[发明专利]光学式位置检测装置

说明书

本发明涉及在移动体做直线移动时，检测其直线移动位置的检测装置，本发明特别涉及下述光学式位置检测装置，该光学式位置检测装置可以较高的精度，将相位不同的A相和B相的感光信号转换为2值信号。

图4A为表示已有的检测装置的结构的第1电路结构图，图4B为第2电路结构图；图5A和图5B表示已有的检测装置的理想的信号转换的状态图，其中图5A为输入信号，图5B为输出信号；图6A和图6B表示已有的检测装置中输入具有偏移的输入信号的信号转换的状态图，其中图6A为输入信号，图6B为输出信号。

图4A和图4B所示的检测装置用于通过下述方式检测输入距离和输入方向，该方式为：检测球状旋转体(球)的旋转，该球状旋转体设置于进行比如计算机等输入用的鼠标装置等(图中未示出)上。

在上述鼠标装置内部，以可旋转的方式支承的一对旋转辊(图中未示出)在于同一平面上相互垂直的状态，可旋转地支承，使上述球状旋转体与这些旋转辊紧密接触。在上述旋转辊的一端，设置有圆盘(图中未示出)，在该圆盘的边缘，沿圆周方向按照一定间距交替地形成有呈放射状的槽，在夹持该边缘部的两侧相对设置有发光元件和感光元件。

如果对上述鼠标装置进行操作，使球状旋转体旋转，则使上述旋转辊转动。另外，由发光元件2发出的光的一部分从圆盘的一侧，穿过旋转中的上述槽，将其送向设置于上述圆盘的另一侧的上述感光元件3(分别由标号3a，3b表示)。

图4A所示的检测装置由上述发光元件2，感光元件3和波形整形电路5，6构成。该发光元件2由发光二极管等形成，上述感光元件3由感光晶体管形成。另外，上述感光元件3为一组的感光元件3a，3b并设的结构。

在上述感光元件3a，3b的相应发射极端子3e，3e与基准电位G之间，分别连接有同一电阻值的电阻器4，4。此外，上述电阻器4，4的后级，设置有波形整形机构5，6。

上述波形整形机构5，6主要由两个2值化电路5A，6A构成，该电路由比较器形成，该机构分别与上述感光元件3a，3b的相应发射极端子3e，3e与2值化电路5A，6A的正相输入端子5a，6a连接。另外，上述感光元件3a，3b的相应发射极端子3e，3e通过同一电阻值的电阻器7，7连接，在连接点7a与基准电位G之间，连接有电容器8。此外，连接点7a与上述2值化电路5A，6A的倒相输入端子5b，6b连接。此外，2值化电路5A，6A的正相输入端子5a，6a通过规定的电阻器，分别对各输出端子5c，6c，提供正反馈。

如果上述感光元件3a，3b检测发光元件2的射出光，在此期间，感光元件3a，3b处于导通状态，从集电极端子3c沿发射极端子3e，3e方向，分别流过电流。另外，由于在上述电阻器4，4中，产生电压降，故分别转换为由电压值形成的A相的感光信号Sa和B相的感光信号Sb。如图5A所示，此时转换的A相，B相的感光信号Sa，Sb为与到达感光元件3a，3b的光信号保持同步，并且其振幅的大小为依赖于光信号的强弱的正弦波形的信号。在上述A相的感光信号Sa和B相的感光信号Sb之间，产生基于并设有感光元件3a，3b的结构上的位置关系的相位差。还有，在比如，使上述球状旋转体沿某一方向旋转的情况下，相对A相的感光信号Sa，B相的感光信号Sb为相位滞后90°的信号，在使球状旋转体沿与上述方向相反的方向旋转的情况下，相对B相的感光信号Sb，A相的感光信号Sa为相位滞后90°的信号。

上述电阻器7，7与电容器8构成积分平滑电路。在该积分平滑电路中，对A相的感光信号Sa和B相的感光信号Sb一起进行积分平滑处理，该平滑处理后的电压值分别作为阈值，输入到上述2值化电路5A，6A的倒相输入端子6a，6b中。另外，如图5B所示，在2值化电路5A，6A中，以上述阈值Vt作为基准，输入到正相输入端子5a，5b的A相，B相的感光信号Sa，Sb被转换为2值信号。

比如，2值化电路5a按照下述方式动作，该方式为：如果相对阈值VTH，A相的感光信号Sa从负方向交差到正方向，则输出高电平的信号，如果从正方向到负方向，与阈值VTH交差，则输出低电平的信号。由此，正弦波形的A相，B相的感光信号Sa，Sb被转换为由高电平和低电平形成的2值信号。