光编码器及相应的电子设备制造技术

假设ｎ个运动信息信号和ｍ个开口（２２）（ｎ和ｍ：正整数），将与ｍ个开口（２２）关联的光电二极管的数目设定为ｎ×ｍ↑［ａ］（ａ：正整数）。这样，能够以与开口（２２）和运动信息信号相等的数目为单位均匀地定位所有的ｎ×ｍ↑［ａ］个光电二极管（２３）。而且，与光电二极管的数目由开口（２２）的数目ｍ和运动信息信号的数目ｎ的公倍数ｎ×ｍ表示的传统光编码器相比，可以更多地再分光电二极管。因此，随着每个光电二极管的光接收面积的减小，运动信息信号的偏移、失真、变异等被抑制，分辨率得以增强，从而获得精确的运动信息信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用光发射元件和光接收元件检测移动单元的位置、运动速度、运动方向等的光编码器，尤其是，一种用于如复印机、打印机这样的打印设备和如FA(工厂自动化)设备这样的电子设备的光编码器。
技术介绍
已经有这种类型的光编码器，它具有如图4所示的移动单元与光电二极管间的位置关系(参见专利文件1(JP2001-99684A))。该光编码器有多个由三个开口2a、2b、2c组成的开口组，和多个由四个光电二极管3a、3b、3c、3d组成的光电二极管组，其中四个光电二极管3a-3d的放置方式是它们依次面对形成于移动单元1上的三个开口2a-2c，从而读取四个光调制信号。更具体地说，多个开口2a、2b、2c是以打孔的方式形成于移动单元1上，其排列距离为P。而且，四个光电二极管3a-3d中的每个的宽度为(1/2)P，且以(3/4)P(电学角270°)的间距定位。所以，相邻的光电二极管3a-3d的间隔是(1/4)P。当移动单元1相对于光发射部分(未示出)和光电二极管3a-3d运动时，光电二极管3a-3d接收由光发射部分发出、且透过开口2a、2b、2c的光，从四个光电二极管3a-3d输出四个独立的光调制信号(即，运动信息信号)A+、B+、A-、B-。这种情况下，为了由光编码器读取移动单元1的运动信息，从光发射部分的光源输入给光电二极管3a-3d的光，在理想的情况下，其光通量均匀地分布于光电二极管3a-3d的光接收表面。在这种情况下，能够仅仅精确地读取与移动单元1有关的运动信息，作为光调制信号。然而，实际上涉及多种误差因素，包括光源本身的光通量的分布偏差，光源的聚焦透镜导致的光通量分布的偏差，由于移动单元1或其它类似原因导致的衍射光、折射光和反射光的存在，位置关系的变异，包括移动单元1与各个光电二极管3a-3d的光接收表面的平行性的变异，开口2a-2c的大小的变化，光源、移动单元1和光电二极管3a-3d的玷污或类似情况导致的变异，与移动单元1的运动速度改变有关的光接收的敏感度的变异，等等。结果，从光电二极管3a-3d获得的多个运动信息信号具有信号的DC电压偏置、信号的幅度变化、波形失真、信号的相位变化等。这导致了所获得的运动信息变得不精确的问题。于是，提出了另一种光编码器，为了加强对专利文件1的移动单元1的位置、运动速度、运动方向的检测精度，它所具有的移动单元与光电二极管的位置关系如图5所示。此后，图4中的开口2a-2c中的每个开口在一些情况下被统称为开口2。移动单元1的光屏蔽部分4a、4b、4c的每一个在一些情况下被统称为光屏蔽部分4。光电二极管3a-3d在一些情况下被统称为光电二极管3。而且，图5中的开口12a-12c中的每个开口在一些情况下被统称为开口12。移动单元11的光屏蔽部分14a、14b、14c的每一个在一些情况下被统称为光屏蔽部分14。光电二极管13a1、13a2、13a3、13a4、13b1、13b2、13b3、13b4、13c1、13c2、13c3、13c4在一些情况下被统称为光电二极管13。该光编码器包括设置k个光电二极管13，其中的每一个均来自于把专利文件1中的光电二极管3按对应于k/n的数字x均分，k/n的数值来自于把m和n的公倍数k按n来分，其中m(m是自然数)是移动单元12的开口数，n(n是自然数)是运动信息信号的数目。然后，光电二极管13的输出端的连接方式是每x(x是自然数)个端相连，从而k个光电二极管13输出n个独立的运动信息信号。例如，如果m＝3，n＝4，k＝12，那么，光电二极管3在宽的方向的长度，即专利文件1的光电二极管3沿移动单元的运动方向的长度，按x均分，得到x＝3。所以，包含多个光电二极管13的光接收部分由12个光电二极管13的排列组成，其中的每一个来自于把专利文件1的光电二极管3按3来等分。相应地，移动单元11在光电二极管13的光接收表面沿运动方向的长度是专利文件1的光电二极管3的光接收表面的三分之一。此外，三个光电二极管13a1、13b1、13c1的输出端被连在一起，三个光电二极管13a2、13b2、13c2的输出端被连在一起，三个光电二极管13a3、13b3、13c3的输出端被连在一起，三个光电二极管13a4、13b4、13c4的输出端被连在一起。通过这些连接，光接收部分输出运动信息信号A+、B+、A-、B-，它们是四个高精确度的光调制信号。如上所示，有了如图5所示的光编码器，较之于专利文件1中的光电二极管，通过对每个光电二极管3进行再分，有可能减小每个光电二极管13的光接收面积。因此，可以抑制从光接收部分获得的运动信息信号的偏差、波形失真、相位变化等，提高分辨率，从而获得精确的运动信息。图6示出了使用图5的光编码器的光敏感度的测量结果。根据图6，相对于图7所示的使用专利文件1的光编码器的光敏感度的测量结果，改善了相差和振幅偏移。如上文所示，使用图5所示的光编码器，有可能改善相位差、振幅偏移。然而，图5所示的光编码器并未完全消除偏移，如图6所示，它也没有足够的信噪比S/N。所以，有必要设计更高精度的光编码器。此外，由于光通量分布偏差较大的光源用于低价的光编码器，自然地，在光接收部分一侧的偏差也发生了较大的偏差。由此，当制作小体积的光编码器，无法实现足够的透镜会聚，导致光的接收不是平行光。而且，当移动单元11的开口12较宽时，光的绕射变大，也导致无法实现足够的精度。所以，需要对偏差有无限适应力的光电二极管。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是，提供一种光编码器，能够通过抑制来自于光接收部分的运动信息信号的偏移、波形失真、相位变异等情况，来获得精确的运动信息。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种光编码器，包括 移动单元，其中光传输部分和光屏蔽部分交替排列，宽度彼此相等，间隔彼此相等，光传输部分由透光部分或光反射部分来实现；光发射部分，用来向移动单元发射光；光接收部分，用来接收光发射部分通过移动单元的光传输部分发射来的光；和运动信息信号生成部分，用来，基于光的变化量生成和输出多个代表移动单元的运动信息并且彼此独立的运动信息信号，所述光的变化量响应移动单元的运动而变化，并被光接收部分接收，其中，光接收部分的设置相应于光传输部分的特定数目，包含多个光电二极管，所述光电二极管的数目由两个数的乘积表示，其中的一个是运动信息信号的数目，另一个是相应的光传输部分的数目的幂。有了这种结构，相应于构成光接收部分的光传输部分的特定数目而设置的光电二极管，被按照由两个数的乘积来表达的数目来提供，其中一个运动信息信号的数目，代表在其上提供了光传输部分的移动单元的运动信息，另一个是相应的光传输部分的数目的指数幂。相应地，多个光电二极管的数目就必然地变为按运动信息信号的数目可分的，因此，能够以与单个运动信息信号相等的数目为单位，均匀地分配所有的光电二极管。进一步，由于多个光电二极管的数目是按相应的光传输部分的数目可分的，能够以与单个光传输部分相等的数目为单位，均匀地分配所有的光电二极管。此外，组成光接收部分的光电二极管比图5所示的光编码器又更进一步再分，在图5中，光电二极管的数目由两个数的公倍数表达，其中一个数是相应的光传输部分的数目，另一数是运动信息信号的数目。光电二极管可以更均匀地相对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光编码器，包括：移动单元，其中光传输部分和光屏蔽部分交替排列，宽度彼此相等，间隔彼此相等，光传输部分由透光部分或光反射部分来实现；光发射部分，用来向移动单元发射光；光接收部分，用来接收光发射部分通过移动单元的光传 输部分发射来的光；和运动信息信号生成部分，用来，基于光的变化量生成和输出多个代表移动单元的运动信息并且彼此独立的运动信息信号，所述光的变化量响应移动单元的运动而变化，并被光接收部分接收，其中，光接收部分的设置相应于光传输部分 的特定数目，包含多个光电二极管，所述光电二极管的数目由运动信息信号的数目与相应的光传输部分的数目的幂的乘积表示。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冈田教和，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]