[发明专利]光学扫描式双层导光编码器

说明书

本发明提供一种光学扫描式双层导光编码器，其包含双层导光式栅轮、发光模块，以及光感测模块。光感测模块包含多个邻近双层导光式栅轮的感测组件，多个感测组件的多个裸露感测区彼此横向错位且分别横向沿着多个互相平行的不同水平线延伸设置。本发明所提供的光学扫描式双层导光编码器可以令投射在光感测模块上的光束与多个感测组件的多个裸露感测区域相互配合，进而在不增加双层导光式栅轮的尺寸及叶片数量的条件下提高编码器的解析能力。

技术领域

本发明涉及一种编码器，特别是涉及一种光学扫描式双层导光编码器。

背景技术

现今计算机的监视器(monitor)利用鼠标(Mouse)来移动所欲处理数据的位置至监视器上的特定数据位置。一般鼠标的主要构造包括两组可输出序列逻辑信号(例如11,10,00,01)的X轴和Y轴编码器，透过将鼠标底面扺住桌面或其他平面向特定方位移动而使监视器所欲处理数据位置作相对的移位。以鼠标移动监视器上数据位置的原理基本上是利用同时操作X轴和Y轴编码器而产生一平面上的点的移动。换句话说，单独操作X轴编码器或是Y轴编码器只能作在线点的移动。编码器一般是由发光模块(例如发光二极管)、叶片栅轮以及光感测模块所组成。叶片栅轮具有一类似机械齿轮的结构，操作时，通过叶片栅轮的转动，由发光模块发出的光束被叶片栅轮遮蔽或不被遮蔽。其中，经遮蔽的光束不会投射至光感测模块而使光感测模块产生OFF(0)的信号，另一方面，不被遮蔽的光束则被光感测模块接收，而使传感器产生ON(1)的信号。上述OFF(0)及ON(1)的信号被依序产生后，形成一序列信号。举例而言，当叶片栅轮以顺时针方向转动时，传感器所产生的序列信号为11,10,00,01,11,10,00,01…的连续重复信号，逆时针转动时，则为01,00,10,11,01,00,10,11,10…的连续重复信号，而此等序列信号被用于电路编码。

一般而言，叶片栅轮所包含的叶片数愈多、和两传感器间的距离愈小，则分辨率(以CPR表示，Count per Round)愈高。然而，当叶片栅轮的相邻两叶片的夹角减小，即，叶片数增多时，栅轮外径将会加大。若不欲加大栅轮的外径，需要减少叶片的宽度，然而，因光的绕射现象使得叶片宽度的减小有其极限。详细而言，在过多的叶片数量之下，光束通过栅轮的叶片时会产生绕射现象，而光束无法被栅轮的叶片遮蔽，导致无论栅轮顺或逆时针转动时，由两传感器产生的信号皆为连续重复ON(1)的信号，无法因鼠标滑动的方向不同而产生不同的序列信号。

如图1A及1B所示，图1A为习知技术的导光式编码器的配置示意图，而图1B为习知技术的导光式编码器的导光式栅轮1’的叶片与光感测模块3的局部示意图。为了克服光绕射的问题，习知技术所使用的技术手段是，利用以多个连续排列的球面作为出光面的导光式栅轮1’来使射出的光束经过球面而聚焦。如图1B所示，光感测模块3包含在设置于相同纵轴上的感光芯片S1、S2，由导光式栅轮1’射出的光束被聚焦于光感测模块3的第一裸露感测区域31及/或第二感测区域32。具体而言，习知技术的导光式编码器的导光式栅轮1’在转动至第一位置(1)、第二位置(2)、第三位置(3)及第四位置(4)时，可分别产生[1,1]、[0,1]、[1,0]及[0,0]的信号。然而，由图1B中可看出，习知技术的导光式栅轮1’必须利用两个叶片才能完成前述包含四个信号的一组编码序列。

综上所述，针对上述习知技术的技术手段而言，由于导光式栅轮1’内部的光束在经过球面后，其宽度会因聚焦而随行进距离而减少，因此需要精确控制光感测模块3与导光式栅轮1’之间的距离，方能确保光感测模块3可接收来自导光式栅轮1’的光束而产生信号。再者，在习知技术中，光感测模块3的感光芯片S1、S2是沿相同纵轴设置，因此，导光式栅轮1’需要两个叶片才能完成一个编码时序或序列[1,1]、[0,1]、[1,0]及[0,0]，如此一来，导光式编码器的分辨率无法明显提升。

因此，如何在不增加栅轮的尺寸及叶片数量的条件下改良导光式编码器的分辨率，仍是本领域中亟待努力的课题。

发明内容