Study of the Diffractive Optical Encoder with Multiple Encoding Tracks

光學編碼器是有關於長度、角度與位置等幾何量測常用的感測器。為達到高精度與小型化，本研究應用光學頭架構於具有多編碼軌道的繞射式光學編碼器設計。該架構使用藍光雷射為光源，將光學編碼器的編碼盤設計7個軌道，並利用四進位編碼以產生每轉14位元的絕對編碼訊號。 在上述藍光系統中，由於光柵的圖案的面積甚小(約10 µmx15 µm)，光柵線寬也極細(<0.5 µm)，該編碼盤不易製作，且製作成本亦高。因此，在相同編碼盤尺寸的架構下，我們將藍光雷射改為紅光雷射，光柵線寬提升至1.0 µm 以上，且編碼盤增加至12個軌道。使用二進位編碼使其絕對編碼訊號為每轉12 位元，再搭配位置偏移產生之相位差以增加額外之4種訊號變化，最終也可獲得每轉14 位元的絕對編碼訊號。 經由光學模擬與實驗架設，我們驗證上述之藍光與紅光編碼器設計架構。結果顯示在同樣的編碼盤大小與絕對編碼訊號下，紅光系統可有效降低製作的難易度。The optical encoder is a common sensor for geometric measurements regarding length, angle, and position. In order to achieve high accuracy and miniaturization, this study applies the structure of optical pickup heads to the design of a diffractive optical encoder with multiple coding tracks. Its configuration uses a blue light laser as the light source. There are seven coding tracks designed on the coding disc of the optical encoder. By using the quaternary coding method, it could provide the absolute coding signals of 14 bits per revolution. Since the grating pattern area is very small (around 10 µm15 µm) and the grating line width is extremely thin (