電子發燒友網報道（文/李寧遠）在工業生產的數控機床，機器人，或是航空航天，雷達等各種高精度、閉環調速系統，以及伺服系統的轉速測量里，都可以看到編碼器的身影。光電式和電磁式是兩種比較常見的編碼器類型。

而光電式對比電磁式，可以實現更加精密的測量，擁有更高分辨率而且結構更緊湊。隨著智能制造升級，以及各種高精運控需求的出現，光電編碼器如何同時做到提高分辨率、減小尺寸、提高穩定性是當下許多編碼器供應商正在攻克的難關。

提高光電編碼器的精度和分辨率最簡單的辦法就是增加碼道的數量。一是加大碼盤尺寸，二是縮小碼道寬度。加大碼盤尺寸無疑會讓編碼器尺寸增加，機械和光學系統的設計難度也隨之增加。加大碼盤尺寸顯然不可取。而通過縮小碼道的寬度來實現有限面積中數量的增加會極大增加均勻刻畫碼道的難度，分辨率和精度會受到影響。

跳出既有技術，采用新技術理論成為了新的道路。在這條路上，編碼器內部核心器件的升級成了重中之重，尤其是光電檢測裝置，在各方面性能上都需要再上一個臺階。

通孔加工技術

使用MEMS工藝，在PD芯片上形成通孔，可將特種LED置于其中，實現了LED與PD芯片級的合二為一。還可以調節PD芯片的厚度，以使LED的高度與PD感光區域的高度保持一致。使用通孔加工技術的光電檢測裝置極大提高了分辨率。

編碼器供應商里海德漢旗下的鋼光柵/鼓光柵編碼器ECA 4000、ERA 4000就使用了類似技術。目前我國非常多高精設備上都采用的是海德漢編碼器，如望遠鏡，高精雷達上。ECA 4000系統精度達到了±3‘’至±1.5‘’，信號周期數覆蓋8195至44000。

ERA 4000在系統精度為±5‘’至±2‘’。雖然看似精度下降了，但其實這是因為該系列在信號周期數上覆蓋更廣，3000至13000、6000至44000和12000至52000都可以覆蓋。在每圈信號周期系列下，它的精度都處于業內極高水準線上。

電路處理與專業光柵制造

海德漢之所以處于絕對壟斷地位，當然不止一項領先的技術。優秀電路處理、專業光柵制造能力是很多光電編碼器廠商沒有的核心技術。說到柵刻劃制作技術，長春禹衡在國內還是首屈一指的，線條均勻性、線條準直性、光柵精度在中端市場受到廣泛認可。

這里是禹衡的JZN-1系列編碼器，這個系列絕對位數可以做到23~29 bit。同時在高分辨率下，準確度也很高，在20℃下誤差僅為±0.5‘’。這個參數是很夸張的。十年前禹衡還只能做到8～25 bit，而現在最高已經可以做到29 bit。這里有不少功勞應該歸于核心的電路處理和柵刻劃制作技術。

FOP安裝

微光纖板（FOP）由微尺寸光纖集合而成，是一種可高率、低失真傳送光線和圖像的透鏡。將FOP與探測器光敏區域耦合，可以縮短空間自由光路，有助于提高編碼器分辨率，降低串擾，這是濱松獨有的專利技術。

嚴格來說濱松不做編碼器，是上游編碼器配件提供商。但它所推出的核心光電器件極大推動了編碼器廠商的發展。

濱松用于編碼器的6像素陣列Si PIN 光電二極管，就是應用了FOP耦合技術的模塊。模塊表面封裝型6像素Si PIN光電二極管陣列，六個像素中的每個像素都是分開的，布置十分適合于編碼器。

將FOP和Si光電二極管結合使用可使透鏡聚焦在比正常光敏表面高FOP厚度的位置處，會更容易將滑板或其他組件安裝在感光表面附近。此外還能通過使用具有低NA的FOP來調節光敏方向性。

小結

還有不少技術推動著光電編碼器的發展，比如不少廠商開始通過實現PD與外圍電路的一體化設計、設計特殊的降低噪聲的電路結構等方式，讓器件更加易于使用，并發揮出更好的性能；或者改進芯片晶體結構，實現電流限制型LED更高的可靠性；抑或是重新設計發光直徑等等，核心技術核心工藝的不斷革新推動著光電編碼器產業繼續發展。

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編輯：jq