用于光学编码器的检测器阵列制造技术

一种用于光学检测器的光电二极管检测器阵列，其包括多个光电二极管，其中各光电二极管可在检测器阵列相对于标度运动时提供位置信号。提供了多个开关元件，以便以限定的方式将各光电二极管与其它光电二极管选择性地组合起来。开关元件允许针对至少两个不同的标度半径而将光电二极管明确地组合起来，从而在每种情况下都产生限定数量的位置信号。光电二极管的组合在这至少两个不同的标度半径之间是不同的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于光学编码器的检测器阵列。具体地说，本专利技术涉及用于不同旋转标度半径的可切换的检测器阵列。
技术介绍
用于确定两个可动物体之间的相对位置的某些光学编码器是传统类型的。可以确定线性运动方向和旋转运动方向上的相对位置。在这些系统中，一个物体通常与测量刻度相连，而另一物体则与扫描单元相连。在线性编码器的情况下，使用了带有线性测量刻度的线性标度，而在旋转编码器的情况下，使用了带有圆形测量刻度的码盘。用于线性运动或旋转运动的扫描单元具有一个或多个照明源，以及一个或多个光电检测元件。对于检测元件而言，通常使用光电二极管。在最近几年中，线性编码器和旋转编码器已经变得越来越普及，它们具有作为检测元件的多个叉指型光电二极管。这种检测器排列也称为相控阵列或结构化的光电检测器。以下将使用用语“检测器阵列”。这些检测器排列传统上具有以阵列方式设置在半导体芯片上的光电二极管。光电二极管的排列必须以独特的方式适应于各种编码器配置。这意味着光电二极管的所需几何排列如其长度、宽度和间距都依赖于所选择的扫描配置，尤其依赖于扫描测量刻度的刻度周期或刻度间距。对于某些由测量刻度的给定刻度间距来限定的测量分辨率而言，存在有明确限定的光电二极管排列。因此，如果需要通过改变到不同的扫描刻度间距来改变编码器的分辨率，那么还将需要修改光电二极管阵列的设计，以便获得所需的扫描配置或分辨率。在这种情况下，需要进行大量的设计工作以修改光电二极管阵列的布局。为了解决上述问题，已公布的欧洲专利申请No.0710819介绍了针对具有不同刻度周期的若干不同测量刻度而使用带有多个光电二极管的检测器阵列。为此，所有可用的光电二极管中只有一定数量的光电二极管必须根据扫描刻度而被触发。在所有情况下都需要一种自适应过程来确定对于一定扫描刻度而言需要触发哪些光电二极管。这种系统的一个缺点是，其可能需要复杂的ASIC(专用集成电路)来控制该自适应过程。另一缺点是，系统的触发阶段需要专用的工具盘，其应当允许使光照射在多个增量数据信号组上。此外，在载体衬底上需要许多用于存储器和相关电路的空间，这与系统的尽可能小型化的宗旨相违背。因此，美国专利No.6727493介绍了一种可轻易改变分辨率的检测器阵列，其通过引用完整且明确地结合于本文中。为此目的，分辨率选择单元与光电二极管阵列相连，并用于控制阵列的分辨率，其中所有与光电二极管阵列相关的光电二极管都处于工作状态下，而与分辨率选择单元所选择的实际分辨率无关。在旋转装置的情况下，这种排列允许在限定的旋转标度半径下在不同的分辨率或不同的码盘间距之间进行切换。然而，如果带有位于具有第二半径的码盘上的旋转标度的编码器是其中第一和第二半径不同的另一应用所必需的，那么美国专利No.6727493并未提供解决方法。在这种情况下，必须再次为每个旋转标度半径设计不同的光电二极管阵列。这需要进行更多的设计工作以修改光电二极管阵列的布局，使其可用于扫描具有至少第二旋转标度半径的码盘上的旋转标度。如果为一定标度半径而优化的指示标记必须由合适的光电二极管检测器阵列来扫描，那么会产生相似的问题。码盘上的指示标记通常用于产生所谓的基准信号，其指示沿着测量刻度的某一限定的绝对位置。在这种情况下，如果必须为不同的码盘半径优化光电二极管检测器阵列，那么也需要进行新的设计工作。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于光学编码器的检测器阵列，其可结合具有不同半径的不同标度来使用。本专利技术的一个示例性实施例可提供一种用于光学编码器的光电二极管检测器阵列，其可结合至少两个不同的标度半径来使用。本专利技术的一个示例性实施例可提供一种用于扫描码盘上的旋转标度的带有检测器阵列的旋转编码器，其中光电二极管检测器阵列可结合至少两个不同的旋转标度半径来使用。本专利技术的一个示例性实施例可提供一种用于旋转编码器的光电二极管检测器阵列，其可用于扫描具有不同旋转标度半径的码盘上的指示标记。根据本专利技术的一个示例性实施利，光学编码器可提供可相对于检测器阵列移动的标度的位置信息，检测器阵列可结合至少两个不同的标度半径来使用。检测器阵列包括多个光电二极管，当检测器阵列相对于标度移动时，各光电二极管均提供位置信号。为了选择性地将各光电二极管与其它光电二极管以限定的方式组合起来，提供了多个开关元件。这些开关元件设置成使得光电二极管可针对至少两个不同的标度半径而明确地组合起来，从而产生位置信号，并且光电二极管的组合在这至少两个不同的标度半径之间是不同的。这些多个光电二极管可设置在至少两条光电二极管轨道上，各轨道均包括光电二极管沿径向延伸的部分光电二极管阵列。不同的光电二极管轨道可彼此同心地设置。轨道中的部分光电二极管阵列可包括轨道中的物理性分隔开的光电二极管，这些轨道彼此之间相对移动了预定的周向位移量。这些不同的标度半径可包括第一有限半径和第二有限半径，其中第一有限半径不同于第二有限半径。这些不同的标度半径可包括第一有限半径和第二无限半径。在一个示例性实施例中，各光电二极管可配置成当检测器阵列相对于标度运动时提供相对于标度具有限定相位关系的扫描信号，这样，通过针对各个不同的标度半径而将光电二极管和开关元件组合起来，就可以产生限定数量的相移扫描信号。光电二极管可设置在不同的轨道上，以产生具有相同相位关系的增量扫描信号，其中开关元件配置成可将不同轨道中的光电二极管连接起来。在各轨道上可设置多个相邻的光电二极管，从而产生具有相同相位关系的增量扫描信号，其中开关元件配置成可将该多个相邻的光电二极管连接起来。所述至少两条光电二极管轨道可包括包含有部分光电二极管阵列的两条轨道，各轨道包括四组光电二极管，其配置成可产生相位关系为0°、90°、180°和270°的四个增量扫描信号。各组光电二极管可包括相同数量的光电二极管。轨道中的部分光电二极管阵列可包括位于轨道中的物理性分隔开的光电二极管，通过相应的开关配置便可将不同的相位关系分配给沿着共同径向方向延伸的光电二极管。在一个示例性实施例中，检测器阵列设置成可相对于标度在径向方向上移动一段径向位移量，从而在测量方向上在整个阵列长度内建立起所有光电二极管输出信号的所需相位关系。根据一个示例性实施利，检测器阵列可提供具有周向设置的旋转标度和至少一个指示标记的可旋转码盘的位置信息。这种检测器阵列适合于结合至少两个具有不同半径的旋转标度来使用。检测器阵列包括多个光电二极管，各光电二极管配置成当检测器阵列相对于旋转标度运动时可提供基准信号。该阵列还包括多个开关元件，其配置成可选择性地将各光电二极管和其它的光电二极管以限定的方式组合起来。开关元件配置成允许使光电二极管针对至少两个不同的标度半径而明确地组合起来，从而产生至少一个限定的基准信号，并且该光电二极管的组合在这至少两个不同标度半径之间是不同的。各轨道可包括两组光电二极管，其配置成可产生两个彼此之间相移了180°的指示扫描信号。在一个示例性实施例中，旋转编码器包括可旋转码盘和如上所述的光电二极管检测器阵列。本专利技术的一个示例性实施例可提供在光学编码器中修改标度半径的简易性，不必设计不同的光电二极管检测器阵列。传统的光电二极管检测器阵列可结合具有不同半径的标度来使用。另外，这里所介绍的特征也可结合指示信号的检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学编码器的检测器阵列，其可提供可相对于所述检测器阵列运动的标度的位置信息，所述检测器阵列适合于结合至少两个具有不同半径的标度来使用，所述检测器阵列包括：多个光电二极管，各光电二极管配置成可在所述检测器阵列相对于所述标度运动 时提供位置信号；和多个开关元件，其配置成以限定的方式将各光电二极管与其它光电二极管选择性地组合起来；其中，所述开关元件配置成允许针对至少两个不同的标度半径而将所述光电二极管明确地组合起来以产生位置信号，所述光电二极管的组合在 所述至少两个不同标度半径之间是不同的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E迈尔，RE弗兰克林，
申请(专利权)人：约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]