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国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心
电力安全性评价陈珊（1990－）女，湖北武汉，硕士研究生，初级职称，专利审查员，研究方向：
图1 编码器分类
图3 编码器技术中国专利申请量趋势图
逃生系统
图4 编码器技术专利申请技术目标国分布图图5 编码器技术专利申请技术来源国分布图
图6 中国人申请编码器技术专利目标国分布图
图7 编码器技术中国主要申请人排名
图8 编码器技术全球主要申请人排名
川电极以及一些其他的日本企业，以及德国的约翰尼斯海登海恩公司。德国约翰尼斯海登海恩公司和日本三丰是世界上最早研究编码器技术的企业之一，其生产的编码器性能优越、品种多样，图9~10列出这两家编码器巨头企业的发展历程。
编码器各技术分支专利分布
依据图11编码器工作方式技术分支申请量分布不难发现，涉及编码器的专利申请主要集中在光电式编码器领域，其占比为54.2%，其次是磁电编码器，其占比为38.2%。光电编码器和磁电编码器为两种核心编码器。电容式、电感
式和接触型电刷式申请量占比很小。根据图12编码器工作方式技术分支申请态势图可分析得到，光电
式编码器专利申请的连续性较好，且近几年的申请量呈持续上扬趋势。因此，光电式编码器为研究编码器技术的重点和热点，因此，笔者针对光电编码器的技术演进路线进行了分析。
光电编码器的技术演进
光电编码器按照码盘编码方式分类可以分为增量式和绝对式。绝对光电编码器通过光源照射刻有狭缝码盘，码盘的相对位移产生莫尔条纹，光电转换元件将接收到的光信号转换为电信号并进行相应处理，如放大、鉴相、细分等，获得码盘的相对位移。由于码盘刻划精度直接关系到编码器的测量精度，且该项技术比较复杂，限制了光电编码器分辨力，为了提高分辨率，需要增加码盘尺寸减小码盘刻划的难度， 图9 德国约翰尼斯海登海恩公司编码器技术发展历程
图10 日本三丰公司编码器技术发展历程
编码器技术重要申请人
图7编码器技术中国主要申请人排名分析可知，国内光电编码器技术主要申请人仍然是以国外的几个重要的申请人为主，中国本土的申请人较少，为代表的中科院长春光机所，是国内较早研究光电编码器的，在国内编码器领域处于领先水平。长春光机所于八十年代末率先成功研制 23 位绝对式光电轴
角编码器，其精度达到了国内光电编码器的最高水平。目前长春光机所开展了多种类型的编码器研制，其中就包含有图像编码器和金属编码器。
从图8编码器技术全球主要申请人排名分析可知，编码器技术全球范围内主要申请人有日本三丰、日本佳能、日本安
图12 编码器工作方式技术分支申请态势
图11 编码器工作方式技术分支申请量分布
图14 US2375665A
图15 GB955294 A
无线通信系统轴旋转，灯泡15用来提供光源，码盘的另一边是光接收装置，通过接收的光的不同，得到码盘的旋转位置，从而获取转轴的运动状况，这与后期成熟化的光电编码器的结构大致相同，但是，码盘的狭缝刻蚀精度低，码盘利用率低，光源是灯泡，集中度差，且光照强度不易调节，由图15可以看出其余的检测电路均是采用的传统模拟电路，即是以三级管作为主要元件，集成度差，温度稳定性差。但是，此发明中涉及的编码器已经有现代光电编码的基本结构与雏形了。
上升阶段
公开号为US3702471A的申请，公开日为1972
月7号，是光电编码器在上升阶段的一典型专利。该发明是通过二进制码盘编码实现运动物体的位移检测。主要用于测量机器的运动工件与固定工件之间的位移，绝对编码测量的好处是掉电不丢失，被测工件的每一个位置对应一个特殊的编码图案，每个编码图案与被测工件的位置的对应关系存储在探测头里。用这种连锁编码发生器产生类似的图案代替电子脉冲，可以减少码道条数，使位移检测装置更加小型化。 塑料破碎机刀片公开号为US3816002A 的申请，公开日为1974年6月11日，是光电编码器在上升阶段末期的一代表性专利。莫尔条纹型位移测量装置，测量固定物体和移动物体之间的相对位移。该测量装置包括一个固定在外壳上的光栅尺传感器，外壳与被测的相对移动部件连接，传感器与另一个相对移动部件连接，测量装置可以根据该结构调节由于热胀冷缩产生的误差、提高测量精度，而不需要依赖于机器载体的相对精度，大大提高了测量精度。环境温度对光电编码器带来的误差被重点关注，编码器检测技术进入了成熟期，该申请是一个典型的代表。
成熟阶段
1980年至今为光电编码器的成熟阶段。随着计量光栅精度的提高和光刻、复制技术、细分技术、微电子技术的发展，机电一体化产品的出现为标志，其用途越来越大，在国防、航天、及科研部门得到了广泛应用。
公开号为US4820918A 的专利申请，公开日为1987年1月2日，在该专利申请中，光学编码盘刻蚀工艺已经可以达到很高的精度，可以通过精确刻蚀技术调节光入射量。光学编码条有透明区和不透明区，不透明区包含有一个倾斜面，通过该倾斜面的入射光的入射角大于临界角，这两个区域分别形成在突出标志区和透明区，光源向码盘发射光，光经过码盘调制以后被光探测装置接收并转换为电信号。通过
对码盘的改进，大大提高了检测精度。相应地检测装置也均是高精度、高稳定性的集成电子元器件。
公开号为JP2013053880A 的专利申请，公开日为2013年3月6日，这个专利申请结合了绝对式光电编码器与增量式光电编码器的优势，合并绝对图案和增量图案，不使用高性能的处理电路就能够以短的运算时间将源于合并图案的受光信号分离为绝对图案信号和增量图案信号的一种绝对位置测量型编码。通过使用恰当地设计的摄像光学系统拍摄 ABS/INC 合并图案，能够确定绝对图案的阈值和增量图案的阈值。因此，如果能够根据导出的该阈值进行二值化，则能够容易且迅速地分离出绝对图案信号、增量图案信号这两个图案信号。在该方法中，不带烦杂的运算，因此不需要高性能的处理电路，还能够缩短运算时间，为新一代光电编码器提供了新的研究方向。
小结
本文对编码器的重要申请人、专利申请趋势以及技术演进路线进行了分析。经过六十多年的技术发展，
编码器在角速度、轴角度测量等领域较其他类型的传感器具有明显的优势。近年来，国内编码器技术迅猛发展，以长春光学精密机械与物理研究所为首的一批科研院所及高校，对编码器技术进行了深入的研究并投入生产，其技术处于国际领先水平。但是，从专利申请量和申请人的分布情况可以看出，国外光电编码器技术整体上仍然远超国内，尤其是日本和德国，国内编码器技术仍然有较大的发展空间。通过对编码器技术的综合分析，相关领域审查员站位更接近本领域技术人员，对于相对先进的技术，可重点关注日本及欧洲的专利申请，有助于提高审查效率。
图16 US3702471A
图17 US3816002 A桑叶采摘器
苯丙酮合成
图18 US4820918 A
图19 JP2013053880A
