单码道光学编码器制造技术

本发明专利技术提供了一种单码道光学编码器。公开了具有至少三个沿单码道的公共轴线布置的通道（两个数据通道以及一个索引通道）的反射光学编码器的各种实施例。这里公开的单码道构造允许在小的封装中提供非常高分辨率的反射光学编码器。此外，单码道构造减小了和码尺与光探测器之间的错位有关的问题，允许使用相对简单的电子电路被用来处理输出，并且减小了制作、组装、集成电路以及编码器的成本。也公开了制作以及使用这种光学编码器的方法。

【技术实现步骤摘要】

这里描述的本专利技术的各种实施例涉及光学编码器的领域，以及与其相关的组件、装置、系统和方法。
技术介绍
光学编码器通常在诸如电动机控制系统中的闭环反馈控制的应用中用作动作探 测器。举例来说，许多光学编码器被构造为将旋转运动或者直线运动转化为双通道数字输 出，以用于位置编码。 许多光学编码器使用LED作为光源。在透射编码器中，通过位于LED上方的透镜等 机构将光准直为平行光束。与发射器相对的是通常由光电二极管阵列和信号处理器构成的 光探测器。当码尺(code scale)(诸如码盘或码带)在光发射器和光探测器之间移动时， 光束由设置在码尺上的条或者间隔的图案所中断。类似地，在反射或成像编码器中，LED上 方的透镜将光聚焦到码尺上。光被反射或者不被反射回布置在光探测器上方的透镜中。随 着码尺移动，与条和间隔相对应的明图案和暗图案的交替图案落到光敏二极管上。光敏二 极管探测这些图案并且由信号处理器处理相应的输出以产生数字波形。举例来说，这种编 码器输出用于提供与电动机的位置、速度和加速度有关的信息。 在一些三通道光学编码器中，所提供的索引通道(index channel)光探测器包括 光电二极管阵列I和I/，其中索引通道光探测器不与数据通道的轴线对准并且从其横向偏 移。这种编码器的实施需要增加表面面积以及封装尺寸，但是，鉴于在增加的表面面积上需 要光探测器，所以也遭受到码尺与光探测器之间的错位(misalignment)可能性增加的困 扰。因为需要专用的光学准直设备和步骤，所以在这种方法中制作成本和时间也通常会增 加。例如，见Leonard的美国专利No. 4， 451， 731。 在Bin Saidan等人的美国专利No. 7， 394， 061 (此后称作"'061专利")中公开了双通道光学反射编码器。在'061专利中，通过相对复杂地处理对应于A、A/、B、B/数据 通道的信号，提供了第三索引通道输出信号。在这种编码器中，相当可观的资源和时间必须 专用于设计产生索引通道输出信号所需要的复杂的输出电路。此外，如果由光探测器所产 生的总电流不足以产生所需要的输出信号，那么由数据通道和索引通道所提供的输出可能 劣化。因此，至少某几对的A、A/、B、B/通道不能用于产生索引通道输出信号。在更高的分 辨率时，因为数据通道光探测器的宽度和相应的表面面积较小并且它们所产生的电流不足 以产生索引输出脉冲，因此'061专利的双通道设计失败。因此，需要额外的电子电路以增 加光电二极管电流。 市场上需要更小的并且更高分辨率的光学反射编码器。所需要的是能够在不使用 复杂、昂贵的信号处理输出电路的状态下提供更小、更高分辨率的光学反射编码器。 包括直接或间接地涉及本专利技术的
的主题的各种专利包括但不限于以下 几个1984年5月29日，Leonard等人的美国专利No. 4， 451， 731 ;2008年6月10日，Foo等 人的美国专利No. 7， 182， 248 ;2008年11月11日，Ng等人的美国专利No. 7， 385， 178 ;2008年7月15日，Wong等人的美国专利No. 7， 400， 269 ;2008年7月1日，Saidan等人的美国专利No. 7， 394， 061 ;2006年10月26日，Saxena等人的美国专利公开No. 2006/0237540 ;以及2008年1月21日，0tsuka等人的美国专利公开No. 2008/0024797。 上述出版物的日期可能对应于优先权日期、申请日公开日或者授权日中的任意一个。在
技术介绍
部分中列举的上述专利和专利申请并不是(也不能被理解为是)申请人或其辩护人承认上述列表中的一个或多个出版物构成关于申请人的各种专利技术的现有技术。这里所引用的所有的印刷出版物和专利都通过引用将其每一个的全部内容结合在这里。 在阅读和理解
技术实现思路
、具体实施例和权利要求之后，本领域的技术人员可以认识到可以根据本专利技术的各种实施例的教导有利地修改这里所列的印刷出版物中所公开的系统、装置、组件和方法中的至少一部分。
技术实现思路
在一些实施例中，提供了一种反射光学编码器，包括衬底，其具有上表面；光发 射器，其安装或连接到所述上表面并且构造为从所述光发射器发射光；单码道光探测器，其 安装或连接到所述上表面，所述单码道光探测器具有公共轴线，所述单码道光探测器具有 沿着所述公共轴线布置的交替排列的多对A和B数据通道光探测器和A/和B/数据通道光 探测器以及至少一对索引通道I和1/光探测器，其中，所述A和A/光探测器和所述B和B/ 光探测器彼此相位相差90度设置，以及码尺，其包括索引带和数据带并且构造为沿着所述 公共轴线运动，所述码尺相对于所述单码道光探测器定位并可操作地布置，使得从所述光 发射器发射的光的至少一部分从所述码尺朝向所述数据和索引通道光探测器反射。 在其他实施例中，提供了一种制作反射光学编码器的方法，包括提供具有上表面 的衬底；将光发射器安装或连接到所述上表面；将单码道光探测器安装或连接到所述上表 面，所述单码道光探测器具有与其相关的公共轴线，所述单码道光探测器具有沿着所述公 共轴线布置的交替排列的多对A和B数据通道光探测器和A/和B/数据通道光探测器，以 及至少一对索引通道I和1/光探测器，其中，所述A和A/与所述B和B/光探测器彼此相 位相差90度设置，以及相对于所述单码道光探测器定位并可操作地布置包括索引带和数 据带的码尺，使得所述码尺沿着所述公共轴线运动并且从所述光发射器发射的光的至少一 部分从所述码尺朝向所述数据和索引通道光探测器反射。 对于已经阅读和理解了说明书和附图的本领域的技术人员来说，这里公开的更多 实施例将会变得更加清楚。附图说明 通过以下说明、附图和权利要求可以使本专利技术的各种实施例的不同方面变得清 楚，其中图1图示了本专利技术的反射光学编码器10的第一实施例；图2图示了由图1的实施 例提供的示例性输出信号；图3图示了本专利技术的反射光学编码器10的第二实施例；图4图 示了由图3的实施例提供的示例性输出信号；图5图示了本专利技术的反射光学编码器10的第 三实施例；图6图示了由图5的实施例提供的示例性输出信号；图7图示了本专利技术的反射光 学编码器10的第四实施例；图8图示了由图7的实施例提供的示例性输出信号；附图不一 定相同比例。除非另有说明，附图中相同的附图标记表示相同的部分或步骤。具体实施例方式在本专利技术的各种实施例中，提供了单码道(track)反射光学编码器系统、装置以 及方法。 如这里所采用的，术语"单码道编码器"意思是光学编码器具有单码尺，该单码尺 具有形成或存在于其上或其中的数据或码的图案或条以及形成或存在于其上或其中的索 引的图案或条，其中数据和索引图案在单码道中沿着公共的单轴线一同移动，该单码道布 置在包括数据通道和索引通道光探测器的相应的单码道上方。 图1图示了反射光学编码器10的一个实施例，其中单码道光探测器48安装或者 连接到衬底的上表面上(在图1中未示出)。光发射器(也未示出)也被安装或连接到上 表面上并且构造为从该处发射光。单码道光探测器48具有公共轴线47。根据图l的实施 例，沿着公共轴线47布置的是交替排列的多对A和B数据通道光探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射光学编码器，包括：衬底，其具有上表面；光发射器，其安装或连接到所述上表面并且构造为从所述光发射器发射光；单码道光探测器，其安装或连接到所述上表面，所述单码道光探测器具有公共轴线，所述单码道光探测器具有沿着所述公共轴线布置的交替排列的多对Ａ和Ｂ数据通道光探测器和Ａ／和Ｂ／数据通道光探测器以及至少一对索引通道Ｉ和Ｉ／光探测器，其中，所述Ａ和Ａ／光探测器和所述Ｂ和Ｂ／光探测器彼此相位相差９０度设置，以及码尺，其包括索引带和数据带并且构造为沿着所述公共轴线运动，所述码尺相对于所述单码道光探测器定位并可操作地布置，使得从所述光发射器发射的光的至少一部分从所述码尺朝向所述数据和索引通道光探测器反射。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赛丹塞弗巴哈里，仲民托尔，滕库诺拉曼宾滕库阿布德阿兹，
申请(专利权)人：安华高科技ECBUIP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]