CN113124911B - 光学编码器 - Google Patents

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Abstract

一种光学编码器，包含对应设置的编码盘以及检光器。检光器用以接收光线。检光器包含至少一感光组件，且感光组件排列形成至少一感光阵列。感光阵列的宽度对应于光学编码器的一个细分割周期。

Description

光学编码器
技术领域
本发明关于一种编码器，特别是一种具有高分辨率的光学编码器。
背景技术
编码器是利用光学或磁性或是机械接点的方式感测位置，并将位置转换为电信号后输出给驱动器，作为驱动器控制位置时的反馈信号。依运动方式可分为旋转编码器或是线性编码器。旋转编码器可以将旋转位置或旋转量转换成模拟或是数字电信号，一般会装在旋转对象上，如马达轴。线性编码器则是以类似方式将线性位置或线性位移量转换成电信号。目前，编码器广泛应用于工具机、机器人、半导体设备而做为伺服马达定位的感测模块，并且编码器的精准度会直接影响到机械设备的定位表现。
对于光学编码器来说，编码盘(光栅盘)具有图案化的可透光区块。当光源照射时，检光器与编码盘之间的相对运动会使得检光器接收到不同的光量，并且根据光量的变化判断出线性位移量或旋转角度。不透光区块和可透光区块的数量与图案决定了光学编码器的分辨率。然而，由于过小的可透光区块可能引发绕射干扰问题，故通过增加可透光区块数量来提升分辨率的方式有物理上的限制。
现有的光学编码器当中，由于硅基光电二极管在红外线波长范围具有良好的量子效率与光电响应率，检光器会采用硅基光电二极管来解析光能量信号。在高阶编码器中，会将检光器内的硅基光电二极管(PD)再区分为编码区(Coding)与细分割区(Interpolator)两种PD轨道区块，其中编码区的PD透过编码盘上明暗的编码(Binary或Gray code)，让光源端发出的光束在通过编码盘时，形成穿透或不穿透光束，再让检光器上编码区的各个PD反应出高光功率或低光功率的能量状态，最后搭配系统端的逻辑译码，以换算出目前角度。细分割区的PD则依据编码区最细编码PD的周期为单位，通过细分割PD的设计以产生一弦波信号，再进行信号的细分割，以达成编码器总分辨率(bits)为编码区加细分割区分辨率的总和结果。目前公知的细分割区解析作法，为将细分割区PD接收的模拟弦波信号，再经过高阶模拟数字转换器(ADC)，才能将此弦波模拟信号转换成数字信号，以解析出更细的角度位置。然而，依据不同编码器产品的规格，若为达成高细分割分辨率时(例如24-bit/rev.)，此时就需要使用相对高阶的ADC，才能达成，例如若编码区分辨率为10bits，此时细分割区分辨率就需为14bits，故须至少采用分辨率为14bits的ADC，惟ADC价格随分辨率快速上升，而会产生成本问题。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明公开一种光学编码器，有助于解决高阶ADC制造成本过高，而使得高分辨率的光学编码器难以广泛应用于业界的问题。
本发明所公开的光学编码器包含对应设置的一编码盘以及一检光器。检光器用以接收光线。检光器包含至少一感光组件，且感光组件排列形成至少一感光阵列。感光阵列的宽度对应于光学编码器的一个细分割周期。
本发明另公开的光学编码器包含一编码盘、一检光器以及一感测电路。检光器用以接收光线。检光器对应编码盘设置。检光器包含多个感光组件，且这些感光组件排列形成多个感光阵列。感测电路电性连接于感光阵列，以使每个感光组件的收光量被量化而具有数字灰阶特性。
根据本发明所公开的光学编码器，主要采用可达成高密度组件布局、可积体化的感光组件，例如CMOS或CCD感光组件。以CMOS为例，可构成感光阵列以接收光信号，相比公知光学编码器采用硅基光电二极管，CMOS感光组件具有可高度电路积体化的特质，可轻易达成高信噪比(SNR)，且具有成熟的制造工艺，近年来随着制程技术的提升，CMOS在非可见光波段的响应率也已提升至硅基光电二极管的水平，因此采用CMOS感光组件的高分辨率光学编码器将可拥有更好的市场竞争力。
此外，本发明所公开的光学编码器可进一步包含感测电路。感测电路电性连接于感光阵列，以使每个感光组件的收光量被量化而具有数字灰阶特性，以输出根据这些感光阵列所累积加总的光能量信号而得到的电信号。相较公知技术的硅基光电二极管接收到模拟电信号后再通过ADC转换成数字信号，本发明的感光组件产生的电信号虽仍为模拟信号，但可通过集成电路设计，让每个感光组件直接搭配一个ADC组件；亦或可简化成以每一行或每一列为基准，使各行或各列感光组件搭配一个ADC组件，再通过电路扫描方式，让该行或该列中的每个感光组件在扫描瞬间，由该行或该列对应的ADC组件，获取模拟信号后再转成数字信号，即通过依序获取每个感光组件的数字信号后，再至后级(Power amp)计数电路中做加总统计，最后得出全数字化的能量结果。此分行或分列扫描方式的优点为简化ADC数量。
以上的关于本公开内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的光学编码器的示意图。
图2为图1的光学编码器的局部放大示意图。
图3为图2的光学编码器的检光器的局部放大示意图。
图4为图3中位于编码区感光区块的感光阵列的示意图。
图5为图3中位于细分割区感光区块的感光阵列的示意图。
图6为根据本发明第一实施例的光学编码器的感光阵列与感测电路连接的示意图。
图7为光学编码器的细分割周期的示意图。
图8为根据本发明第二实施例的光学编码器的检光器的局部放大示意图。
图9为根据本发明第三实施例的光学编码器的检光器的局部放大示意图。
图10为根据本发明实施例一的光学编码器所产生的正弦波(Sin)与余弦波(Cos)信号。
图11为根据图10整合正弦波与余弦波信号后所得到的利萨茹(Lissajous)图形。
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求书及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
根据本发明的一实施例，光学编码器包含编码盘以及检光器。请参照图1至图5，其中图1为根据本发明第一实施例的光学编码器的示意图，图2为图1的光学编码器的局部放大示意图，图3为图2的光学编码器的检光器的局部放大示意图，图4为图3中位于编码区感光区块的感光阵列的示意图，且图5为图3中位于细分割区感光区块的感光阵列的示意图。在本实施例中，光学编码器1包含一编码盘10、一检光器20以及一光源30。图1绘示光学编码器1是旋转编码器，但在其他实施例中可以是线性编码器。
编码盘10包含二编码区编码部位110与一细分割区编码部位120。为了让附图易于理解，图1省略绘示编码区编码部位110与细分割区编码部位120。编码区编码部位110包含编码区轨道，其具有可透光的多个开口图案111。编码区编码部位110的编码方式可以例如为格雷码编码(Gray code)或二进编码(Binary code)或循环码(M-sequence)或其他可完成绝对式编码器的编码方式。细分割区编码部位120位于二编码区编码部位110之间，并且细分割区编码部位120具有可透光且相互间隔的多个狭缝121。编码区编码部位110的数量并非用以限制本发明。此外，图2中编码区编码部位110与细分割区编码部位120的位置并非用以限制本发明。在部分实施例中，可以是一个编码区编码部位介于二个细分割区编码部位之间，或一个编码区编码部位与一个细分割区编码部位对齐的配置方式。
检光器20对应编码盘10设置。检光器20包含对应编码区编码部位110的二编码区感光区块210以及对应细分割区编码部位120的一细分割区感光区块220。检光器20还包含多个感光组件230。部分感光组件230位于编码区感光区块210，以用于接收通过编码区编码部位110的开口图案111的光线。另一部分感光组件230位于细分割区感光区块220，以用于接收通过细分割区编码部位120的狭缝121的光线。在细分割区感光区块220中，这些感光组件230排列形成多个感光阵列240。在本实施例中，感光组件230例如为互补式金属氧化物半导体(CMOS)或是感光耦合组件(CCD)。以CMOS作为感光组件230具有可高度电路积体化的特质，可轻易达成高信噪比(SNR)，且具有成熟的制造工艺，而有助于降低检光器20的制造成本。为了让附图易于理解，图2和图3仅绘示出感光阵列240而未进一步绘示感光组件230。感光组件230以及感光阵列240的数量并非用以限制本发明。
光源30相对编码盘10设置，并且检光器20与光源30分别位于编码盘10的相对二侧，但本发明并不以前述的分布关系为限。在部分实施例中，检光器20与光源30可以位于编码盘10的同一侧。光源30例如但不限于是发光二极管或雷射二极管。光源30发出的光线穿过编码盘10中编码区编码部位110的开口图案111与细分割区编码部位120的狭缝121，进而可被检光器20的感光组件230接收。进一步来说，感光组件230可以接收红外线波长范围的光，其中所述红外线波长范围为760纳米至1000纳米，但前述列举的接收光波长并非用以限制本发明。另外，在光源30的前端可设置一片或多片光学透镜31，使光线通过光学透镜31后产生近似平行光场。
根据本发明的一实施例，感光阵列的外型可为非矩形。也就是说，感光阵列的外型可以是梯形、菱形、平行四边形等多边形，或是扇形、椭圆形与其他不规则形状。参照图3和图5，在本实施例中，位于细分割区感光区块220的感光阵列240为梯形。如图5所示，对于细分割区感光区块220中的其中一个感光阵列240来说，靠近上方的编码区感光区块210的一列具有较多数量的感光组件230，且靠近下方的编码区感光区块210的另一列具有较少数量的感光组件230，其中较多感光组件230的一列做为梯形感光阵列240的长边241，较少感光组件230的另一列则做为梯形感光阵列240的短边242。在每个感光阵列240中的相邻二感光组件230的间距小于相邻二感光阵列240的间距T，或更明确来说是相邻二感光组件230的间距小于相邻二感光阵列240的最小间距。
在本实施例中，所述感光阵列240的长边241与短边242，是由一列中多个感光组件230的最左行感光组件230至最右行感光组件230的距离定义出来。如图5所示，靠近上方的编码区感光区块210的一列中最左行的感光组件230的左侧边231a至同列中最右行的感光组件230的右侧边231b的距离D1定义为感光阵列240的长边241。靠近下方的编码区感光区块210的另一列中最左行的感光组件230的左侧边232a至同列中最右行的感光组件230的右侧边232b的距离D2定义为感光阵列240的短边242。
根据本发明的一实施例，这些感光阵列并排设置于细分割区感光区块。参照图3和图5，位于细分割区感光区块220中并且呈梯形的这些感光阵列240并排设置。对于部分的感光阵列240来说，各自的短边242朝向同一方向，且各自的长边241朝向相对的另一方向。这些感光阵列240共同形成一感光阵列群组250，并且每个感光阵列群组250与其他的感光数组群组250相间隔。
在图3中，每个感光阵列群组250中的多个感光阵列240的短边242朝向同一方向，但本发明并不以此为限。在部分实施例中，任一感光阵列群组250中的多个感光阵列240可以是长边241与短边242交错的方式排列，即其中一个感光阵列240的短边242朝向一方向，且相邻的另一个感光阵列240的短边242朝向相反方向。
在图5中，任一感光阵列240中的所有感光组件230均为正方形的感光组件，因此梯形感光阵列240会有锯齿状边缘，但本发明并不以此为限。在部分实施例中，对于一个感光阵列240来说，在感光阵列240最外侧的感光组件230可以是梯形或多边形以配合感光阵列240的轮廓，因此感光阵列240不会有锯齿状边缘。
光源30发出的光线穿过编码区编码部位110与细分割区编码部位120而分别抵达位于编码区感光区块210的感光组件230与位于细分割区感光区块220的感光组件230，并且感光组件230接收到光线时，会输出电信号。此处，感光组件230接收到仍为光强度改变的模拟电信号。再连接至一模拟数字转换器或一比较器(Comparator)后，输出数字信号。当编码盘10相对检光器20运动或是检光器20相对编码盘10运动，能接收到光线的感光组件230数量会有所增减，进而光学编码器1所转换出的数字信号会有所改变，并且数字信号的改变可作为判断位移量或旋转角度大小的依据。
图3和图5中绘示的感光阵列240形状并非用以限制本发明。在部分实施例中，可以将编码盘的细分割区编码部位设计成形成有多个非矩形的狭缝，此时可搭配矩形的感光阵列。或者，细分割区编码部位的狭缝和感光阵列可均为矩形，此时可搭配非平行光场的光源，此种设计的实施例可为一光源与检光器在同一侧的反射式编码器。
根据本发明的一实施例，感光组件的收光量可以被量化而具有灰阶数字特性。请并参照图6，为根据本发明第一实施例的光学编码器的感光阵列与感测电路连接的示意图。如图1和图3所示，在本实施例中，光学编码器1更进一步包含设置于检光器20的一感测电路40。如图6所示，感测电路40包含多个同步取样模拟数字转换器410，且每一行中的多个感光组件230与负责该行的其中一个同步取样模拟数字转换器410电性连接。对于其中一个感光阵列240来说，多个感光组件230排列于每一行中，并且每行中的这些感光组件230与其中一个同步取样模拟数字转换器410电性连接，通过扫描方式依序让模拟数字转换器读取此行中每一个感光组件230的能量，并将模拟信号转数字信号。若一个感光阵列240中有n行感光组件230，则相对应会有n条同步取样模拟数字转换器410分别与n行感光组件230电性连接。对于其中一个感光阵列群组250来说，每个感光阵列240中有多个同步取样模拟数字转换器410分别与多行感光组件230电性连接，且这些感光阵列240中的多个同步取样模拟数字转换器410并联，以输出根据这些感光阵列240所累积加总的光能量信号而得到的电信号。如此一来，感光组件230产生的电信号不仅可以表示有无接收到光线，还能表示接收到光线能量多寡，因而具有灰阶数字特性。本实施例以每行中的这些感光组件230与其中一个模拟数字转换器410电性连接，但本发明并不以此为限。在部分实施例中，可以是每列中的感光组件与其中一个模拟数字转换器电性连接。或每一个感光组件均搭配一个模拟数字转换器或一比较器，也就是说可以用比较器取代模拟数字转换器410。
类似地，感测电路40可进一步包含与编码区感光区块210中的感光组件230电性连接的同步取样模拟数字转换器或比较器电路，以使位于编码区感光区块210的感光组件230的收光量能够被量化。
综上所述，每个感光阵列240是由多个感光组件230排列组成，并且每个感光组件230均可连接于感测电路(模拟数字转换器或比较器)。通过多个感光组件230的数量级累加方式，可轻易达成提高分辨率的目的。
对于采用硅基光电二极管的现有光学编码器来说，必须要单个硅基光电二极管连接于一个高阶感测电路(比如分辨率为10bits以上的模拟数字转换器)才能达到高解析。在本发明的部分实施例中，感光组件230可以是CMOS感光组件，因此在感光阵列240的感测面积与硅基光电二极管相同的情况下，基于CMOS属于成熟的集成电路制程，故感光组件230除了可连接于中阶感测电路(比如分辨率为5～10bits的模拟数字转换器电路)之外，也可以连接于低阶感测电路(比较器)，通过集成电路制程可在提高信噪比(SNR)的同时降低感测电路的制造成本。
请参照图7，为光学编码器的细分割周期的示意图。编码盘10的光学分辨率会取决于细分割区编码部位120中的狭缝121宽度以及相邻狭缝121之间的间距。此处，编码盘10的一个狭缝121的宽度为W1，相邻二狭缝121之间的不透光区域的宽度为W2，且狭缝121宽度与不透光区域宽度的总和(W1+W2)定义为光学编码器的细分割区感光区块的一个细分割周期，或称作编码区感光区块的最小编码位。参照图5、图6和图7，每个感光阵列240的宽度(即距离D1)对应于一个细分割周期。更具体来说，是指感光阵列240的最大宽度(距离D1)小于或等于一个细分割周期的大小。进一步地，在部分实施例中是指感光阵列240的宽度与相邻二感光阵列240的间距(请复参照图3，标示相邻二感光阵列240的间距T)的总和等于一个细分割周期。
根据编码盘所能提供的分辨率高低，感光阵列的尺寸也会有所调整。请参照图8，为根据本发明第二实施例的光学编码器的检光器的局部放大示意图。在本实施例中，光学编码器的检光器包含编码区感光区块210以及细分割区感光区块220。包含多个感光组件230的感光阵列240a位于编码区感光区块210，并且包含多个感光组件230的感光阵列240b位于细分割区感光区块220。由于本实施例中编码盘所提供的光学分辨率高于第一实施例中编码盘的光学分辨率，即本实施例的一个细分割周期较小。为了满足感光阵列240b的宽度要对应于一个细分割周期，由4个感光组件230构成细分割区感光区块220中的感光阵列240b，并且由16个感光组件230构成编码区感光区块210中的感光阵列240a。本实施例提供矩形的感光阵列240b，并且感光阵列240b中的每个感光组件230可与一个模拟数字转换器电性连接，藉此具有数字灰阶特性。
请参照图9，为根据本发明第三实施例的光学编码器的检光器的局部放大示意图。在本实施例中，编码盘所提供的光学分辨率高于第二实施例中编码盘的光学分辨率，即本实施例的一个细分割周期更小。为了满足感光阵列240b的宽度要对应于一个细分割周期，因此由单颗感光组件230构成细分割区感光区块220中的感光阵列240b，并且由4个感光组件230构成编码区感光区块210中的感光阵列240a。
图8和图9绘示出细分割区感光区块220中的单个感光阵列240b。实际上，在细分割区感光区块220中可以存在多个感光阵列240b，并且这些感光阵列240b可以并联以增加分辨率。
以下，以具体的实施例进一步说明本发明中光学编码器的其他设计。
﹝实施例一﹞
实施例一提供如图1至图6绘示的旋转式光学编码器1，包含编码盘10、检光器20、光源30以及感测电路40。编码盘10的细分割区编码部位120具有可透光且相互间隔的多个狭缝121，并且狭缝121的宽度可以为60微米(μm)，狭缝121的数量总共为1024个。狭缝121的具体宽度以及数量仅是作为示例说明，会依据细分割区编码部位120的分辨率需求而有所不同。
检光器20包含位于编码区感光区块210与细分割区感光区块220的多个感光组件230。位于细分割区感光区块220的感光组件230排列形成多个梯形的感光阵列240，并且相邻的8个感光阵列240形成一感光阵列群组250。任一个感光阵列240包含2960个感光组件230，其排列成25行(n＝25)。感光阵列240的最下列包含7个感光组件230，并且最上列包含25个感光组件230。感光阵列240的长边241(即距离D1)为121.25μm，短边242(即距离D2)为33.95μm。
光源30可发出波长为850纳米的红外光。感光组件230为CMOS光电二极管，在波长为850纳米的红外光照射下具有0.41安培/瓦特(A/W)的响应率。
感测电路40包含多个模拟数字转换器410。对于其中一个感光阵列240来说，有25个模拟数字转换器410分别电连接于25行中的感光组件230。此外，在一个感光阵列群组250中，8个感光阵列240中的多个模拟数字转换器410并联，因此共有200个模拟数字转换器410并联。
﹝实施例二﹞
实施例二提供旋转式光学编码器1，包含编码盘10、检光器20、光源30以及感测电路40。编码盘10的细分割区编码部位120具有可透光且相互间隔的多个狭缝121。狭缝121的数量总共为1024个。
检光器20包含位于编码区感光区块210与细分割区感光区块220的多个感光组件230。位于细分割区感光区块220的感光组件230排列形成多个呈梯形的感光阵列240，并且相邻的8个感光阵列240形成一感光阵列群组250。任一个感光阵列240包含2960个感光组件230，其排列成25行。感光阵列240的最下列包含7个感光组件230，并且最上列包含25个感光组件230。感光阵列240的长边241为121.25μm，短边242为33.95μm。
光源30可发出波长为850纳米的红外光。感光组件230为CMOS光电二极管，在波长为850纳米的红外光照射下具有0.41安培/瓦特(A/W)的响应率。
感测电路40包含多个比较器。对于其中每一个感光阵列240来说，各个感光组件230均对应一个比较器，并且所有的比较器均并联。
实施例二与实施例一的差异在于，实施例二的光学编码器1不使用模拟数字转换器，而采用更简化的比较器，故每一个感光组件230只能提供0或1的二值化输出结果，最后通过加总每颗感光阵列240，而得到感光阵列群组250的数字化结果。
﹝光学编码器的分辨率﹞
在实施例一和实施例二中，具有1024个狭缝121的编码盘10提供10-bit的分辨率。当每个感光阵列240中的感光组件230数量为2960个，并且共8个感光阵列240并联时，可再搭配Sin+、Sin-的差动对电路设计，使分辨率再倍增。故感光组件总数路可达到2960x 8(个)x 2(区)＝47360个感光组件，若每个感光组件搭配一比较器，而均有是唯一0/1的组件，则数量上有约15bits解析(>32768个)，此时光学编码器至少可达成25-bit/rev.分辨率。若每个感光组件230改为搭配10bits灰阶的ADC，则实施例一的光学编码器可达成35-bit/rev.分辨率。因此，实施例一的光学编码器具有高达35-bit的分辨率。实施例二的光学编码器具有25-bit/rev.的分辨率。
﹝光源与检光器的设计﹞
在实施例一和实施例二中，CMOS光电二极管(感光组件230)在波长为850纳米的红外光照射下具有0.41安培/瓦特的响应率。根据一比较例的光学编码器，CMOS感光组件被替换成硅基光电二极管，且硅基光电二极管在波长为850纳米的红外光照射下具有0.46安培/瓦特的响应率。
因此，在波长为850纳米的红外光照射下，采用CMOS光电二极管的光学编码器与采用硅基光电二极管的公知光电二极管具有相近的响应率。
﹝梯形感光阵列的设计对于光电信号的补偿﹞
在实施例一的光学编码器1中，感光阵列240接收通过狭缝121的光信号。当编码盘10或检光器20旋转时，检光器20可获得一个接近弦波(包括正弦波与余弦波)的电信号。但若检光器20未经过优化设计时，此一电信号的波型会是非标准弦波，甚至可能为其他任意波型，而对信号质量有很大的影响。为了避免信号质量下降，实施例一针对梯形感光阵列240的形状有特定的设计，即感光阵列240的长边241大约为121.25μm，短边242大约为33.95μm。这样的梯形感光阵列240满足角度变异小于1.0。角度变异代表解析角度的输出结果与理想角度的标准偏差。以圆形编码盘举例来说，若360度区分为1024解析，则每一理想角度约为0.352度，角度变异是用来描述此设计结果与理想角度的差异。
在编码盘或检光器转动时，通过不同细分割区块的相位差设计，可让不同区块的感光阵列群组250所接收的光线有强弱的变化。如图3所示，4个感光阵列群组250的电信号，分别代表Sin+、Cos+、Cos-、Sin-四组弦波信号，在通过Sin+、Sin-与Cos+、Cos-的两两差动对后，可得到两个相位差90度的弦波。根据将这两个弦波波形迭合得到的利萨茹图形，进一步可针对此饼图案做角度上的细分割。
请参照图10和图11，其中图10为根据本发明实施例一的光学编码器所产生的正弦波与余弦波电压信号，图11为根据图10整合正弦波与余弦波信号后所得到的利萨茹图形。可以看到，实施例一中的4个感光阵列群组250个别产生的信号彼此具有90度的倍数的相位差，在经过差动对后可获得两个正、余弦波，电信号迭合后得到趋近于圆形的利萨茹图形，这表示经过差动对后的梯形感光阵列所产生的电信号有较好的信号质量。
综上所述，本发明所公开的光学编码器中，主要采用可达成高密度组件布局、可积体化的感光组件，例如CMOS或CCD感光组件。以CMOS为例，可构成感光阵列以接收光信号，相比公知光学编码器采用硅基光电二极管，CMOS感光组件具有可高度电路积体化的特质，可轻易达成高信噪比(SNR)，且具有成熟的制造工艺，近年来随着制造工艺技术的提升，CMOS在非可见光波段的响应率也已提升至硅基光电二极管的水平，因此采用CMOS感光组件的高分辨率光学编码器将可拥有更好的市场竞争力。
此外，本发明所公开的光学编码器可进一步包含感测电路。感测电路电性连接于感光阵列，以使每个感光组件的收光量被量化而具有数字灰阶特性。以输出根据这些感光阵列所累积加总的光能量信号而得到的电信号。相较公知技术的硅基光电二极管接收到模拟电信号后再通过ADC转换成数字信号，感光组件产生的电信号虽仍为模拟信号，但可通过集成电路设计，让每个感光组件直接搭配一个ADC组件，亦或可简化成以每一行或每一列为基准，使各行或各列感光组件搭配一个ADC组件，再通过电路扫描方式，让该行或该列中的每个感光组件在扫描瞬间，由该行或该列对应的ADC组件，获取模拟信号后再转成数字信号，即通过依序获取每个感光组件的数字信号后，再至后级计数电路中做加总统计，最后得出全数字化的能量结果。此分行或分列扫描方式的优点为简化ADC数量。
【符号说明】
1 光学编码器
10 编码盘
110 编码区编码部位
111 开口图案
120 细分割区编码部位
121 狭缝
20 检光器
210 编码区感光区块
220 细分割区感光区块
230 感光组件
231a、232a 左侧边
231b、232b 右侧边
240、240a、240b 感光阵列
241 长边
242 短边
250 感光阵列群组
30 光源
31 光学透镜
40 感测电路
410 模拟数字转换器
D1、D2 距离
T 间距
W1、W2 宽度

Claims (18)

1.一种光学编码器，包含：
一编码盘；以及
一检光器，对应该编码盘设置并且用以接收一光线，该检光器包含多个感光组件，所述感光组件排列形成多个感光阵列，每一所述感光组件的收光量被量化而具有数字灰阶特性，且每一所述感光阵列的宽度对应于该光学编码器的一个细分割周期。
2.如权利要求1所述的光学编码器，其中所述感光组件为互补式金属氧化物半导体感光组件。
3.如权利要求1所述的光学编码器，其中所述感光阵列包含相邻的一第一感光阵列与一第二感光阵列，在该第一感光阵列和该第二感光阵列中的相邻的其中两个所述感光组件的间距小于该第一感光阵列与该第二感光阵列的间距。
4.如权利要求1所述的光学编码器，其中该编码盘包含一编码区编码部位与一细分割区编码部位，该检光器包含分别对应该编码区编码部位与该细分割区编码部位的一编码区感光区块与一细分割区感光区块，且所述感光阵列位于该细分割区感光区块。
5.如权利要求4所述的光学编码器，其中所述感光阵列并排设置于该细分割区感光区块。
6.如权利要求5所述的光学编码器，其中每一所述感光阵列的外型为非矩形。
7.如权利要求6所述的光学编码器，其中所述感光阵列的外型各自为梯形，且所述感光阵列的短边朝向同一方向。
8.如权利要求1所述的光学编码器，还包含一感测电路，其中该感测电路包含多个模拟数字转换器，且所述模拟数字转换器分别与该些感光阵列中的至少一个感光组件电性连接。
9.如权利要求1所述的光学编码器，还包含一感测电路，其中该感测电路包含多个比较器，且所述比较器分别与所述感光阵列中的每一个感光组件电性连接。
10.如权利要求2所述的光学编码器，其中每一所述感光组件用以接收红外线波长范围的光。
11.一种光学编码器，包含：
一编码盘；
一检光器，对应该编码盘设置并且用以接收一光线，该检光器包含多个感光组件，且所述感光组件排列形成多个感光阵列；以及
一感测电路，电性连接于所述感光阵列，以使每一所述感光组件的收光量被量化而具有数字灰阶特性。
12.如权利要求11所述的光学编码器，其中所述感光组件为CMOS感光组件。
13.如权利要求11所述的光学编码器，其中该感测电路包含多个模拟数字转换器，且所述模拟数字转换器分别与所述感光阵列中的至少一个感光组件电性连接。
14.如权利要求11所述的光学编码器，其中该感测电路包含多个比较器，且所述比较器分别与所述感光阵列中的每一个感光组件电性连接。
15.如权利要求11所述的光学编码器，其中该编码盘包含一编码区编码部位与一细分割区编码部位，该检光器包含分别对应该编码区编码部位与该细分割区编码部位的一编码区感光区块与一细分割区感光区块，且所述感光阵列位于该细分割区感光区块。
16.如权利要求15所述的光学编码器，其中所述感光阵列并排设置于该细分割区感光区块。
17.如权利要求15所述的光学编码器，其中所述感光阵列的外型各自为梯形，且所述感光阵列的短边朝向同一方向。
18.如权利要求11所述的光学编码器，其中每一所述感光阵列的宽度对应于该光学编码器的一个细分割周期。
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