精密光学编码器用的自扫描光电二极管阵列传感器

光学精密工程990115

光学精密工程

OPTICS AND PRECISION ENGINEERING

1999　Vol.7　No.1　P.91-95

精密光学编码器用的自扫描

光电二极管阵列传感器

袁祥辉　吕果林　黄友恕　蒋子平

摘　要：根据精密光学编码器的性能要求，设计和制造了一种具有16个像元的专用的自扫描光电二极管阵列(SSPA)。通过分析SSPA的工作原理、设计和实验结果，表明此传感器能满足精密光学编码器的要求。

关键词：光学编码器　自扫描光电二极管阵列　光电传感器

Self Scanning Photodiode Array Sensor for Precision Rotary Encoder

YUAN Xiang-Hui

（Dept.of Optoelectronic Information,Chongqing Univercity Chongqing 400044)

Lü Guo-Lin

（Dept.of Optoelectronic Information,Chongqing Univercity Chongqing 400044)

HUANG You-Shu

（Dept.of Optoelectronic Information,Chongqing Univercity Chongqing 400044)

JIANG Zhi-Ping

（Dept.of Optoelectronic Information,Chongqing Univercity Chongqing 400044) Abstract：Based on the property of the precision rotary encoder,The 16 elements,Special Self Scanning Photodiode Array (SSPA) has been designed and fabricated.Through analyzing the operation principle, design and experimental result of SSPA,it can meet requirements of the precision rotary encoder.

Key words：Rotary encoder,Self Scanning Photodiode Array,Optoelectronic sensor▲

1　引 言

角数字编码器是测量轴角位置最直接的方法之一。它具有很高的分辨率、精度和可靠性。

在数字编码器中，大部分是采用光学和光电原理构成的光学编码器。其组成有光源、光学系统、码盘和读出电路。常用的数字编码器的精度与码盘的精度、码盘的透明与不透明图形的清晰程度、图形边缘的锐利情况以及光学系统中窄缝的尺寸等因素有关。编码器的分辨率则与码道的数量和细分技术有关。对码盘尺寸足够大的角编码器其精度和分辨率均可达到很高的水平。但对码盘尺寸较小的编码器若要提高分辨率，必须增加码道的数量，在尺寸受限的情况下，必须要减小码道的宽度，通过窄缝的光强相应减小，这样一来对光电变换用的读出阵列性能要求较高，而每个光电器件的输出都要配置相应的处理电路。这对整个光学编码器的调试增加了难度，不利于提高可靠性和降低成本。至于光学编码器的精度的提高，除了提高码盘的质量之外，光学窄缝的尺寸应足够小，这对窄缝的加工提出了更高的要求。

我们根据用户的需求，开发了一种新型的专用自扫描光电二极管线阵，作为光学编码器的光电转换电路。这种光电阵列传感器具有以下特点：

(1)光电二极管是在电荷贮存方式下工作，因此具有高的灵敏度。

(2)光电信号是串行输出，信号处理仅需要一路放大器，有利于提高系统可靠性。

(3)二极管的位数可根据需要设计，很容易满足光学编码器对分辨率的要求。

(4)光学窄缝直接制造在光电二极管阵列的表面上，窄缝尺寸准确，宽度很小，(可达10μm左右)，有利于提高测量精度。此外不另加光学窄缝，使光学系统简化。

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