss der Strom/Spannungs-Konverterschaltung 62 (d.h. dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A62) und einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A63 eingesetzt. Der Schalter SW1 ist konfiguriert, um zu einem Öffnen und Schließen in Antwort auf ein Abtast- und Haltesignal SH fähig zu sein. Ein Ende des Kondensators C62 ist zwischen dem Schalter SW1 und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A63 angeschlossen. Ein anderes Ende des Kondensators C62 ist mit der Erde GND verbunden. Ein invertierender Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A63 sind als Spannungsfolger verbunden bzw. angeschlossen, und das Spannungssignal VH, bei welchem das Spannungssignal Viva gehalten ist bzw. wird, wird von dem Ausgangsanschluss ausgegeben.
  • Indem die Bezugsspannung REF, welche durch die Bezugs- bzw. Referenzspannungs-Generatorschaltung 61 ausgegeben wird, als eine Referenz bzw. Bezugnahme genommen wird, verstärkt die Verstärkerschaltung 64 das Spannungssignal VH, welches durch die Abtast- und Halteschaltung 63 gehalten wird, und gibt die verstärkte Spannung als ein Ausgabe- bzw. Ausgangssignal VOUT aus. Wie dies in 7 gezeigt ist, beinhaltet die Verstärkerschaltung 64 einen Operationsverstärker A64, einen Widerstand R64 und einen Widerstand R65. Die Bezugsspannung REF, welche durch die Bezugsspannungs-Generatorschaltung 61 ausgegeben wird, wird zu einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A64 eingegeben. Der Widerstand R64 ist zwischen einem Ausgangsanschluss der Abtast- und Halteschaltung 63 (d.h. dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A63) und einem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A64 eingesetzt. Der Widerstand R65 ist zwischen einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A64 und einem Raum zwischen dem Widerstand R64 und dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A64 eingesetzt. Demgemäß wird das Ausgangssignal VOUT von dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A64 als die Bezugsspannung REF ausgegeben, wobei das Ausgangssignal VOUT die Spannung, welche durch die Abtast- und Halteschaltung 63 gehalten wird, verstärkt aufweist.
  • Als nächstes werden Vorgänge der Signalverarbeitungsschaltung 600 beschrieben. Vor einer Zeit T0 ist ein Niveau des Abtast- und Haltesignals SH HOCH und der Schalter SW1 der Abtast- und Halteschaltung 63 ist geschlossen. Demgemäß wird die Spannung Viva an die Abtast- und Halteschaltung 63 eingegeben.
  • Dann wird zu der Zeit T0, wenn das Niveau des Abtast- und Haltesignals SH von HOCH auf TIEF übergeht, der Schalter SW1 der Abtast- und Halteschaltung 63 geöffnet. An diesem Punkt hält die Abtast- und Haltespannung 63 die Spannung Viva zu der Zeit T0 (Viva(T0) = VH).
  • An diesem Punkt wird die Spannung Viva, welche durch die Strom/Spannungs-Konverterschaltung 62 ausgegeben wird, überprüft. Das Spannungssignal VH zu der Zeit (T0) wird durch die folgende Formel [1] ausgedrückt. VH = Ipda ⋅ R 1 + REF ( T 0 )
    Figure DE102017010627A1_0001
  • In der vorliegenden Konfiguration wird das Ausgangssignal VOUT der Verstärkerschaltung 64 nach dem Abtasten und Halten durch die folgende Formel [2] ausgedrückt, wobei eine Verstärkung als G bezeichnet ist. VOUT = G ⋅ ( VH − REF ) + REF = G ⋅ ( Ipda ⋅ R 1 + REF ( T 0 ) − REF ) + REF
    Figure DE102017010627A1_0002
  • In der oben beschriebenen Signalverarbeitungsschaltung 600 wird die Bezugsspannung REF durch ein Dividieren bzw. Teilen der Stromversorgungsspannung VDD erzeugt bzw. generiert. Jedoch kann die Stromversorgungsspannung VDD variieren, und als ein Resultat kann die Bezugsspannung REF auch in Antwort auf die Änderung in der Stromversorgungsspannung VDD variieren. Spezifisch kann in der Signalverarbeitungsschaltung 600, welche oben beschrieben ist, wie dies in Formel [2] gezeigt ist, ein Wert für die Bezugsspannung REF, welcher mit der Zeit variiert, in einem Wert resultieren, welcher von einem Wert REF(T0) der Bezugsspannung zu der Zeit T0 verschieden ist. Als ein Resultat ist das Ausgangssignal VOUT von der Bezugsspannung REF abhängig und es variiert nicht nur ein zweites Element auf einer rechten Seite (welches den Offset anzeigt), sondern es variiert auch ein erstes Element auf der rechten Seite, welches mit der Verstärkung G multipliziert wird. Dies wirkt als eine Änderung in der Verstärkung des Ausgangssignals VOUT, und daher kann eine Änderung in dem Fotostrom des Fotoempfängerelements 65 nicht genau beurteilt werden. Als ein Resultat ist bzw. wird eine Genauigkeit einer Positionsdetektion, welche das Ausgangssignal VOUT verwendet, reduziert.
  • Darüber hinaus beinhaltet in einer Konfiguration unter Verwendung von Vier-Phasen-Signalen, wie beispielsweise in der Beschreibung des Japanischen Patents Nr. 5,771,070 , eine bevorzugte Konfiguration vier Gruppen der oben beschriebenen Strom/Spannungs-Konverterschaltung 62, der Abtast- und Halteschaltung 63 und des Fotoempfängerelements 65, und gibt die Signale von diesen Gruppen zu der Verstärkerschaltung 65 über einen Umschaltschaltkreis ein. Jedoch unterscheidet sich, selbst wenn ein Abtasten zum selben Zeitpunkt für jede der vier Gruppen durchgeführt wird, damit jede Phase selektiv durch den Umschaltschaltkreis reflektiert wird, ein Zeitpunkt einer arithmetischen Operation jeder Phase für das Ausgangssignal VOUT, welches jede Phase reflektiert bzw. wiedergibt. Als ein Resultat unterscheidet sich selbst die Referenz- bzw. Bezugsspannung, welche in einer arithmetischen Operation für jede Phase verwendet wird, und daher ist das Resultat, dass eine Genauigkeit einer Positionsdetektion bzw. -feststellung abnimmt.
  • Im Gegensatz dazu können die Bezugsspannung und das Spannungssignal, welches durch ein Konvertieren bzw. Umwandeln des Fotostroms des Fotoempfängerelements erhalten wird, an demselben Zeitpunkt gehalten und verglichen werden, und es kann daher eine Variation bzw. Änderung in dem Ausgangssignal verhindert werden. 8 illustriert eine andere beispielhafte Konfiguration einer Signalverarbeitungsschaltung, welche einen Fotostrom eines Fotoempfängerelements in ein Spannungssignal umwandelt und das Spannungssignal be- bzw. verarbeitet. Eine Signalverarbeitungsschaltung 700, welche in 8 gezeigt ist, weist eine Konfiguration auf, in welcher eine Abtast- und Halteschaltung 66 zu der oben beschriebenen Signalverarbeitungsschaltung 600 hinzugefügt ist.
  • Die Abtast- und Halteschaltung 66 hält die Bezugsspannung REF, welche von der Bezugsspannungs-Generatorschaltung 61 ausgegeben wird, in Antwort auf ein Abtast- und Haltesignal. Wie dies in 8 gezeigt ist, beinhaltet die Abtast- und Halteschaltung 66 einen Operationsverstärker A66, einen Kondensator C63 und einen Schalter SW2. Der Schalter SW2 ist bzw. wird zwischen einem Ausgangsanschluss der Bezugsspannungs-Generatorschaltung 61 (d.h. dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A61) und einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A66 eingesetzt. Der Schalter SW2 ist konfiguriert, um zu einem Öffnen und Schließen in Antwort auf das Abtast- und Haltesignal SH fähig zu sein. Ein Ende des Kondensators C63 ist zwischen dem Schalter SW2 und dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A66 angeschlossen. Ein anderes Ende des Kondensators C63 ist mit der Erde GND verbunden. Ein invertierender Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A66 sind als Spannungsfolger angeschlossen bzw. verbunden, und eine Bezugsspannung REFH, bei welcher die Bezugsspannung REF gehalten ist bzw. wird, wird von dem Ausgangsanschluss zu einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss der Verstärkerschaltung 64 ausgegeben.
  • Als nächstes werden Vorgänge bzw. Betätigungen der Signalverarbeitungsschaltung 700 beschrieben. Vor der Zeit T0 ist das Niveau des Abtast- und Haltesignals SH HOCH, und der Schalter SW1 der Abtast- und Halteschaltung 63 und der Schalter SW2 der Abtast- und Halteschaltung 66 sind geschlossen. Demgemäß wird die Spannung Viva zu der Abtast- und Halteschaltung 63 eingegeben und es wird die Bezugsspannung REF zu der Abtast- und Halteschaltung 66 eingegeben.
  • Dann werden zu der Zeit T0, wenn das Niveau des Abtast- und Haltesignals SH von HOCH auf TIEF übergeht, der Schalter SW1 der Abtast- und Halteschaltung 63 und der Schalter SW2 der Abtast- und Halteschaltung 66 geöffnet. Zu dieser Zeit bzw. ab diesem Punkt hält die Abtast- und Halteschaltung 63 die Spannung Viva zu der Zeit T0 (Viva(T0) = VH), und die Abtast- und Halteschaltung 66 hält eine Bezugsspannung REFH zu der Zeit T0.
  • An diesem Punkt wird die Spannung Viva, welche durch die Strom/Spannungs-Konverterschaltung 62 ausgegeben wird, überprüft. Das Spannungssignal VH zu der Zeit (T0) wird durch die folgende Formel [3] ausgedrückt. VH = Ipda ⋅ R 1 + REFH
    Figure DE102017010627A1_0003
  • Zusätzlich wird das Ausgangssignal VOUT der Verstärkerschaltung 64 nach dem Abtasten und Halten durch die folgende Formel [4] ausgedrückt, wobei die Verstärkung als G bezeichnet ist. VOUT = G ⋅ ( VH − REFH ) + REFH
    Figure DE102017010627A1_0004
  • Wie dies durch die Formel [4] ausgedrückt ist bzw. wird, weisen die Bezugsspannung REF und die Bezugsspannung REFH, welche durch die Abtast- und Halteschaltung 66 ausgegeben wird, einen identischen Wert auf, welcher zum selben Zeitpunkt abgetastet wird. Demgemäß kann, selbst wenn die Bezugsspannung REF zu der oder nach der Zeit T0 variiert, die Verstärkerschaltung 64 ein konstantes Ausgangssignal VOUT ausgeben, ohne durch eine Änderung in der Bezugsspannung REF beeinflusst zu sein bzw. zu werden.
  • Obwohl ein Effekt einer Änderung in der Stromversorgungsspannung oder der Bezugsspannung durch ein Verwenden von zwei Abtastschaltungen verhindert werden kann, wie dies oben beschrieben ist, verwendet die Abtast- und Halteschaltung einen Operationsverstärker oder dgl., welcher eine relativ große Schaltkreisgröße aufweist, und es ist daher ein Gegenstand bzw. Problem, dass die Größe der Signalverarbeitungsschaltung ansteigt.
  • In ähnlicher Weise wird, ähnlich zu dem Fall der Signalverarbeitungsschaltung 600, um eine Positionsdetektion mit einer Codiereinrichtung durchzuführen, das Ausgangssignal VOUT, welches von der Signalverarbeitungsschaltung 700 ausgegeben wird, in einer arithmetischen Operation verwendet, welche mit einer anderen Vorrichtung einer arithmetischen Operation ausgeführt wird. Jedoch kann während der arithmetischen Operation das Ausgangssignal VOUT beispielsweise mit der Bezugsspannung REF verglichen werden. An diesem Punkt ist es, obwohl das Ausgangssignal VOUT nicht durch eine Änderung in der Bezugsspannung REF beeinflusst wird, denkbar, dass die Bezugsspannung REF (mit welcher das Ausgangssignal VOUT durch die andere Vorrichtung einer arithmetischen Operation verglichen wird) von dem Wert zur Zeit T0 aufgrund einer Änderung in der Stromversorgungsspannung variiert. In einem derartigen Fall kann ein Resultat eines Vergleichens des Ausgangssignals VOUT mit der Bezugsspannung REF durch die Änderung in der Bezugsspannung REF beeinflusst sein bzw. werden. Zusätzlich kann in einem Fall, wo das Ausgangssignal in ein digitales Signal durch einen externen Analog/Digital (AD) Konverter konvertiert bzw. umgewandelt wird, die Stromversorgungsspannung als die Bezugsspannung bezeichnet werden. Als ein Resultat kann es einen Effekt von einer Änderung in der Stromversorgungsspannung geben. Wie dies oben erwähnt bzw. festgehalten ist, variiert selbst in einer Konfiguration gemäß den Vier-Phasen-Signalen, obwohl die Ausgangsspannung für jede Phase konstant gemacht werden kann, die Bezugsspannung REF (mit welcher die Ausgangsspannung während der arithmetischen Operation verglichen wird), und es ist daher eine Reduktion in einer Genauigkeit einer Positionsdetektion aufgrund von Unterschieden in dem Zeitpunkt der arithmetischen Operation unvermeidbar.
  • Unter Berücksichtigung des Obigen ist verständlich, dass in einem Fall, wo ein ausgegebenes bzw. Ausgangssignal einer Signalverarbeitungsschaltung durch eine andere Vorrichtung einer arithmetischen Operation oder dgl. verwendet wird, das Ausgangssignal der Signalverarbeitungsschaltung vorzugsweise in Übereinstimmung mit einer Änderung in einer Stromversorgungsspannung oder einer Bezugsspannung variiert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Umstände entwickelt, und es erzielt bzw. erreicht die vorliegende Erfindung eine hoch genaue Positionsdetektion in einer optischen Codiereinrichtung, unabhängig von einer Änderung in einer Stromversorgungsspannung, durch eine einfache Konfiguration.
  • Gemäß der Erfindung wird dieser Gegenstand gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Besondere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Eine Codiereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Lichtquelle, eine Skala, welche Licht von der Lichtquelle empfängt, einen Fotoempfänger, welcher das Licht von der Skala empfängt bzw. erhält und welcher ein Signal entsprechend dem empfangenen Licht ausgibt, und eine Signalverarbeitungsschaltung, welche eine Positionsbeziehung zwischen dem Fotoempfänger und der Skala in Übereinstimmung mit dem Signal von dem Fotoempfänger berechnet. Die Signalverarbeitungsschaltung beinhaltet eine Bezugsspannungs-Generatorschaltung, eine Strom/Spannungs-Konverterschaltung, eine Abtast- und Halteschaltung und eine Verstärkerschaltung. Die Bezugsspannungs-Generatorschaltung erzeugt bzw. generiert eine Referenz- bzw. Bezugsspannung entsprechend einer Stromversorgungsspannung. Die Strom/Spannungs-Konverterschaltung konvertiert einen Fotostrom, welcher durch ein Fotoempfängerelement ausgegeben wird, in eine Spannung und gibt ein Spannungssignal aus, welches durch ein Addieren der umgewandelten bzw. konvertierten Spannung und der Bezugsspannung erhalten wird. Die Abtast- und Halteschaltung hält eine Spannung eines ersten Kondensators in Antwort auf ein Abtast- und Haltesignal, wobei der erste Kondensator das Spannungssignal, welches von der Strom/Spannungs-Konverterschaltung ausgegeben wird, an einem Ende eingegeben und die Bezugsspannung an einem anderen Ende eingegeben aufweist, wobei die Spannung des ersten Kondensators eine Spannung an einem Ende auf einer Seite ist, wo das Spannungssignal eingegeben wird. Die Verstärkerschaltung gibt ein Ausgangssignal aus, wo die Spannung, welche durch die Abtast- und Halteschaltung gehalten wird, mit der Bezugsspannung als ein Bezug bzw. eine Referenz verstärkt wird.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform beinhaltet die Abtast- und Halteschaltung: einen Schalter, wobei an einem Ende davon das Spannungssignal, welches von der Strom/Spannungs-Konverterschaltung ausgegeben wird, eingegeben wird, wobei der Schalter synchron mit dem Abtast- und Haltesignal öffnet und schließt; und einen ersten Operationsverstärker, wo ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss verbunden sind, und ein anderer Eingangsanschluss mit einem anderen Ende des Schalters und mit einem Ende des ersten Kondensators verbunden ist. Eine Spannung des Ausgangsanschlusses des ersten Operationsverstärkers, wenn der Schalter offen ist, wird als die gehaltene bzw. Haltespannung ausgegeben.
  • Insbesondere beinhaltet die Strom/Spannungs-Konverterschaltung: einen zweiten Operationsverstärker, wo die Bezugsspannung an einem Eingangsanschluss eingegeben wird, ein anderer Eingangsanschluss mit einem Ende des Fotoempfängerelements verbunden ist und das Spannungssignal von einem Ausgangsanschluss ausgegeben wird; und einen zweiten Kondensator und einen ersten Widerstand, welche parallel zwischen dem Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers, welcher mit dem Fotoempfängerelement verbunden ist, und dem Ausgangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers verbunden bzw. angeschlossen sind. Die Verstärkerschaltung beinhaltet: einen zweiten Widerstand, welcher ein Ende mit dem Ausgangsanschluss des ersten Operationsverstärkers verbunden aufweist; einen dritten Operationsverstärker, wo die Bezugsspannung an einem Eingangsanschluss eingegeben wird und das Ausgangssignal von einem Ausgangsanschluss ausgegeben wird; und einen dritten Widerstand, welcher ein Ende mit dem Ausgangsanschluss des dritten Operationsverstärkers verbunden aufweist. Ein anderer Eingangsanschluss des dritten Operationsverstärkers ist mit einem anderen Ende des zweiten Widerstands und einem anderen Ende des dritten Widerstands verbunden.
  • Weiters beinhaltet insbesondere die Bezugsspannungs-Generatorschaltung einen vierten Widerstand, welcher die Stromversorgungsspannung an einem Ende eingegeben aufweist; einen fünften Widerstand, welcher eine fixierte Spannung aufweist, welche geringer als die Stromversorgungsspannung ist, welche an einem Ende eingegeben wird; und einen vierten Operationsverstärker, welcher einen Eingangsanschluss mit einem anderen Ende des vierten Widerstands und einem anderen Ende des fünften Widerstands verbunden aufweist, einen anderen Eingangsanschluss mit einem Ausgangsanschluss verbunden aufweist und die Bezugs- bzw. Referenzspannung von dem Ausgangsanschluss ausgibt.
  • Eine Signalverarbeitungsschaltung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Bezugsspannungs-Generatorschaltung, eine Strom/Spannungs-Konverterschaltung, eine Abtast- und Halteschaltung und eine Verstärkerschaltung. Die Bezugsspannungs-Generatorschaltung generiert bzw. erzeugt eine Bezugsspannung entsprechend einer Stromversorgungsspannung. Die Strom/Spannungs-Konverterschaltung konvertiert einen Fotostrom, welcher durch ein Fotoempfängerelement ausgegeben wird, in eine Spannung und gibt ein Spannungssignal aus, welches durch ein Addieren der umgewandelten bzw. konvertierten Spannung und der Bezugsspannung erhalten wird. Die Abtast- und Halteschaltung hält eine Spannung eines ersten Kondensators in Antwort auf ein Abtast- und Haltesignal, wobei der erste Kondensator das Spannungssignal, welches von der Strom/Spannungs-Konverterschaltung ausgegeben wird, an einem Ende eingegeben und die Bezugsspannung an einem anderen Ende eingegeben aufweist, wobei die Spannung des ersten Kondensators eine Spannung an einem Ende auf einer Seite ist, wo das Spannungssignal eingegeben wird. Die Verstärkerschaltung gibt ein Ausgangssignal aus, wo die Spannung, welche durch die Abtast- und Halteschaltung gehalten wird, mit der Bezugsspannung als ein Bezug bzw. eine Referenz verstärkt wird.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform beinhaltet die Abtast- und Halteschaltung: einen Schalter, wobei an einem Ende davon das Spannungssignal, welches von der Strom/Spannungs-Konverterschaltung ausgegeben wird, eingegeben wird, wobei der Schalter synchron mit dem Abtast- und Haltesignal öffnet und schließt; und einen ersten Operationsverstärker, wo ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss verbunden sind, und ein anderer Eingangsanschluss mit einem anderen Ende des Schalters und mit einem Ende des ersten Kondensators verbunden ist. Eine Spannung des Ausgangsanschlusses des ersten Operationsverstärkers, wenn der Schalter offen ist, wird als die gehaltene bzw. Haltespannung ausgegeben.
  • Insbesondere beinhaltet die Strom/Spannungs-Konverterschaltung: einen zweiten Operationsverstärker, wo die Bezugsspannung an einem Eingangsanschluss eingegeben wird, ein anderer Eingangsanschluss mit einem Ende des Fotoempfängerelements verbunden ist und das Spannungssignal von einem Ausgangsanschluss ausgegeben wird; und einen zweiten Kondensator und einen ersten Widerstand, welche parallel zwischen dem Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers, welcher mit dem Fotoempfängerelement verbunden ist, und dem Ausgangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers verbunden bzw. angeschlossen sind. Die Verstärkerschaltung beinhaltet: einen zweiten Widerstand, welcher ein Ende mit dem Ausgangsanschluss des ersten Operationsverstärkers verbunden aufweist; einen dritten Operationsverstärker, wo die Bezugsspannung an einem Eingangsanschluss eingegeben wird und das Ausgangssignal von einem Ausgangsanschluss ausgegeben wird; und einen dritten Widerstand, welcher ein Ende mit dem Ausgangsanschluss des dritten Operationsverstärkers verbunden aufweist. Ein anderer Eingangsanschluss des dritten Operationsverstärkers ist mit einem anderen Ende des zweiten Widerstands und einem anderen Ende des dritten Widerstands verbunden.
  • Weiters beinhaltet insbesondere die Bezugsspannungs-Generatorschaltung einen vierten Widerstand, welcher die Stromversorgungsspannung an einem Ende eingegeben aufweist; einen fünften Widerstand, welcher eine fixierte Spannung aufweist, welche geringer als die Stromversorgungsspannung ist, welche an einem Ende eingegeben wird; und einen vierten Operationsverstärker, welcher einen Eingangsanschluss mit einem anderen Ende des vierten Widerstands und einem anderen Ende des fünften Widerstands verbunden aufweist, einen anderen Eingangsanschluss mit einem Ausgangsanschluss verbunden aufweist und die Bezugs- bzw. Bezugsspannung von dem Ausgangsanschluss ausgibt.
  • Gemäß dem Obigen kann eine hoch genaue Positionsdetektion in einer optischen Codiereinrichtung, unabhängig von einer Änderung in einer Stromversorgungsspannung, durch eine einfache Konfiguration erzielt bzw. erhalten werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung und die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben. Auf die beigeschlossenen Zeichnungen wird nur Bezug genommen, um ein Verständnis zu erleichtern, und sie dienen nicht für ein Beschränken der vorliegenden Erfindung. Die obigen und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei einer Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen und aus den beigeschlossenen Zeichnungen deutlicher ersichtlich werden. Es sollte verstanden werden, dass, selbst obwohl Ausführungsformen getrennt beschrieben werden, einzelne Merkmale davon zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung wird weiters in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die angemerkte Vielzahl von Zeichnungen anhand von nicht-beschränkenden Beispielen von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen darstellen, und wobei:
    • 1 eine Vorderansicht ist, welche schematisch eine Konfiguration einer Messuhr bzw. -anzeige illustriert, welche eine optische Codiereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform enthält;
    • 2 ein Abwicklungsplan ist, welcher eine schematische Konfiguration der optischen Codiereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
    • 3 eine Konfiguration eines Musters einer absoluten Skala und eines Signaldetektors illustriert;
    • 4 ein Blockdiagramm ist, welches schematisch eine Konfiguration einer Signalverarbeitungsschaltung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
    • 5 ein Schaltkreis- bzw. Schaltungsdiagramm ist, welches weitere Details einer Konfiguration der Signalverarbeitungsschaltung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
    • 6 ein Zeitdiagramm ist, welches Vorgänge der Signalverarbeitungsschaltung gemäß der ersten Ausführungsform illustriert;
    • 7 eine beispielhafte Konfiguration einer Signalverarbeitungsvorrichtung illustriert, welche einen Fotostrom eines Fotoempfängerelements in ein Spannungssignal umwandelt und das Spannungssignal be- bzw. verarbeitet; und
    • 8 eine andere beispielhafte Konfiguration einer Signalverarbeitungsschaltung illustriert, welche einen Fotostrom eines Fotoempfängerelements in ein Spannungssignal umwandelt bzw. konvertiert und das Spannungssignal bearbeitet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die hierin gezeigten Einzelheiten sind nur beispielhaft und dienen für Zwecke einer illustrativen Diskussion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden aus dem Grund eines Bereitstellens davon präsentiert, wovon angenommen wird, dass es die nützlichste und am einfachsten verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptuellen Aspekte der vorliegenden Erfindung ist. In diesem Hinblick wird kein Versuch gemacht, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung in größerem Detail zu zeigen, als dies für das fundamentale Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig ist, wobei die Beschreibung mit den Zeichnungen für Fachleute ersichtlich macht, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis verkörpert werden können.
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Idente Bezugszeichen werden identen Elementen in jeder der Vielzahl von Zeichnungen zugeordnet und es werden wiederholende Beschreibungen erforderlichenfalls weggelassen.
  • Erste Ausführungsform
  • Eine optische Codiereinrichtung gemäß einer ersten besonderen Ausführungsform wird beschrieben. 1 ist eine Vorderansicht, welche schematisch eine Konfiguration einer Messuhr 101 illustriert, welche die optische Codiereinrichtung gemäß der ersten besonderen Ausführungsform verkörpert bzw. enthält. Die Messuhr 101 beinhaltet einen Hauptkörper 102, eine Anzeige 103, einen Betätigungsknopf 104, einen Schaft 105, eine Spindel 106, einen Taster- bzw. Abtastkopf 107 und/oder eine Ausgangsöffnung 108.
  • Der Hauptkörper 102 weist eine im Wesentlichen abgerundete Säulenform bzw. -gestalt auf, wo die Höhe in der vertikalen Richtung der Zeichnungsebene von 1 geringer als die Breite in der horizontalen Richtung der Zeichnungsebene von 1 ist. Die Anzeige 103, welche beispielsweise einen gemessenen Wert anzeigt, ist auf einer Oberfläche des Hauptkörpers 102 vorgesehen.
  • Der Schaft 105 weist insbesondere eine im Wesentlichen zylindrische Form bzw. Gestalt auf und ist vorgesehen, um von einer äußeren Kante bzw. einem äußeren Rand des Hauptkörpers 102 vorzuragen.
  • Die Spindel bzw. der Zapfen 106 ist insbesondere ein im Wesentlichen zylindrisches Glied, wird durch den Schaft 105 eingesetzt und/oder ist bzw. wird abgestützt, um fähig zu sein, im Wesentlichen in einer Längsrichtung des Schafts 105 zu gleiten. Der Abtast- bzw. Fühlerkopf 107, welcher einen Kontakt mit einem gemessenen Objekt bzw. Gegenstand herstellt oder herstellen kann, ist mit einem vordersten Ende der Spindel 106 verbunden, welche von dem Schaft 105 vorragt.
  • Ein Verlagerungsausmaß-Detektor (nicht gezeigt in den Zeichnungen), welcher ein Ausmaß einer Verlagerung bzw. Verschiebung der Spindel 106 detektiert, ist im Inneren des Hauptkörpers 102 vorgesehen. Um das Ausmaß einer Verlagerung zu detektieren, beinhaltet der Verlagerungsausmaß-Detektor eine optische Codiereinrichtung 10 (unten beschrieben), und unter Verwendung der optischen Codiereinrichtung 10 wird das Ausmaß einer Verlagerung der Spindel 106 insbesondere in einem fixierten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Zyklus detektiert und/oder zu der Anzeige 103 ausgegeben. Die Anzeige 103 ist konfiguriert, um zu einem Anzeigen von Messresultaten fähig zu sein, welche von dem Verlagerungsausmaß-Detektor ausgegeben werden.
  • Der Betätigungsknopf 104 wird verwendet oder kann verwendet werden, um die Messresultate rückzusetzen, welche auf der Anzeige 103 angezeigt werden, und/oder einen Anzeigebereich umzuschalten oder dgl. In diesem Beispiel sind drei Betätigungsknöpfe 104 vorgesehen, wobei jedoch die Anzahl von Betätigungsknöpfen 104 nicht darauf beschränkt bzw. begrenzt ist.
  • Die Ausgangsöffnung bzw. der Ausgangsport 108 ist konfiguriert, um eine Verbindung bzw. einen Anschluss einer externen Vorrichtung zu ermöglichen, und kann beispielsweise Messresultate und/oder entsprechende Signale an eine Außenumgebung ausgeben.
  • Die optische Codiereinrichtung 10 gemäß der ersten besonderen Ausführungsform wird als nächstes beschrieben. In der vorliegenden besonderen Ausführungsform ist die optische Codiereinrichtung 10 insbesondere als eine absolute optische Codiereinrichtung konfiguriert, welche ein Dual-Modulations-Skalierungs-Verfolgungsmuster (nachfolgend als ein DMST Muster bezeichnet) verwendet. 2 ist ein Abwicklungsplan, welcher eine schematische Konfiguration der optischen Codiereinrichtung 10 gemäß der ersten besonderen Ausführungsform illustriert. Wie dies in 2 gezeigt ist, beinhaltet die optische Codiereinrichtung 10 eine Beleuchtungseinrichtung 20, eine Skala bzw. Skalierung 21 und/oder einen Signaldetektor 23.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 20 und der Signaldetektor 23 sind insbesondere angeordnet, um fixierte (vorbestimmte oder vorbestimmbare) relative Positionen aufzuweisen. Der Signaldetektor 23 und die Beleuchtungseinrichtung 20 sind konfiguriert, um zu einer relativen Verschiebung bzw. Verlagerung relativ zu der Skala 21, im Wesentlichen entlang einer Messrichtung (X-Achsen Richtung in 2) fähig zu sein, welche insbesondere eine Länge oder longitudinale Richtung der Skala 21 ist. Die Skala 21 ist mit einem Muster 22 einer absoluten Skala versehen, welches bei einer Positionsdetektion verwendet wird. Wenn die Beleuchtungseinrichtung 20 Licht auf das Muster 22 der absoluten Skala abgibt oder emittiert, wird Interferenzlicht erzeugt bzw. generiert. Durch ein Detektieren einer Änderung in der Messrichtung des Interferenzlichts kann der Signaldetektor 23 eine Positionsbeziehung zwischen der Skala 21 und dem Signaldetektor 23 detektieren.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 20 ist als eine Komponente konfiguriert bzw. aufgebaut, welche die Skala 21 mit einer sichtbaren und/oder nicht-sichtbaren Wellenlänge bestrahlt bzw. beleuchtet. Die Beleuchtungseinrichtung 20 beinhaltet beispielsweise eine Lichtquelle 11, eine Linse 13 und/oder ein Lichtquellengitter 14. Die Lichtquelle 11 ist konfiguriert, um zu einem Emittieren von Licht einer sichtbaren und/oder nicht-sichtbaren Wellenlänge fähig zu sein. Die Lichtquelle 11 ist mit einer Signalverarbeitungsschaltung 25 verbunden, welche unten beschrieben ist, und verhält sich insbesondere als eine Lichtquelle, welche intermittierend Licht in einem fixierten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Zyklus aussendet. Licht 30, welches von der Lichtquelle 11 ausgesandt oder emittiert wird, ist bzw. wird entweder teilweise oder vollständig in parallele Lichtstrahlen durch die Linse 13 konvertiert bzw. umgewandelt, um eine ausreichende Strahlfläche für ein Beleuchten einer bestimmten (vorbestimmten oder vorbestimmbaren) Region der Skala 21 aufzuweisen. Das Lichtquellengitter 14 gibt insbesondere die parallelen Lichtstrahlen von der Linse 13 in eine einheitliche bzw. gleichmäßige Beleuchtungsstärke in der Messrichtung ab, wonach die parallelen Lichtstrahlen die Skala 21 erreichen. In einem Fall, wo eine Beleuchtungsverteilung der parallelen Lichtstrahlen von der Linse 13 ausreichend gleichmäßig ist, kann eine Beleuchtungseinrichtung, welche nicht das Lichtquellengitter 14 aufweist, vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt werden.
  • Die Skala 21 beinhaltet insbesondere das absolute Skalenmuster 22 bzw. Muster einer absoluten Skala. Das absolute Skalenmuster 22 ist bzw. wird insbesondere aufgebaut aus einem bzw. konfiguriert durch ein Muster TINC einer inkrementellen Spur, ein Muster TABS1 einer absoluten Spur und/oder ein Muster TABS2 einer absoluten Spur. Das oben genannte DMST Muster kann als das Muster TABS1 einer absoluten Spur und als das Muster TABS2 einer absoluten Spur verwendet werden.
  • Die Ebene der Skala 21, auf welcher das Muster 22 einer absoluten Skala im Wesentlichen ausgebildet ist, ist die Ebene parallel zu der X-Richtung (Messrichtung) und Y-Richtung (normal auf die X-Richtung). In 2 wird die Messrichtung mit einem Bezugszeichen MA bezeichnet. Zusätzlich ist bzw. wird in 1 die Richtung normal auf die Ebene der Skala 21, auf welcher das Muster 22 der absoluten Skala bzw. absolute Skalenmuster ausgebildet ist, d.h. die X-Y Ebene, als die Z-Richtung bezeichnet.
  • Der Signaldetektor 23 beinhaltet insbesondere eine Detektorspur 24 und/oder die Signalbe- bzw. -verarbeitungsschaltung 25. Der Signaldetektor 23 kann beispielsweise als eine einzige integrierte Schaltung eines komplementären Metalloxid-Halbleiters (CMOS) konfiguriert sein. Die Detektorspur 24 beinhaltet insbesondere drei Detektorspuren DINC, DABS1 und DABS2. Die Detektorspuren DINC, DABS1 und DABS2 sind angeordnet, um gemustertes Licht von dem Muster TINC der inkrementellen Spur, dem Muster TABS1 der absoluten Spur und dem Muster TABS2 der absoluten Spur zu erhalten bzw. zu empfangen. Die Signalverarbeitungseinrichtung 25 ist als eine Schaltung bzw. ein Schaltkreis konfiguriert, welche(r) ein Signal be- bzw. verarbeitet, welches Detektionsresultate der Detektorspur 24 anzeigt.
  • Wie dies oben erwähnt ist, wird das Licht 30, welches von der Lichtquelle 11 ausgesandt wird, zu im Wesentlichen parallelen Lichtstrahlen durch die Linse 13 konvertiert bzw. umgewandelt. In 2 sind drei optische Pfade bzw. Wege 31, 32 und 33 des Lichts 30 schematisch illustriert. Der optische Pfad 31 ist ein repräsentativer zentraler optischer Pfad, welcher Licht beinhaltet, welcher das Muster TINC der inkrementellen Spur bzw. das inkrementelle Spurmuster beleuchtet. Die optischen Pfade 32 und 33 sind repräsentative optische Pfade, welche Licht beinhalten, welches jeweils die Muster TABS2 und TABS1 der absoluten Spur bzw. die absoluten Spurmuster beleuchtet.
  • In einem Fall, wo das Lichtquellengitter 14 verwendet wird, weist das Lichtquellengitter 14 eine Gitterstruktur auf, welche Öffnungen enthält, wo das Licht um den repräsentativen optischen Pfad 31 bei dem Raster bzw. Abstand des Musters TINC der inkrementellen Spur oder bei einem Raster angeordnet ist, welcher hauptsächlich bzw. im Wesentlichen der Wellenlänge entspricht. Die parallelen Lichtstrahlen von der Linse 13 treten durch die Gitterstruktur des Lichtquellengitters 14 hindurch und treffen auf das Muster TINC der inkrementellen Spur entsprechend einem Vorgang, welcher als das selbst-abbildende Beleuchtungsprinzip bekannt ist.
  • Wenn das Muster TINC der inkrementellen Spur beleuchtet wird, wird ein räumlich moduliertes Lichtmuster (beispielsweise Licht in einem Interferenzstreifen für den Hauptanteil von gebeugtem Licht) in Richtung zu der Detektorspur DINC des Signaldetektors 23 ausgegeben. Beispielsweise ist, wenn die Spur eine Spurwellenlänge von etwa 8 µm oder weniger aufweist, das Muster TINC der inkrementellen Spur derart konfiguriert, dass der Hauptanteil von gebeugtem Licht (beispielsweise ±1-dimensional gebeugtes Licht) einen Interferenzstreifen auf der Detektorspur DINC erzeugt bzw. generiert. Zusätzlich ist, wenn die Spur eine Spurwellenlänge von etwa beispielsweise 8 bis 40 µm aufweist, das Muster TINC der inkrementellen Spur derart konfiguriert, dass verschiedenes gebeugtes Licht aufeinander wirkt und ein Selbstbild (beispielsweise ein Talbot-Bild oder Fresnel-Bild) auf der Ebene der Detektorspur DINC erzeugt wird.
  • Die Muster TABS2 und TABS1 der absoluten Spur sind derart konfiguriert, um ein Bild (beispielsweise ein verschwommenes oder nicht-verschwommenes Bild) zu erzeugen, welches jeweils auf die Detektorspuren DABS2 und DABS1 projiziert wird. Wenn das Muster TABS1 der absoluten Spur beleuchtet wird, wird ein räumlich moduliertes Lichtmuster (beispielsweise ein gemustertes Licht entsprechend dem Muster TABS1 der absoluten Spur) in Richtung zu der Detektorspur DABS1 des Signaldetektors 23 ausgegeben. Wenn das Muster TABS2 der absoluten Spur beleuchtet wird, wird ein räumlich moduliertes Lichtmuster (beispielsweise ein gemustertes Licht entsprechend dem Muster TABS2 der absoluten Spur) in Richtung zu der Detektorspur DABS2 des Signaldetektors 23 ausgegeben.
  • Das Muster des räumlich modulierten Lichts bzw. räumlich modulierte Lichtmuster verschiebt sich gemeinsam mit der Skala 21. Um ein gewünschtes Detektionssignal mit jeder der Detektorspuren DINC, DABS1 und DABS2 zu erhalten, werden mehrere Lichtdetektorregionen beispielsweise derart angeordnet, dass das Muster des räumlich modulierten Lichts räumlich gefiltert und/oder detektiert werden kann. Die Mehrzahl von Detektorregionen kann konfiguriert sein, indem die Mehrzahl von Lichtdetektoren in der Messrichtung angeordnet wird, und/oder kann erzielt werden, indem bewirkt wird, dass Licht auf einen Lichtdetektor, welcher einen großen Oberflächenbereich aufweist, durch eine räumliche Filtermaske auftrifft, welche mit einer Mehrzahl von Öffnungen in der Messrichtung versehen ist.
  • Die Konfigurationen der Spurmuster, welche in 2 dargestellt sind, sind lediglich beispielhaft, und solange das Muster durch die Detektorspur detektiert werden kann, können selbstverständlich andere Konfigurationen und Anordnungen verwendet bzw. eingesetzt werden.
  • Als nächstes folgt eine detailliertere Beschreibung des absoluten Skalenmusters bzw. Musters 22 der absoluten Skala und des Signaldetektors 23. 3 illustriert die Konfigurationen des absoluten Skalenmusters 22 und des Signaldetektors 23. Um die Beschreibung zu erleichtern, sind in 3 der Signaldetektor 23 und das absolute Skalenmuster 22 nebeneinander dargestellt, wobei die X-Y Ebene entlang der Z-Richtung betrachtet wird.
  • In 3 ist die räumliche Wellenlänge des absoluten Spurmusters bzw. Musters TABS1 der absoluten Spur L1 und es ist die räumliche Wellenlänge des absoluten Spurmusters bzw. Musters TABS2 der absoluten Spur L2. Das Muster TABS1 der absoluten Spur und das Muster TABS2 der absoluten Spur sind mit einem Muster versehen, welches wenigstens teilweise transparent für ein Lichtmuster ist (oder dieses reflektiert), welches in der Intensität räumlich moduliert ist. Ein derartiges Muster ist derart konfiguriert bzw. aufgebaut, dass sich eine Breite in Y-Richtung (Querschnittsabmessung) als eine Funktion einer Position entlang der Messrichtung MA (X-Richtung) ändert.
  • Jede der Detektorspuren DINC, DABS1 und DABS2 weist eine Mehrzahl von Lichtdetektoren auf, welche insbesondere angeordnet sind, um beispielsweise einen Phasenverschiebungs-Detektor zu konfigurieren bzw. aufzubauen. In diesem Beispiel weist jede der Detektorspuren vier benachbarte Detektorelemente auf, welche an im Wesentlichen gleichen Intervallen bzw. Abständen angeordnet sind, um ein räumliches Filter zu erzeugen, welches vier räumliche Phasen (spezifisch 0°, 90°, 180° und 270°) des erhaltenen bzw. empfangenen räumlich modulierten Lichtmusters detektiert. Eine Mehrzahl von Gruppen von vier benachbarten Detektorelementen, welche auf diese Weise angeordnet sind, wird zur Verfügung gestellt, und es werden, wie dies in 3 gezeigt ist, Signale von der Mehrzahl von Gruppen und assoziiert mit jeder der räumlichen Phasen aufaddiert. Die gesamten Signale werden unter Verwendung von vier Symbolen angezeigt: A (0°), B (90°), A- (180°) und B-(270°). Spezifisch werden die vier Phasenverschiebungs-Signale entsprechend der Detektorspur DINC als Signale Ainc, Binc, A-inc und B-inc bezeichnet. In ähnlicher Weise werden die vier Phasenverschiebungs-Signale der Detektorspur DABS1 als Signale Aabs1, Babs1, A-abs1 und B-abs1 bezeichnet, und es werden die vier Phasenverschiebungs-Signale der Detektorspur DABS2 als Signale B-abs2, A-abs2, Babs2 und Aabs2 bezeichnet.
  • Die Phasenverschiebungs-Signale werden be- bzw. verarbeitet oder können bearbeitet werden, um eine Position einer räumlichen Phase bzw. räumliche Phasenposition von jeder Spur innerhalb einer gegenwärtigen lokalen Wellenlänge der entsprechenden Skalenspur zu bestimmen. Insbesondere werden, wenn wenigstens eines der Muster TABS1 der absoluten Spur und des Musters TABS2 der absoluten Spur ein DMST Muster ist, welches ein charakteristisches Verleihen eines räumlich modulierten Lichtmusters beinhaltet, welches eine Intensitätsmodulations-Komponente enthält, Signale erhalten, welche den vier räumlichen Phasen (d.h. 0°, 90°, 180° und 270°) der Intensitätsmodulations-Komponente entsprechen.
  • Durch ein Durchführen eines Signalbe- bzw. -verarbeitens ähnlich zu demjenigen von beispielsweise dem Japanischen Patent Nr. 5,771,070 an den Phasenverschiebungs-Signalen, welche von dem Muster TABS1 der absoluten Spur (Wellenlänge L1) und dem Muster TABS2 der absoluten Spur (Wellenlänge L2) abgeleitet sind bzw. werden, kann ein zusammengesetztes Wellenlängen-Positionssignal erhalten werden, welches periodisch durch eine zusammengesetzte Wellenlänge S variiert. S = L 1 × L 2 / | L 1 − L 2 |
    Figure DE102017010627A1_0005
  • Ebenso kann, wiederum ähnlich zu dem Japanischen Patent Nr. 5,771,070 ein Positionssignal eines breiten Bereichs erhalten werden, welches eine Änderung zeigt, welche eine längere Periodizität als die zusammengesetzte Wellenlänge S aufweist oder welche sanfter ist als diese. Unter Berücksichtigung des Obigen kann durch ein Kombinieren des Positionssignals des breiten Bereichs bzw. Weitbereichs-Positionssignals und des Signals der zusammengesetzten Wellenlänge eine absolute Position exakt gemessen werden.
  • In einem Beispiel kann die gesamte Breite des Musters 22 der absoluten Skala auf ungefähr 3,0 mm oder geringer eingestellt bzw. festgelegt werden. Die Wellenlänge L2 des Musters TABS2 der absoluten Spur kann auf L2 = 720 µm festgelegt werden, und die Wellenlänge L1 des Musters TABS1 der absoluten Spur kann auf L1 = 700 µm festgelegt werden. Die Wellenlänge des Musters TINC der inkrementellen Spur kann auf 20 µm festgelegt werden. Gemäß dem Japanischen Patent Nr. 5,771,070 kann derart eine zusammengesetzte Wellenlänge von ungefähr 25,2 mm erhalten werden. Die Konfigurationen und Abmessungen, welche in dem vorangehenden Fall gegeben werden, sind lediglich beispielhaft, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beschränkt bzw. begrenzt.
  • Als nächstes wird eine Beschreibung einer Signalverarbeitungsschaltung 100 gemäß der ersten besonderen Ausführungsform gegeben. Die Signalverarbeitungsschaltung 100 entspricht im Wesentlichen der oben beschriebenen Signalverarbeitungsschaltung 25, und hierin fokussiert sich die Beschreibung auf einen Abschnitt der Signalverarbeitungsschaltung 100, welcher ein Spannungssignal ausgibt, welches auf einem Fotostrom eines Fotoempfängerelements basiert. Mit anderen Worten ist die Konfiguration der Signalverarbeitungsschaltung nicht auf die Konfiguration in der folgenden Beschreibung beschränkt, und andere Schaltungen bzw. Schaltkreise oder dgl. können zur Verfügung gestellt werden, welche verwendet werden, um eine Positionsdetektion in einer Codiereinrichtung durchzuführen.
  • 4 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch eine Konfiguration der Signalverarbeitungsschaltung 100 gemäß der ersten besonderen Ausführungsform illustriert. 5 ist ein Schaltungsdiagramm, welches weitere Details der Konfiguration der Signalverarbeitungsschaltung 100 gemäß der ersten besonderen Ausführungsform illustriert. Die Signalverarbeitungsschaltung 100 beinhaltet eine Bezugsspannungs-Generatorschaltung 1, eine Strom/Spannungs-Konverterschaltung 2, eine Abtast- und Halteschaltung 3 und/oder eine Verstärkerschaltung 4.
  • Die Bezugsspannungs-Generatorschaltung 1 erzeugt bzw. generiert insbesondere eine Referenz- bzw. Bezugsspannung REF auf der Basis einer Stromversorgungsspannung VDD. Wie dies in 5 gezeigt ist, beinhaltet die Bezugsspannungs-Generatorschaltung 1 insbesondere einen Widerstand R11 (als einen besonderen vierten Widerstand), einen Widerstand R12 (als einen besonderen fünften Widerstand) und/oder einen Operationsverstärker A1 (als einen besonderen vierten Operationsverstärker). Der Widerstand R11 und der Widerstand R12 sind insbesondere seriell in dieser Reihenfolge zwischen der Stromversorgungsspannung VDD und einer Erde GND angeschlossen, und die Bezugsspannung REF, welche eine Unterteilung der Stromversorgungsspannung VDD ist, wird von einem Knoten zwischen dem Widerstand R11 und dem Widerstand R12 ausgegeben. Die Bezugsspannung REF, welche von einem spannungsteilenden Widerstand ausgegeben wird, welcher insbesondere durch den Widerstand R11 und den Widerstand R12 konfiguriert bzw. aufgebaut ist, wird zu einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A1 eingegeben. Ein invertierender Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A1 sind insbesondere als Spannungsfolger verbunden bzw. angeschlossen, und die Bezugsspannung REF wird von dem Ausgangsanschluss ausgegeben.
  • Die Strom/Spannungs-Konverterschaltung 2 konvertiert einen Fotostrom Ipda, welcher zu dem Fotoempfängerelement 5 fließt bzw. strömt, in ein Spannungssignal Viva. Wie dies in 5 gezeigt ist, beinhaltet die Strom/Spannungs-Konverterschaltung 2 einen Operationsverstärker A2 (als einen besonderen zweiten Operationsverstärker), einen Widerstand R21 (als einen besonderen ersten Widerstand) und/oder einen Kondensator C21 (als einen besonderen zweiten Kondensator). Die Bezugsspannung REF, welche durch die Bezugsspannungs-Generatorschaltung 1 ausgegeben wird, wird zu einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A2 eingegeben. Ein invertierender Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A2 ist mit einer Kathode des Fotoempfängerelements 5 verbunden. Zusätzlich sind der Widerstand R21 und der Kondensator C21 insbesondere parallel zwischen dem invertierenden Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A2 angeschlossen. Mit bzw. bei der obigen Konfiguration wird der Fotostrom Ipda, welcher zu dem Fotoempfängerelement 5 fließt, in das Spannungssignal Viva umgewandelt, und das Spannungssignal Viva wird von dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A2 ausgegeben.
  • Die Abtast- und Halteschaltung 3 hält das Spannungssignal Viva, welches von der Strom/Spannungs-Konverterschaltung 2 ausgegeben wird, in Antwort auf ein Abtast- und Haltesignal. Wie dies in 5 gezeigt ist, beinhaltet die Abtast- und Halteschaltung 3 einen Operationsverstärker A3 (als einen besonderen ersten Operationsverstärker), einen Kondensator C31 (als einen besonderen ersten Kondensator) und/oder einen Schalter SW. Der Schalter SW ist insbesondere zwischen einem Ausgangsanschluss der Strom/Spannungs-Konverterschaltung 2 (d.h. dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A2) und einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A3 eingesetzt oder angeordnet. Der Schalter SW ist konfiguriert, um zu einem Öffnen und Schließen in Antwort auf ein Abtast- und Haltesignal SH fähig zu sein. Ein Ende des Kondensators C31 ist zwischen dem Schalter SW und dem. nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A3 angeschlossen. Ein anderes Ende des Kondensators C31 ist mit einem Ausgangsanschluss der Bezugsspannungs-Generatorschaltung 1 (mit anderen Worten mit dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A1) verbunden, und die Bezugsspannung REF wird darin eingegeben. Abtast- und Haltevorgänge der Abtast- und Halteschaltung 3 sind bzw. werden unten beschrieben.
  • Die Verstärkerschaltung 4 ist insbesondere als ein invertierender Verstärker mit einem Offset konfiguriert, welcher die Spannung verstärkt, welche durch die Abtast- und Halteschaltung 3 gehalten ist bzw. wird, und die verstärkte Spannung als ein Ausgangssignal VOUT ausgibt. In diesem Beispiel wird die Bezugsspannung REF, welche von der Bezugsspannungs-Generatorschaltung 1 ausgegeben wird, als der Offset eingegeben. Wie dies in 5 gezeigt ist, beinhaltet die Verstärkerschaltung 4 einen Operationsverstärker A4 (als einen besonderen dritten Operationsverstärker), einen Widerstand R41 (als einen besonderen zweiten Widerstand) und/oder einen Widerstand R42 (als einen besonderen dritten Widerstand). Die Bezugsspannung REF, welche von der Bezugsspannungs-Generatorschaltung 1 ausgegeben wird, wird als die OffsetSpannung zu einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A4 eingegeben. Der Widerstand R41 ist zwischen einem Ausgangsanschluss der Abtast- und Halteschaltung 3 (d.h. einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A3) und einem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A4 eingesetzt. Der Widerstand R42 ist zwischen einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A4 und einem Raum zwischen dem Widerstand R41 und dem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers A4 eingesetzt. Demgemäß wird das Ausgangssignal VOUT von dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers A4 ausgegeben, wobei das Ausgangssignal VOUT eine Spannung ist, welche durch ein Verstärken der Spannung, welche durch die Abtast- und Halteschaltung 3 gehalten wird, und ein Versetzen der resultierenden Spannung um die Bezugsspannung REF erhalten wird.
  • Als nächstes werden Vorgänge der Signalverarbeitungsschaltung 100 beschrieben. 6 ist ein Zeitdiagramm, welches Vorgänge der Signalverarbeitungsschaltung 100 gemäß der ersten besonderen Ausführungsform illustriert. In der vorliegenden besonderen Ausführungsform variiert, wie dies in 6 gezeigt ist, wenn es eine Variation bzw. Änderung in der Stromversorgungsspannung VDD gibt, die Bezugsspannung REF, welche durch ein Unterteilen der Stromversorgungsspannung VDD generiert bzw. erzeugt wird, auch in Zusammenhang damit.
  • In diesem Beispiel ist, vor einer Zeit T0, ein Niveau des Abtast- und Haltesignals SH HOCH und der Schalter SW der Abtast- und Halteschaltung 3 ist geschlossen. Demgemäß wird das Spannungssignal Viva zu der Abtast- und Halteschaltung 3 eingegeben.
  • Dann wird zu der Zeit T0, wenn das Niveau des Abtast- und Haltesignals SH von HOCH auf TIEF übergeht, der Schalter SW der Abtast- und Halteschaltung 3 geöffnet. An diesem Punkt wird die Bezugsspannung REF zu einem Ende des Kondensators C31 der Abtast- und Halteschaltung 3 eingegeben, und es wird daher der Kondensator C31 mit einer elektrischen Ladung entsprechend einer Spannung Ipda·R21 geladen, wo die Bezugsspannung REF von Viva = Ipda·R21 + REF abgezogen ist bzw. wird. Demgemäß hält, wie dies in Formel [5] gezeigt ist, wenn der Schalter SW geöffnet wird, die Abtast- und Halteschaltung 3 als ein Spannungssignal VH eine Spannung, welche durch ein Addieren der Bezugsspannung REF und der Spannung Ipda·R21 von der elektrischen Ladung berechnet wird, welche in den Kondensator C31 geladen wird. VH = Ipda ⋅ R 21 + REF
    Figure DE102017010627A1_0006
  • Wie dies oben erwähnt ist, ist die Verstärkerschaltung 4 insbesondere als ein invertierender Verstärker konfiguriert bzw. aufgebaut, welcher einen Offset aufweist, welcher die Bezugsspannung REF ist, und daher wird das ausgegebene bzw. Ausgangssignal VOUT durch die folgende Formel [6] ausgedrückt, wo eine Verstärkung, welche durch den Widerstand R41 und den Widerstand R42 bestimmt wird, in Formel [6] gegeben ist durch G (G = -R42/R41). VOUT = G ⋅ ( VH − REF ) + REF
    Figure DE102017010627A1_0007
  • An diesem Punkt variieren die Bezugsspannung REF, welche zu dem Kondensator C31 der Abtast- und Halteschaltung 3 eingegeben wird, und die Bezugsspannung REF, welche zu dem Operationsverstärker A4 der Verstärkerschaltung 4 eingegeben wird, in Zusammenhang miteinander, und daher kann die oben erwähnte Formel [6] in die folgende Formel [7] modifiziert werden. VOUT = G ⋅ ( Ipda ⋅ R 21 + REF − REF ) + REF = G ⋅ Ipda ⋅ R 21 + REF
    Figure DE102017010627A1_0008
  • Wie dies in Formel [7] gezeigt ist, wird ein erstes Element auf der rechten Seite, welches mit der Verstärkung G multipliziert wird, durch die Werte für den Widerstand R21 und den Fotostrom Ipda bestimmt, welcher zu dem Fotoempfängerelement 5 fließt. Daher ist eine Komponente des Ausgangssignals VOUT, welche insbesondere durch die Verstärkung beeinflusst wird, konstant und unabhängig von der Bezugs- bzw. Referenzspannung REF. Im Gegensatz dazu ist ein zweites Element auf der linken Seite, welches den Offset anzeigt, der Wert für die Bezugsspannung REF, und daher kann das Ausgangssignal VOUT verstanden werden, dass es variiert, um der Änderung der Bezugsspannung REF zu folgen, während die Verstärkungskomponente konstant gehalten wird. Demgemäß kann eine Änderung bzw. Variation in der Verstärkung des Ausgangssignals VOUT verhindert werden, und es kann eine Änderung in dem Fotostrom in dem Ausgangssignal VOUT mit einem hohen Grad an Genauigkeit reflektiert bzw. wiedergegeben werden.
  • Wie dies oben beschrieben ist, ist eine Verwendung einer einzigen Abtastschaltung mit bzw. bei der vorliegenden Konfiguration ausreichend, und daher kann, verglichen mit der oben beschriebenen Signalverarbeitungsschaltung 700, ein Effekt, welcher sich aus einer Änderung in der Stromversorgungsspannung oder Bezugsspannung ableitet, mit einer einfacheren Konfiguration verhindert werden, welche eine kleine bzw. geringe Schaltungsgröße aufweist.
  • Darüber hinaus unterscheidet sich in einer Konfiguration, welche das oben beschriebene Vier-Phasen-Signal verwendet, wie beispielsweise die Konfiguration, welche beispielsweise in der Beschreibung des Japanischen Patents Nr. 5,771,070 diskutiert bzw. erörtert wurde, ein Zeitpunkt für arithmetische Vorgänge, welche Ausgangssignale verwenden, welche jede Phase reflektieren. Jedoch verfolgt in der vorliegenden Konfiguration das ausgegebene bzw. Ausgangssignal die Änderung in der Stromversorgungsspannung oder der Bezugsspannung bzw. folgt dieser, und daher wird, selbst wenn sich der Zeitpunkt der arithmetischen Operation unterscheidet, eine Änderung in der Bezugsspannung aufgehoben. Als ein Resultat kann verstanden werden, dass ein Fehler, welcher aus Unterschieden in dem Zeitpunkt der arithmetischen Operation jeder Phase resultiert, verhindert werden kann und dass eine Genauigkeit einer Positionsdetektion verbessert werden kann.
  • Zusätzlich kann, um eine Positionsdetektion mit der Codiereinrichtung durchzuführen, das Ausgangssignal VOUT, welches von der Signalverarbeitungsschaltung 100 ausgegeben wird, in einer arithmetischen Operation verwendet werden, welche mit einer anderen Vorrichtung für eine arithmetische Operation ausgeführt wird, und kann beispielsweise mit der Bezugsspannung REF verglichen werden. An diesem Punkt folgt, wie dies oben beschrieben ist, eine Änderung in dem Ausgangssignal VOUT der Änderung in der Bezugsspannung REF, welche die Offset-Komponente ist. Demgemäß gibt es ähnliche Änderungen in dem Ausgangssignal VOUT relativ zu der Bezugsspannung REF (mit welcher das Ausgangssignal VOUT durch die andere arithmetische Operationsvorrichtung verglichen wird). Als ein Resultat kann, basierend auf einem Resultat eines Vergleichens des Ausgangssignals VOUT mit der Bezugsspannung REF, ein Effekt der Änderung in der Bezugsspannung REF eliminiert werden. Dadurch kann die Codiereinrichtung eine stabile Positionsdetektion unabhängig von einer Änderung in der Stromversorgungsspannung oder der Bezugsspannung ausführen.
  • Andere Ausführungsformen
  • Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt bzw. begrenzt und kann erforderlichenfalls modifiziert werden, ohne von dem Rahmen bzw. Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise sind die Konfigurationen der Bezugsspannungs-Generatorschaltung, der Strom/Spannungs-Konverterschaltung, der Abtast- und Halteschaltung und der Verstärkerschaltung, welche oben erwähnt sind, lediglich beispielhaft, und solange eine ähnliche Funktionalität erzielt werden kann, können andere Elemente hinzugefügt werden oder andere Konfigurationen können eingesetzt werden.
  • Es ist festzuhalten, dass die vorangehenden Beispiele lediglich für den Zweck einer Erläuterung zur Verfügung gestellt wurden und in keiner Weise als die vorliegende Erfindung beschränkend bzw. begrenzend auszulegen sind. Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte besondere Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Worte, welche hierin verwendet wurden, Worte einer Beschreibung und Illustration eher als Worte einer Beschränkung sind. Änderungen können innerhalb des Geltungsbereichs der beigeschlossenen Ansprüche durchgeführt werden, wie sie gegenwärtig formuliert sind und geändert werden, ohne von dem Rahmen bzw. Geltungsbereich und Geist der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten abzuweichen. Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf besondere Strukturen, Materialien und besondere Ausführungsformen beschrieben wurde, ist nicht beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung auf die hierin geoffenbarten Einzelheiten beschränkt bzw. begrenzt wird; eher erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf sämtliche funktionell äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen, wie sie innerhalb des Geltungsbereichs der beigeschlossenen Ansprüche liegen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können möglich sein, ohne von dem Rahmen bzw. Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 5771070 [0065]

Claims (8)

  1. Codiereinrichtung (10), umfassend: eine Lichtquelle (11), eine Skala (21), welche Licht von der Lichtquelle (11) empfängt; einen Fotoempfänger (5; 23), welcher das Licht von der Skala (21) empfängt bzw. erhält und welcher ein Signal entsprechend dem empfangenen Licht ausgibt; und eine Signalverarbeitungsschaltung (25; 100), welche eine Positionsbeziehung zwischen dem Fotoempfänger (5; 23) und der Skala (21) in Übereinstimmung mit dem Signal von dem Fotoempfänger (5; 23) berechnet, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (25; 100) umfasst: eine Bezugsspannungs-Generatorschaltung (1), welche eine Bezugsspannung (REF) entsprechend einer Stromversorgungsspannung (VDD) erzeugt; eine Strom/Spannungs-Konverterschaltung (2), welche einen Fotostrom (Ipda), welcher durch einen Fotoempfänger (5; 23) ausgegeben wird, in eine Spannung (Viva) umwandelt und welche ein Spannungssignal ausgibt, welches durch ein Addieren der umgewandelten Spannung (Viva) und der Bezugsspannung (REF) erhalten wird; eine Abtast- und Halteschaltung (3), welche eine Spannung eines ersten Kondensators (C31) in Antwort auf ein Abtast- und Haltesignal hält, wobei der erste Kondensator (C31) das Spannungssignal, welches von der Strom/Spannungs-Konverterschaltung (2) ausgegeben wird, an einem Ende eingegeben und die Bezugsspannung (REF) an einem anderen Ende eingegeben aufweist, wobei die Spannung des ersten Kondensators (C31) eine Spannung an einem Ende auf einer Seite ist, wo das Spannungssignal eingegeben wird; und eine Verstärkerschaltung (4), welche ein Ausgangssignal ausgibt, wo die Spannung, welche durch die Abtast- und Halteschaltung (3) gehalten wird, mit der Bezugsspannung (REF) als ein Bezug bzw. eine Referenz verstärkt wird.
  2. Codiereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abtast- und Halteschaltung (3) umfasst: einen Schalter (SW), wobei an einem Ende davon das Spannungssignal, welches von der Strom/Spannungs-Konverterschaltung (2) ausgegeben wird, eingegeben wird, wobei der Schalter (SW) synchron mit dem Abtast- und Haltesignal öffnet und schließt; und einen ersten Operationsverstärker (A3), wo ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss verbunden sind, und ein anderer Eingangsanschluss mit einem anderen Ende des Schalters (SW) und mit einem Ende des ersten Kondensators (C31) verbunden ist, wobei eine Spannung des Ausgangsanschlusses des ersten Operationsverstärkers (A3), wenn der Schalter (SW) offen ist, als die Haltespannung ausgegeben wird.
  3. Codiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: die Strom/Spannungs-Konverterschaltung (2) umfasst: einen zweiten Operationsverstärker (A2), wo die Bezugsspannung an einem Eingangsanschluss eingegeben wird, ein anderer Eingangsanschluss mit einem Ende des Fotoempfängers (5; 23) verbunden ist und das Spannungssignal von einem Ausgangsanschluss ausgegeben wird; und einen zweiten Kondensator (C21) und einen ersten Widerstand (R21), welche parallel zwischen dem Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (A2), welcher mit dem Fotoempfänger (5; 23) verbunden ist, und dem Ausgangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (A2) verbunden bzw. angeschlossen sind, die Verstärkerschaltung (4) umfasst: einen zweiten Widerstand (R41), welcher ein Ende mit dem Ausgangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (A3) verbunden aufweist; einen dritten Operationsverstärker (A4), wo die Bezugsspannung an einem Eingangsanschluss eingegeben wird und das Ausgangssignal von einem Ausgangsanschluss ausgegeben wird; und einen dritten Widerstand (R42), welcher ein Ende mit dem Ausgangsanschluss des dritten Operationsverstärkers (A4) verbunden aufweist, und ein anderer Eingangsanschluss des dritten Operationsverstärkers (A4) mit einem anderen Ende des zweiten Widerstands (R41) und einem anderen Ende des dritten Widerstands (R42) verbunden ist.
  4. Codiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bezugsspannungs-Generatorschaltung (1) umfasst: einen vierten Widerstand (R11), welcher die Stromversorgungsspannung (VDD) an einem Ende eingegeben aufweist; einen fünften Widerstand (R12), welcher eine fixierte Spannung aufweist, welche geringer als die Stromversorgungsspannung (VDD) ist, welche an einem Ende eingegeben wird; und einen vierten Operationsverstärker (A1), welcher einen Eingangsanschluss mit einem anderen Ende des vierten Widerstands (R11) und einem anderen Ende des fünften Widerstands (R12) verbunden aufweist, einen anderen Eingangsanschluss mit einem Ausgangsanschluss verbunden aufweist und die Bezugs- bzw. Referenzspannung (REF) von dem Ausgangsanschluss ausgibt.
  5. Signalverarbeitungsschaltung (25; 100), umfassend: eine Bezugsspannungs-Generatorschaltung (1), welche eine Bezugsspannung entsprechend einer Stromversorgungsspannung erzeugt; eine Strom/Spannungs-Konverterschaltung (2), welche einen Fotostrom (Ipda), welcher durch einen Fotoempfänger (5; 23) ausgegeben wird, in eine Spannung (Viva) umwandelt und welche ein Spannungssignal ausgibt, welches durch ein Addieren der umgewandelten Spannung (Viva) und der Bezugsspannung (REF) erhalten wird; eine Abtast- und Halteschaltung (3), welche eine Spannung eines ersten Kondensators (C31) in Antwort auf ein Abtast- und Haltesignal hält, wobei der erste Kondensator (C31) das Spannungssignal, welches von der Strom/Spannungs-Konverterschaltung (2) ausgegeben wird, an einem Ende eingegeben und die Bezugsspannung an einem anderen Ende eingegeben aufweist, wobei die Spannung des ersten Kondensators (C31) eine Spannung an einem Ende auf einer Seite ist, wo das Spannungssignal eingegeben wird; und eine Verstärkerschaltung, welche ein Ausgangssignal ausgibt, wo die Spannung, welche durch die Abtast- und Halteschaltung (3) gehalten wird, mit der Bezugsspannung (REF) als ein Bezug bzw. eine Referenz verstärkt wird.
  6. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5, wobei die Abtast- und Halteschaltung (3) umfasst: einen Schalter (SW), wobei an einem Ende davon das Spannungssignal, welches von der Strom/Spannungs-Konverterschaltung (2) ausgegeben wird, eingegeben wird, wobei der Schalter (SW) synchron mit dem Abtast- und Haltesignal öffnet und schließt; und einen ersten Operationsverstärker (A3), wo ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss verbunden sind, und ein anderer Eingangsanschluss mit einem anderen Ende des Schalters (SW) und mit einem Ende des ersten Kondensators (C31) verbunden ist, wobei eine Spannung des Ausgangsanschlusses des ersten Operationsverstärkers (A3), wenn der Schalter (SW) offen ist, als die Haltespannung ausgegeben wird.
  7. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5 oder 6, wobei: die Strom/Spannungs-Konverterschaltung (2) umfasst: einen zweiten Operationsverstärker (A2), wo die Bezugsspannung an einem Eingangsanschluss eingegeben wird, ein anderer Eingangsanschluss mit einem Ende des Fotoempfängers (5; 23) verbunden ist und das Spannungssignal von einem Ausgangsanschluss ausgegeben wird; und einen zweiten Kondensator (C21) und einen ersten Widerstand (R21), welche parallel zwischen dem Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (A2), welcher mit dem Fotoempfänger (5; 23) verbunden ist, und dem Ausgangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (A2) verbunden bzw. angeschlossen sind, die Verstärkerschaltung (4) umfasst: einen zweiten Widerstand (R41), welcher ein Ende mit dem Ausgangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (A3) verbunden aufweist; einen dritten Operationsverstärker (A4), wo die Bezugsspannung an einem Eingangsanschluss eingegeben wird und das Ausgangssignal von einem Ausgangsanschluss ausgegeben wird; und einen dritten Widerstand (R42), welcher ein Ende mit dem Ausgangsanschluss des dritten Operationsverstärkers (A4) verbunden aufweist, und ein anderer Eingangsanschluss des dritten Operationsverstärkers (A4) mit einem anderen Ende des zweiten Widerstands (R41) und einem anderen Ende des dritten Widerstands (R42) verbunden ist.
  8. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis 7, wobei die Bezugsspannungs-Generatorschaltung (1) umfasst: einen vierten Widerstand (R11), welcher die Stromversorgungsspannung (VDD) an einem Ende eingegeben aufweist; einen fünften Widerstand (R12), welcher eine fixierte Spannung aufweist, welche geringer als die Stromversorgungsspannung (VDD) ist, welche an einem Ende eingegeben wird; und einen vierten Operationsverstärker (A1), welcher einen Eingangsanschluss mit einem anderen Ende des vierten Widerstands (R11) und einem anderen Ende des fünften Widerstands (R12) verbunden aufweist, einen anderen Eingangsanschluss mit einem Ausgangsanschluss verbunden aufweist und die Bezugs- bzw. Referenzspannung (REF) von dem Ausgangsanschluss ausgibt.
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