反光元件、光学编码器及电子设备制造技术

本申请实施例提供一种反光元件、光学编码器及电子设备。该反光元件应用于光学编码器，该光学编码器包括：光发射器和光接收器；反光元件包括主体部，主体部具有旋转轴和光反射表面；光反射表面用于反射光发射器发射的入射光并产生投射至光接收器上的光学编码图案；光学编码图案用于指示反光元件围绕旋转轴的旋转运动；光反射表面包括交替设置的多个第一光反射区域和多个第二光反射区域；光学编码图案包括交替的亮区域和暗区域；其中，第一光反射区域的切面与旋转轴之间成锐角；第二光反射区域的曲率大于第一光反射区域的曲率。本申请实施例提供的反光元件能够提高旋转运动检测的效率和精度，并节省光学编码器和电子设备的成本与功耗。与功耗。与功耗。

【技术实现步骤摘要】
反光元件、光学编码器及电子设备
[0001]本申请要求于2021年9月9日提交中国专利局、申请号为202122186022.X、专利技术名称为“光学编码器及电子设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。


[0002]本申请实施例涉及光学
，并且更具体地，涉及一种反光元件、光学编码器及电子设备。

技术介绍

[0003]光学编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或者数字量的传感器，能够进行长度、速度、加速度、振动等测量，被广泛应用于数控机床、回转台、机器人、雷达、便携式电子设备中。常见的光学编码器由光源、绕转轴旋转的反光元件以及光学传感器组成，能够通过经反光元件反射的光信号检测反光元件的旋转运动或沿旋转轴轴向的移动。其中，反光元件作为光学编码器的核心部件直接决定了光学编码器的检测效率与检测效果。
[0004]为了适应电子设备的小型化、多功能化的发展，传统的反光元件需要搭配高精度的光学传感器使用，功耗较大且成本较高，已不能满足电子设备的发展需求。因此，从结构设计方面，为电子设备中的光学编码器提供既能保证检测效果又能降低成本与功耗的反光元件成为一项亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种反光元件、光学编码器及电子设备，该反光元件的结构简单、易于加工，并且能够配合常规精度的光学传感器使用，有利于节省光学编码器的功耗，提升光学编码器的检测效率以及检测效果。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种反光元件，所述反光元件应用于光学编码器，所述光学编码器包括：光发射器和光接收器；所述反光元件包括主体部，所述主体部具有旋转轴和光反射表面；所述光反射表面用于反射所述光发射器发射的入射光并产生投射至所述光接收器上的光学编码图案；所述光学编码图案用于指示所述反光元件围绕所述旋转轴的旋转运动；所述光反射表面包括交替设置的多个第一光反射区域和多个第二光反射区域；所述光学编码图案包括交替的亮区域和暗区域；其中，所述第一光反射区域的切面与所述旋转轴之间成锐角；所述第二光反射区域的曲率大于所述第一光反射区域的曲率。
[0007]本申请实施例中，一方面，反光元件的光反射表面包括多个第一光反射区域和多个第二光反射区域，并且第二光反射区域的曲率大于第一光反射区域的曲率，因此，相比于普通的反光元件，本申请实施例中反光元件的光反射表面在反光元件绕旋转轴转动时形成的光学编码图案其亮暗对比更加明显。该光学编码图案能够随着反光元件的旋转在光接收器上产生相应的移动，使得包含有该反光元件的光学编码器能够通过光学编码图案中亮暗
区域的移动信息(如，移动数量、移动速度、移动方向等)来检测反光元件的旋转运动，无需高精度的光接收器即可实现旋转运动的精准检测，并且有利于降低包含有该反光元件的光学编码器的成本与功耗；另一方面，光发射器发出的光束往往呈高斯分布，光束中能量最强的部分经过反光元件的反射后具有最大的光强，但由于光学编码器中反光元件与光发射器、光接收器之间的位置关系，具有最大光强的反射光通常不能被设置于光源附近的光接收器接收。而本申请实施例中的反光元件在不改变现有光学编码器中各部件的位置关系的情况下，通过配置反光元件的第一光反射区域的切面与旋转轴之间的夹角为锐角，使得具有最大光强的反射光能够被光接收器接收，充分利用经反光元件反射的光信号，避免了光信号的浪费，从而帮助提高了光学编码器的检测效率以及检测精度。
[0008]在一种可能的实现方式中，经所述第一光反射区域反射的入射光投射至所述光学编码图案的亮区域，并且偏离于所述光学编码图案的暗区域；经所述第二光反射区域反射的入射光与经所述第一光反射区域反射的入射光部分重叠。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述第一光反射区域的表面形状为圆锥面或圆台面；所述第二光反射区域的表面形状为圆弧面。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述第一光反射区域或所述第二光反射区域的延伸方向不同于所述反光元件围绕所述旋转轴作旋转运动时所述光反射表面上任一点的旋转轨迹。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述第一光反射区域的表面粗糙度小于或等于所述第二光反射区域的表面粗糙度；其中，所述第一光反射区域为镜面反射区域。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述第一光反射区域的表面粗糙度小于或等于Ra0.4；或者，所述第二光反射区域的表面粗糙度大于或等于Ra0.4。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述第一光反射区域的表面粗糙度在Ra0.0125～Ra0.4范围内；或者，所述第二光反射区域的表面粗糙度在Ra0.4～Ra3.2范围内。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述第一光反射区域的总面积大于所述第二光反射区域的总面积。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述第一光反射区域与所述第二光反射区域平行延伸；所述第一光反射区域的宽度大于所述第二光反射区域的宽度。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述第一光反射区域和所述第二光反射区域的数量大于或等于12组；所述第一光反射区域和所述第二光反射区域环绕所述光反射表面呈旋转对称设置。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述反光元件还包括：通孔；所述通孔以所述旋转轴为轴线贯穿所述反光元件。
[0018]在一种可能的实现方式中，所述反光元件还包括：法兰；所述法兰设置于所述主体部的一端，并且所述法兰的轴线与所述旋转轴在同一直线上。
[0019]第二方面，本申请实施例提供一种光学编码器，包括：如第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的反光元件；光发射器，用于向所述反光元件发射入射光；以及光接收器，用于接收经所述反光元件的光反射表面反射而产生的光学编码图案，并生成电信号；所述电信号用于获取所述反光元件的旋转运动信息。
[0020]本申请实施例提供的光学编码器能够通过亮暗对比更加明显的光学编码图案的
移动信息来检测反光元件的旋转运动，所以无需采用高精度的光接收器即可实现旋转运动的精准检测，并具有更低的成本与功耗；另外，该光学编码器使得具有最大光强的反射光能够被光接收器接收，从而更加充分地利用经反光元件反射的入射光，提高了光利用率。
[0021]在一种可能的实现方式中，所述光学编码器还包括：处理器；所述处理器用于接收所述电信号，并根据所述电信号获取所述反光元件的旋转运动信息。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述光发射器和所述光接收器沿所述旋转轴的方向设置。
[0023]在一种可能的实现方式中，所述光接收器包括多个光电转换单元，所述光电转换单元沿垂直于所述旋转轴的方向对称设置。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述旋转运动信息包括以下信息中的至少一个：所述反光元件的旋转角度、所述反光元件的旋转方向、所述反光元件的旋转速度、所述反光元件的旋转位移量。
[0025]第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：壳体；冠部，设置于所述壳体上，用于接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反光元件，其特征在于，所述反光元件应用于光学编码器，所述光学编码器包括：光发射器和光接收器；所述反光元件包括主体部，所述主体部具有旋转轴和光反射表面；所述光反射表面用于反射所述光发射器发射的入射光并产生投射至所述光接收器上的光学编码图案；所述光学编码图案用于指示所述反光元件围绕所述旋转轴的旋转运动；所述光反射表面包括交替设置的多个第一光反射区域和多个第二光反射区域；所述光学编码图案包括交替的亮区域和暗区域；其中，所述第一光反射区域的切面与所述旋转轴之间成锐角；所述第二光反射区域的曲率大于所述第一光反射区域的曲率。2.根据权利要求1所述的反光元件，其特征在于，经所述第一光反射区域反射的入射光投射至所述光学编码图案的亮区域，并且偏离于所述光学编码图案的暗区域；经所述第二光反射区域反射的入射光与经所述第一光反射区域反射的入射光部分重叠。3.根据权利要求1所述的反光元件，其特征在于，所述第一光反射区域的表面形状为圆锥面或圆台面；所述第二光反射区域的表面形状为圆弧面。4.根据权利要求1所述的反光元件，其特征在于，所述第一光反射区域或所述第二光反射区域的延伸方向不同于所述反光元件围绕所述旋转轴作旋转运动时所述光反射表面上任一点的旋转轨迹。5.根据权利要求1所述的反光元件，其特征在于，所述第一光反射区域的表面粗糙度小于或等于所述第二光反射区域的表面粗糙度；其中，所述第一光反射区域为镜面反射区域。6.根据权利要求1所述的反光元件，其特征在于，所述第一光反射区域的表面粗糙度小于或等于Ra0.4；或者，所述第二光反射区域的表面粗糙度大于或等于Ra0.4。7.根据权利要求6所述的反光元件，其特征在于，所述第一光反射区域的表面粗糙度在Ra0.0125～Ra0.4范围内；或者，所述第二光反射区域的表面粗糙度在Ra0.4～Ra3.2范围内。8.根据权利要求1所述的反光元件，其特征在于，所述第一光反射区域的总面积大于所述第二光反射区域的总面积。9.根据权利要求8所述的反光元件，其特征在于，所述第一光反射区域与所述第二光反射区域平行延伸；所述第一光反射区域的宽度大于所述第二光反射区域的宽度。10.根据权利要求1所述的反光元件，其特征在于，所述第一光反射区域和所述第二光反射区域的数量大于或等于12组；所述第一光反射区域和所述第二光反射区域环绕所述光反射表面呈旋转对称...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗忠波，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：