光学编码器及电子设备制造技术

本申请实施例公开了一种光学编码器及电子设备。该光学编码器包括：旋转部件和光接收器；旋转部件的外表面具有环绕设置的光检测区域；光检测区域包括光吸收区域和光反射区域；光吸收区域用于吸收至少部分入射至旋转部件的光信号；光反射区域用于将至少部分入射至旋转部件的光信号反射至光接收器；光接收器用于接收入射至旋转部件并经过光检测区域反射的检测光信号，并根据检测光信号产生电信号，以确定旋转部件的旋转运动信息；其中，光吸收区域或光反射区域环绕旋转部件的外表面呈斜齿螺旋状设置，且螺旋角小于90度。该光学编码器能够适应在小型或紧凑型的电子设备中的应用，并节约加工成本。并节约加工成本。并节约加工成本。

【技术实现步骤摘要】
光学编码器及电子设备
[0001]本申请要求于2021年9月9日提交中国专利局、申请号为202122186022.X、专利技术名称为“光学编码器及电子设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。


[0002]本申请实施例涉及光学检测
，特别地，涉及一种光学编码器及电子设备。

技术介绍

[0003]光学编码器是一种通过光电转换技术将旋转结构上的机械几何位移量转换为脉冲或者数字量的传感器，能够实现旋转角度、旋转方向、旋转角速度等旋转运动信息的检测，被广泛应用于数控机床、回转台、机器人、雷达等电子或电力设备中。
[0004]光学编码器可以分为增量式编码器和绝对式编码器。其中，增量式编码器是通过检测旋转轴的相对位移量来获取旋转结构的旋转运动信息。但是，增量式编码器往往存在无法应对突发错误的问题，例如，一旦突然遭遇断电，重启后的增量式编码器容易因无法获取初始角度而丢失旋转角度信息；另外，由于增量式编码器是基于相对位移量来实现旋转运动信息的检测，所以若在先的检测结果中出现了测试误差，则后续的检测结果会基于在先的错误检测值发生误差累积，进而导致获取到的旋转运动信息出现错误。
[0005]绝对式编码器能够在设置好检测零点后，通过检测旋转结构的绝对位移量来获取旋转结构的旋转运动信息，从而更好地应对突发错误并避免出现误差累积的问题。但是，现有技术中的绝对式编码器，例如，编码光栅、磁圈、光轴编码等方案，往往对加工精密度要求较高，导致成本远高于增量式编码器，且无法应用于小型或紧凑型的电子设备。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供一种光学编码器及电子设备，以适应在小型或紧凑型的电子设备中的应用，并节约加工成本。
[0007]第一方面，本申请实施例提供一种光学编码器，应用于电子设备，所述光学编码器包括：旋转部件和光接收器；所述旋转部件的外表面具有环绕设置的光检测区域；所述光检测区域包括光吸收区域和光反射区域；所述光吸收区域用于吸收至少部分入射至所述旋转部件的光信号；所述光反射区域用于将至少部分入射至所述旋转部件的光信号反射至所述光接收器；所述光接收器用于接收入射至所述旋转部件并经过所述光检测区域反射的检测光信号，并根据所述检测光信号产生电信号，以确定所述旋转部件的旋转运动信息；其中，所述光吸收区域或所述光反射区域环绕所述旋转部件的外表面呈斜齿螺旋状设置，且螺旋角小于90度。
[0008]作为一种可能的实施方式，所述光检测区域用于使得所述检测光信号在所述光接收器上随所述旋转部件的旋转运动而产生明条纹和暗条纹；所述光吸收区域用于产生所述暗条纹；所述光反射区域用于产生所述明条纹。
[0009]作为一种可能的实施方式，所述光接收器包括至少两个光电传感器，所述至少两个光电传感器沿与所述旋转部件的旋转轴平行的方向排列。
[0010]作为一种可能的实施方式，所述光学编码器还包括：处理器，用于对所述光接收器产生的所述电信号进行处理，以确定所述旋转部件的旋转运动信息。
[0011]作为一种可能的实施方式，当经相邻的所述光吸收区域反射的光信号分别投射至第一光电传感器和第二光电传感器时，所述处理器用于设置所述旋转部件的绝对角度为0度；所述第一光电传感器和所述第二光电传感器分别为位于所述光接收器两端的光电传感器。
[0012]作为一种可能的实施方式，所述处理器进一步用于根据所述光接收器中所述光电传感器的总数，计算得到所述光学编码器的角分辨率。
[0013]作为一种可能的实施方式，所述处理器采用如下公式计算得到所述光学编码器的角分辨率：θ
r
＝360
°
/(m
‑
1)，其中，m表示所述光接收器中所述光电传感器的总数。
[0014]作为一种可能的实施方式，所述处理器采用如下公式计算得到所述旋转部件旋转的绝对角度：
[0015][0016]其中，k表示所述暗条纹对应的所述光接收器中所述光电传感器的序号，m表示所述光接收器中所述光电传感器的总数；所述光接收器中每一个所述光电传感器的序号从所述光接收器的一端至另一端依次排列为0,1,2,...,m。
[0017]作为一种可能的实施方式，当经所述光吸收区域反射的光信号分别投射至第三光电传感器和第四光电传感器时，所述处理器采用如下公式计算得到修正后的所述旋转部件旋转的绝对角度：
[0018][0019]其中，θ(n)表示所述暗条纹对应于所述第三光电传感器时所述旋转部件旋转的绝对角度，n表示所述第三光电传感器的序号，I0表示经所述光反射区域反射并投射至所述光接收器上的光信号的光强大小，I
a
表示投射至所述第三光电传感器上的光信号的光强大小，I
b
表示投射至所述第四光电传感器上的光信号的光强大小。
[0020]作为一种可能的实施方式，所述光接收器与所述旋转部件之间设置有透镜；所述透镜用于调整所述检测光信号的聚焦位置，以使得经相邻的所述光吸收区域反射的光信号分别投射至所述第一光电传感器和所述第二光电传感器。
[0021]作为一种可能的实施方式，所述光学编码器还包括：光发射器，用于向所述旋转部件发射光信号。
[0022]作为一种可能的实施方式，所述光检测区域的切面与所述旋转部件的旋转轴之间具有夹角，且所述夹角为锐角。
[0023]作为一种可能的实施方式，所述光吸收区域与所述光反射区域在所述旋转部件的外表面上沿环绕所述旋转部件的旋转轴的方向螺旋交替设置。
[0024]第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：壳体；冠部，设置于所述壳体上，用于接收用户的操作；以及如第一方面或第一方面的任一可选方式所述的光学编码器，
所述光学编码器与所述冠部耦合，用于检测所述用户对所述冠部的所述操作。
[0025]作为一种可能的实施方式，所述电子设备为手表，所述冠部设置于所述手表的侧部，且所述光学编码器的旋转部件与所述冠部连接，以使所述旋转部件随所述冠部的运动而运动。
[0026]本申请实施例提供的光学编码器采用了斜齿螺旋结构来实现光吸收区域或光反射区域，能够有效降低加工工艺的复杂度，节约加工成本，并且实现了小型化设计，因此能够更好地适应在智能手表等小型或紧凑型的可穿戴或便携式电子设备中的应用。
附图说明
[0027]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元器件表示为相同或类似的元器件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0028]图1为本申请实施例提供的一种光学编码器的结构示意图；
[0029]图2为本申请实施例提供的另一种光学编码器的结构示意图；
[0030]图3为本申请实施例提供的又一种光学编码器的结构示意图；
[0031]图4为本申请实施例提供的一种旋转部件的结构示意图；
[0032]图5A为本申请实施例提供的另一种旋转部件的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学编码器，应用于电子设备，其特征在于，所述光学编码器包括：旋转部件和光接收器；所述旋转部件的外表面具有环绕设置的光检测区域；所述光检测区域包括光吸收区域和光反射区域；所述光吸收区域用于吸收至少部分入射至所述旋转部件的光信号；所述光反射区域用于将至少部分入射至所述旋转部件的光信号反射至所述光接收器；所述光接收器用于接收入射至所述旋转部件并经过所述光检测区域反射的检测光信号，并根据所述检测光信号产生电信号，以确定所述旋转部件的旋转运动信息；其中，所述光吸收区域或所述光反射区域环绕所述旋转部件的外表面呈斜齿螺旋状设置，且螺旋角小于90度。2.根据权利要求1所述的光学编码器，其特征在于，所述光检测区域用于使得所述检测光信号在所述光接收器上随所述旋转部件的旋转运动而产生明条纹和暗条纹；所述光吸收区域用于产生所述暗条纹；所述光反射区域用于产生所述明条纹。3.根据权利要求2所述的光学编码器，其特征在于，所述光接收器包括至少两个光电传感器，所述至少两个光电传感器沿与所述旋转部件的旋转轴平行的方向排列。4.根据权利要求3所述的光学编码器，其特征在于，还包括：处理器，用于对所述光接收器产生的所述电信号进行处理，以确定所述旋转部件的旋转运动信息。5.根据权利要求4所述的光学编码器，其特征在于，当经相邻的所述光吸收区域反射的光信号分别投射至第一光电传感器和第二光电传感器时，所述处理器用于设置所述旋转部件的绝对角度为0度；所述第一光电传感器和所述第二光电传感器分别为位于所述光接收器两端的光电传感器。6.根据权利要求5所述的光学编码器，其特征在于，所述处理器进一步用于根据所述光接收器中所述光电传感器的总数，计算得到所述光学编码器的角分辨率。7.根据权利要求6所述的光学编码器，其特征在于，所述处理器采用如下公式计算得到所述光学编码器的角分辨率：θ
r
＝360
°
/(m
‑
1)，其中，m表示所述光接收器中所述光电传感器的总数。8.根据权利要求5所述的光学编码器，其特征在于，所述处理器采用如下公式计算得到所述旋转部件旋转的绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凡，李仕柏，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：