反射式光学编码器制造技术

本发明专利技术公开了一种反射式光学编码器。在一种实施例中，光学编码器包括编码元件、光源和检测器阵列。编码元件在其上具有多个反射器；光源布置为对编码元件上包括反射器中的至少一个反射器的区域进行照明。检测器阵列包括至少一个检测器组，每个检测器组包括多个检测器元件。编码元件和检测器阵列可以沿位移方向相对于彼此运动，随着编码元件相对于检测器阵列运动，编码元件上的反射器对光源发射的光进行反射，从而产生在检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及反射式光学编码器。
技术介绍
可动部件的运动(例如可动部件的运动方向和速率)经常可以通过光学编码器来进行表征。对于绝对式光学编码器，即一开始已经被校准到已知位置的光学编码器，也可以用光学编码器来对可动部件的位置来进行表征。尽管光学编码器可以采取各种形式，但是大多数都可以表征为线性的或旋转的。正如它们各自的名字所含之意，线性编码器用于提供线性运动的读数(有时是位置)，而旋转编码器用于提供旋转运动的读数(有时是位置)。大多数光学编码器还可以表征为透射式或反射式。在透射式光学编码器中，光源和光检测器位于编码元件(例如码带或码盘)的相对侧。随着可动部件使编码元件运动，编码元件中的多个窗口使光检测器受到变化图样的光的照明，因此，这种图样可以与可动部件的运动关联起来。在反射式光学编码器中，光源和光检测器位于编码元件的同一侧。因此，随着可动部件使编码元件运动，编码元件中的多个反射器使光检测器受到变化图样的光的照明。
技术实现思路
在一个实施例中，光学编码器包括编码元件、光源和检测器阵列。编码元件在其上具有多个反射器；光源布置为对编码元件的包括反射器中的至少一个反射器的区域进行照明。检测器阵列包括至少一个检测器组，每个检测器组包括多个检测器元件。编码元件和检测器阵列可以沿位移方向相对于彼此运动，且随着编码元件相对于检测器阵列运动，编码元件上的反射器对光源发射的光进行反射，从而产生在检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑。在另一个实施例中，光学编码器包括编码元件、光源、检测器阵列、以及第一加法器和第二加法器。编码元件在其上具有多个反射器；光源布置为对编码元件的包括反射器中的至少一个反射器的区域进行照明。检测器阵列包括至少一个检测器组，检测器组中的第一检测器组包括以相邻关系布置的第一检测器元件、第二检测器元件、第三检测器元件和第四检测器元件。编码元件和检测器阵列可以沿位移方向相对于彼此运动，随着编码元件相对于检测器阵列运动，编码元件上的反射器对光源发射的光进行反射，从而产生在检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑。第一加法器与第一检测器元件和第三检测器元件可操作地相关联，以从第一检测器元件产生的输出信号中减去第三检测器元件产生的输出信号，从而产生第一输出。第二加法器与第二检测器元件和第四检测器元件可操作地相关联，以从第二检测器元件产生的输出信号中减去第四检测器元件产生的输出信号，从而产生第二输出。在另一个实施例中，一种方法包括1)提供其上具有多个反射器的编码元件；2)将光源布置在编码元件的一侧上，该光源产生对编码元件的包括反射器中至少一个反射器的区域进行照明的光束；以及3)将检测器阵列布置在编码元件的与光源相同的一侧上。检测器阵列包括至少一个检测器组；每个检测器组包括至少四个检测器元件。检测器阵列可以沿位移方向相对于编码元件运动，且随着编码元件相对于检测器阵列运动，编码元件上的反射器产生在检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑。本方法还包括将来自检测器阵列的至少第一对非相邻检测器元件的输出信号进行合并，从而产生第一准正弦信号。还公开了其他的实施例。附图说明附图中示出了本专利技术的说明性和示例性实施例，其中 图1是第一示例性光学编码器的立体图，其中编码器具有包括单个检测器组的检测器阵列；图2是可以与图1的光学编码器一起使用的码带的俯视图；图3是可以与图1的光学编码器一起使用的码轮的俯视图；图4是图1所示检测器阵列的示意图，示出了其各个单独检测器元件是如何连接到一对加法器的；图5是图1所示检测器阵列的检测器元件产生的输出信号的示意图，横坐标表示光斑沿检测器阵列的运动，纵坐标表示各个检测器元件和加法器的输出；图6(a)是图1的光斑沿位移方向的路径示意图，该位移方向基本平行于检测器阵列的宽度方向；图6(b)是图1的光斑沿位移方向的路径示意图，该位移方向相对于检测器阵列的宽度方向倾斜；图7是光学编码器的另一个实施例的立体图，其中编码器具有包括两个检测器组的检测器阵列；图8是图7所示检测器阵列的示意图，示出了其各个单独检测器元件是如何连接到一对加法器的；且图9图示了图1或图7所示反射器的示例性可选表面轮廓。具体实施例方式图1示出了一种示例性光学编码器10，它包括光源12、检测器阵列13和编码元件20。光源12可以包括适于产生光56的各种光源中的任何光源，所述光56可以由形成检测器阵列13的检测器元件16检测。通常，优选的但不是限制性的，光源12产生光56的准直或基本准直的光束62。这样的准直光束62可以由光源12产生，也可以借助于独立的准直透镜66来形成。例如，在一种实施例中，光源12包括发光二极管64。在某些情况下，发光二极管64可以设有集成准直透镜(未示出)。光源12可以安装在框架或外壳(未示出)上，所述框架或外壳适于使光源12维持与编码元件20相互隔开的关系。尽管示出的光源12是相对于编码元件20以某个角度安装的，但是光源12也可以平行于编码元件20安装。在后一种情况下，优选为使光源12和/或集成的或独立的准直透镜66可以将光56准直成以某个角度(α)照射编码元件20的光束62。由于本领域的普通技术人员熟悉本文的教导之后可以容易地提供光源12的各种安装结构，所以此处不再对光源12的安装结构进行更详细说明。检测器阵列13也以与编码元件20间隔开的关系布置在编码元件20的与光源12相同的一侧上，并包括至少一个检测器组14。例如，图1示出的检测器阵列13包括单个检测器组14。但是，还可以设置附加的检测器组，本说明书中将会更详细地对此进行说明。无论检测器阵列13中检测器组14的数目如何，每个检测器组14包括多个单独的检测器元件16，这些检测器元件沿检测器阵列13的宽度方向18以并排相邻的关系布置。参见图1，例如，检测器组14包括四(4)个单独的检测器元件16第一检测器元件32，第二检测元件34，第三检测器元件36和第四检测器元件38。但是，在可选实施例中，检测器组14可以包括多于四(4)个单独的检测器元件16。检测器组14中的这些检测器元件32、34、36和38一起界定了检测器组14的宽度28。单独的检测器元件16(例如第一、第二、第三和第四检测器元件32、34、36和38)可以包括适于对光源12产生的光56进行检测的较宽范围的器件中的任何器件。但是，例如，在一个实施例中，形成检测器组14的各个单独检测器元件16包括光电二极管。各个单独检测器元件16可以安装到下述多种结构中的任何结构(例如印刷电路板68)，所述结构适于将各个检测器元件16保持在沿宽度方向18上的适当位置以形成检测器组14。或者，也可以采用其他可能的安装结构，如对于熟悉本文教导之后的本领域技术人员将变得显而易见的那些。应当明白，在图1所示的实施例中，其中检测器阵列13包括单个检测器组14，所以检测器阵列13的宽度29与检测器组14的宽度28一样。但是，如果检测器阵列13包括多于一个检测器组14，情况就不是这样。例如，下面会参考图7所示光学编码器110的实施例进行说明，如果检测器阵列113包括两个检测器阵列114，则检测器阵列113的宽度129是检测器组114的宽度128的两倍。在某些情况下，如本说明书下文中会进行讨论的，检测器阵列13的宽度29可以用于确定编码本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学编码器，包括：编码元件，其上具有多个反射器；光源，布置为对所述编码元件的包括所述反射器中的至少一个反射器的区域进行照明；以及检测器阵列，包括至少一个检测器组，所述至少一个检测器组中的每个组包括多个检测器元件， 所述编码元件和所述检测器阵列可以沿位移方向相对于彼此运动；其中，随着所述编码元件相对于所述检测器阵列运动，所述编码元件上的所述反射器对所述光源发射的光进行反射，从而产生在所述检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈文杰，杜庆兴，苏珊亨特，
申请(专利权)人：安华高科技ECBUIP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]