光学编码器制造技术

本发明专利技术公开一种光学编码器，其包括发光模块、定位元件以及分光结构。发光模块发出光束，光束照射定位元件的照射区域。定位元件包括多个错位排列的光穿透区，且这些光穿透区依序移动至照射区域中。分光结构配置于光束的传递路径中，且定位元件配置于发光模块及分光结构中间。当部分光束穿透这些光穿透区的至少其中之一并传递到分光结构时，分光结构将穿透的光束传递至感应区并形成至少一个第一定位光学图案，其中相邻的二光穿透区形成的二第一定位光学图案之间的距离大于上述相邻的二光穿透区之间的节距。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学装置，且特别是涉及一种光学编码器。
技术介绍
目前现有的电子元件及机械元件中，为了精确地掌握各元件彼此之间的转动及移动情况，现有技术会在例如是马达的驱动元件内部加装光学编码器。光学编码器是由具有特定信息的光学结构、光源以及光感测器所构成。一般而言，光学结构上具有多个能够让光线通过的区域。当光学结构转动时，光感测器会接收到具有特定周期性的光信号，此时，光学编码器便能够根据此光信号判断驱动元件所驱动的物件的位移、角位移及转速。由于目前科技对于各元件之间的对位需求不断提升，现有的光学编码器中，光学盘的周期性区域的密度也随之提升。然而，为了能够分析这些周期性区域所形成的光信号，这些感测装置的密度及对位精度也随之提升。而高密度及高对位精度的感测装置也提升了制作成本及难度，进而限制了光学编码器所能判断的最高定位分辨率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光学编码器，其可以判断出更佳的对位分辨率。为达上述目的，本专利技术的光学编码器，包括发光模块、定位元件以及分光结构。发光模块发出光束，光束照射定位元件的照射区域。定位元件包括多个彼此错位排列的光穿透区，且这些光穿透区依序移动至照射区域中。分光结构配置于光束的传递路径中，且定位元件配置于发光模块及分光结构中间。当部分光束穿透这些光穿透区的至少其中之一并传递到分光结构时，分光结构将穿透的部分光束传递至感应区并形成至少一个第一定位光学图案，其中经相邻的二光穿透区传递至感应区的部分光束所形成的二第一定位光学图案之间的距离大于上述相邻的二光穿透区之间的节距(pitch)。在本专利技术的实施例中，上述的定位元件分为多个定位区，且这些定位区依序移动至照射区域中。每一光穿透区配置于这些定位区中相邻的至少二定位区，且相邻的二光穿透区所配置的部分这些定位区彼此不同但部分相同。在本专利技术的实施例中，上述的每一光穿透区配置的定位区的数量彼此相同。在本专利技术的实施例中，上述的定位元件沿着轴心旋转，这些定位区为多个扇形定位区，定位元件根据轴心依角度分成这些扇形定位区。在本专利技术的实施例中，上述的这些扇形定位区环绕轴心。在本专利技术的实施例中，上述的定位元件根据轴心以相同角度分出这些扇形定位区。在本专利技术的实施例中，上述的各定位区还包括子定位区，这些子定位区形成多个光穿透图形与多个遮光图形。这些光穿透图形与这些遮光图形分别沿着多个路径移动至照射区域，且这些光穿透图形与这些遮光图形沿着这些路径的延伸方向彼此交错排列，且这些光穿透图形与这些遮光图形在垂直于这些路径的方向上为错位排列，部分光束经由这些子定位区并直接在感应区形成多个第二定位光学图案，这些第二定位光学图案彼此不同。在本专利技术的实施例中，上述的这些第一定位光学图案各会出现的位置的排列方式和这些第二定位光学图案各会出现的位置的排列方式不同。在本专利技术的实施例中，上述的光学编码器还包括第一感测模块以及第二感测模块。第一感测模块配置于感应区中，并用以接收穿透这些光穿透区的部分光束。第二感测模块配置于感应区中，并用以接收穿透这些光穿透图形的另一部分光束。第一感测模块用以接收部分光束的感测面与第二感测模块用以接收另一部分光束的感测面不同。在本专利技术的实施例中，上述的这些光穿透区具有相同的形状。在本专利技术的实施例中，上述的这些光穿透区的形状为菱形。在本专利技术的实施例中，上述的分光结构包括多个绕射光栅(diffraction grating)，且这些绕射光栅各包括多个平行排列的狭缝。这些绕射光栅的大小大于或等于这些光穿透区的大小，且这些光穿透区移动时各会与这些绕射光栅的其中之一重叠，且相邻的二光穿透区所重叠的二绕射光栅彼此不同。在本专利技术的实施例中，上述的这些绕射光栅各以不同的方向排列这些狭缝。在本专利技术的实施例中，上述的这些绕射光栅各以不同的间距排列这些狭缝。在本专利技术的实施例中，上述的这些第一定位光学图案是由这些绕射光栅所绕射的第一绕射条纹所形成。在本专利技术的实施例中，上述的分光结构为多个微反射镜，这些微反射镜的大小大于或等于这些光穿透区的大小。在本专利技术的实施例中，上述的这些微反射镜各自面向不同方向。在本专利技术的实施例中，上述的这些微反射镜的表面与来自发光模块的光束夹不同角度。在本专利技术的实施例中，上述的发光模块所发出的光束为平行光束。在本专利技术的实施例中，上述的发光模块包括发光单元及透镜单元，发光单元发出光束传递至透镜单元，透镜单元使光束成为平行光束。基于上述，本专利技术的实施例所提供的光学编码器利用分光结构来产生更佳的定位光学图案，通过这些定位光学图案可以更轻易地让光学编码器提供更高的定位分辨率。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术的第一实施例的一种光学编码器的示意图以及定位元件、分光结构、感测区的俯视图；图2为本专利技术的第一实施例的一种定位元件和分光结构的俯视图；图3为本专利技术的第二实施例的定位元件的俯视图；图4为本专利技术的第二实施例的分光结构的俯视图；图5为本专利技术的第三实施例的光学编码器的示意图；图6为本专利技术的第三实施例的第一感测模块及第二感测模块的俯视图；图7为本专利技术的第三实施例的定位元件的俯视图；图8A为本专利技术的一实施例的光学编码器的局部示意图；图8B为本专利技术的另一实施例的光学编码器的局部示意图。符号说明A、B、C、D、E：区域d1：节距d2：距离k1：方向I1：轴心100、100A：光学编码器110、110A：发光模块111、111A、111B：光束112：发光单元114：透镜单元120、120A、120B：定位元件122、122A、122B：光穿透区124、124A、124B、124C、124D、124E、124G、124H、124I、124J、224、224A、224B、224C：定位区126、226：光穿透图形127、227：遮光图形126A、126B、126C、126D：子定位区128A、228、228A、228B、228C：区域130、130A、130B、130C：分光结构132A、132B、132C、132D、132E、132F：绕射光栅140：感应区142、142A、142B：第一定位光学图案152：第一感测模块154：第二感测模块154A、154B、154C、154D、154E、154F：光感测器232A、232B、232C、232D、232E、232F：微反射镜具体实施方式图1是依照本专利技术的第一实施例的一种光学编码器的示意图以及定位元件、分光结构、感测区的俯视图。图2是依照本专利技术的第一实施例的一种定位元件和分光结构的俯视图。请参照图1及图2，在本专利技术的第一实施例中，光学编码器100包括发光模块110、定位元件120以及分光结构130。发光
模块110发出光束111，光束111照射定位元件120的照射区域A。定位元件120包括多个彼此错位排列的光穿透区122，且这些光穿透区122依序移动至照射区域A中。这些光穿透区122因为彼此错位排列，所以穿透定位元件120的光束111也会因为照射区域A位于定位元件120上的不同位置而随之改变。具体来说，请参照图2，定位元件120例如是沿着方向k1移动，而光束111所照射的照射区域A在定位元件120上也会沿着方向k1相对移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学编码器，其特征在于，包括：发光模块，发出光束；定位元件，该光束照射该定位元件的照射区域，该定位元件包括：多个光穿透区，呈错位排列，且该些光穿透区依序移动至该照射区域中；以及分光结构，配置于该光束的传递路径中，且该定位元件配置于该发光模块及该分光结构中间，当部分该光束穿透该些光穿透区的至少其中之一并传递到该分光结构时，该分光结构将穿透的该部分光束传递至感应区并形成至少一个第一定位光学图案，其中经相邻的二该光穿透区传递至该感应区的部分该光束所形成的二该第一定位光学图案之间的距离大于相邻的该二光穿透区之间的节距。

【技术特征摘要】
2014.11.21 TW 1031404531.一种光学编码器，其特征在于，包括：发光模块，发出光束；定位元件，该光束照射该定位元件的照射区域，该定位元件包括：多个光穿透区，呈错位排列，且该些光穿透区依序移动至该照射区域中；以及分光结构，配置于该光束的传递路径中，且该定位元件配置于该发光模块及该分光结构中间，当部分该光束穿透该些光穿透区的至少其中之一并传递到该分光结构时，该分光结构将穿透的该部分光束传递至感应区并形成至少一个第一定位光学图案，其中经相邻的二该光穿透区传递至该感应区的部分该光束所形成的二该第一定位光学图案之间的距离大于相邻的该二光穿透区之间的节距。2.如权利要求1所述的光学编码器，其特征在于，其中该定位元件还包括多个定位区，该些定位区依序移动至该照射区域中，且每一该光穿透区配置于该些定位区中相邻的至少二该定位区，且相邻的二该光穿透区所配置的部分该些定位区彼此不同但部分相同。3.如权利要求2所述的光学编码器，其特征在于，其中每一该光穿透区配置的该至少二定位区的数量彼此相同。4.如权利要求2所述的光学编码器，其特征在于，其中该定位元件沿着轴心旋转，该些定位区为多个扇形定位区，该定位元件根据该轴心依角度分成该些扇形定位区。5.如权利要求4所述的光学编码器，其特征在于，其中该些扇形定位区环绕该轴心。6.如权利要求4所述的光学编码器，其特征在于，其中该定位元件根据该轴心以相同角度分出该些扇形定位区。7.如权利要求2所述的光学编码器，其特征在于，其中每一该定位区还包括子定位区，该些子定位区形成多个光穿透图形与多个遮光图形，该些光穿透图形与该些遮光图形分别沿着多个路径移动至该照射区域，该些光穿透图形与该些遮光图形沿着该些路径的延伸方向彼此交错排列，且该些光穿透图形与该些遮光图形在垂直于该些路径的方向上为错位排列，部分该光束经
\t由该些子定位区并直接在该感应区形成多个第二定位光学图案，该些第二定位光学图案彼此不同。8.如权利要求7所述的光学编码器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆昌，陈易呈，周明杰，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71