[發明專利]光學編碼器及其控制方法

在審

• 申請號: 201910060974.1
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN111457948A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 陳燦林;劉金松
• 申請（專利權）人: 大銀微系統股份有限公司
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 滿靖

本發明提供一種光學編碼器及其控制方法，包括發光元件、碼盤、遮罩以及感測元件。碼盤設于發光元件的一側，且包括多個記號區。遮罩設于碼盤相對于發光元件的一側，且包括多個透光圖案。感測元件設于遮罩相對于該碼盤的一側，且包括一控制單元以及多個對應該多個透光圖案的感測單元，其中感測元件包括多個感測陣列，其中各感測陣列由至少兩個感測單元組成，且相鄰感測陣列中等間距的多個感測單元連接至同一訊號傳輸線。基于上述結構可以通過設計遮罩上透光圖案的形狀來產生理想的弦波訊號，并利用平均不同感測陣列的感測訊號來提高感測準確率。

技術領域

本發明涉及一種光學編碼器及其控制方法，特別涉及一種簡化制程與提高感測準確率的光學編碼器及其控制方法。

背景技術

通過感測光的變動所獲得的訊號以達到測量機械幾何位移量的光學編碼器，為使所獲得的類比訊號更接近于弦波訊號，常見的技術手段是將透光圖案設計為矩形、梯形、菱形、波浪或V字等形狀，以獲得接近于弦波的類比訊號。

現有技術固然已揭示了通過改變通光圖案的形狀，可以將感測的類比訊號調整至更接近于弦波值，由于其形狀過于復雜，加工上并不便利，而有制程不易的缺點存在。

此外，由于上述圖案設計尺寸皆為微米等級，故若以單一透光圖案所對應的光感測單元進行取樣來判斷位移資訊，恐因其所感測到的光強度過低，易受干擾導致資訊不良而造成誤判。因此，如何藉由改變透光圖案的形狀以及感測方式來簡化制程與提高感測準確率成為光學編碼器的研究方向。

發明內容

本發明的主要目的即在提供一種光學編碼器及其控制方法，藉由設計遮罩上透光圖案的形狀來產生理想的弦波訊號，并利用平均不同感測陣列的感測訊號來提高感測準確率。

為達成上述目的，本發明所提供的光學編碼器包括發光元件、碼盤、遮罩以及感測元件。碼盤設于所述發光元件的一側，且包括多個記號區。遮罩設于所述碼盤相對于所述發光元件的一側，且包括多個透光圖案。感測元件設于所述遮罩相對于該碼盤的一側，且包括一控制單元以及多個對應所述多個透光圖案的感測單元，其中所述感測元件包括多個感測陣列，其中各所述感測陣列由至少該兩個感測單元組成，且相鄰感測陣列中等間距的所述多個感測單元連接至同一訊號傳輸線。

在本發明的一實施例中，所述感測元件括四組感測陣列，各所述感測陣列由一第一感測單元、一第二感測單元、一第三感測單元以及一第四感測單元組成，且對應各該透光圖案的所述多個第一感測單元的訊號傳輸線呈并聯連接、對應各該透光圖案的所述多個第二感測單元的訊號傳輸線呈并聯連接、對應各所述透光圖案的所述多個第三感測單元的訊號傳輸線呈并聯連接及對應各所述透光圖案的所述多個第四感測單元的訊號傳輸線呈并聯連接。

在本發明的一實施例中，所述遮罩的所述多個透光圖案呈并排配置。

在本發明的一實施例中，所述碼盤的所述多個記號區呈周期性地環形配置。并使所述多個記號區具有可容許光的通過，或可對光進行反射的功能。

在本發明的一實施例中，各所述透光圖案包括兩個圓形區以及兩個連接區，該兩個連接區分別介于該兩個圓形區之間，且彼此以頂點相接并與鄰接的圓形區相切。

在本發明的一實施例中，各所述透光圖案包括三個圓形區以及兩個連接區，該兩個連接區分別介于該三個圓形區之間，且由各該圓形區相鄰彼此間的切線形成該多個連接區的邊界。

在本發明的一實施例中，所述多個圓形區的半徑彼此相異或相同。

在本發明的一實施例中，所述控制單元的控制方法包括接收所述多個感測陣列所述多個訊號傳輸線的訊號、將來自各該同一訊號傳輸線的訊號定義為一獨立訊號、平均所述多個感測陣列的所述多個獨立訊號以取得一感測訊號以及依據所述感測訊號解析出位移資訊。