本发明专利技术提供了一种能够在光接收元件中获得足够量的光的小型化光学编码器。光学编码器包括标尺和读取头。标尺具有标尺刻度线。读取头具有向标尺发射光的光源、将从光源发射的光透射到标尺的标尺侧透镜以及接收已被标尺反射并已穿过标尺侧透镜的光的光接收元件。光源布置在标尺侧透镜与光接收元件之间，并且光源与标尺侧透镜之间的距离被设置为标尺侧透镜的焦距。光源的光轴在标尺刻度线的读取方向上与标尺侧透镜的光轴一致，而在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与该标尺侧透镜的光轴分离预定的距离。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光学编码器。
技术介绍
在相关技术中，存在光学编码器，其包括具有格状或条状标尺刻度线的标尺以及读取头，该读取头具有向标尺发射光的光源以及接收被标尺反射的光的光接收元件， 从而基于光接收元件接收的光可以测量读取头相对于标尺的位置。日本专利申请公布 No. 2003-307440( “专利文献1”)和No. 2006-284564( “专利文献2”)中公开了一些光学编码器的例子。专利文献1中公开的光学编码器包括标尺刻度线(标尺)以及反射型光学读取器 (读取头)，该反射型光学读取器(读取头)具有发光二极管(光源)、物镜和光接收单元 (光接收元件)。此外，反射型光学读取器具有布置在发光二极管与物镜之间的半反射半透射镜(half-mirror)，从而从发光二极管发出并通过物镜引导向标尺刻度线的光的光路与被标尺刻度线反射并通过物镜引导向光接收单元的光的光路分离。然而，在专利文献1中公开的光学编码器中，因为光接收单元通过半反射半透射镜接收光，所以可能存在不能获得足够量的光的问题。此外，如果从发光二极管发出的光的量增加以获得足够量的光，则发光二极管的功耗提高，而且发光二极管的寿命降低。另一方面，专利文献2中公开的光电编码器(光学编码器)包括标尺、光源、透镜以及光接收元件。在该光电编码器中，通过透镜，从光源发出并被引导向标尺的光的光路与被标尺反射并被引导向光接收元件的光的光路分离，并且通过Wkheimpflug关系布置标尺、透镜和光接收元件而可以获得足够量的光。
技术实现思路
然而，在专利文献2中公开的光电编码器中，不能平行地布置标尺和光接收元件。 因此，存在光电编码器的尺寸变大的问题。此外，在专利文献2的第五实施例中公开的光电编码器中，通过在标尺和光接收元件之间布置4个透镜来使标尺和光接收元件平行地布置。然而，在此光电编码器中，因为在标尺和光接收元件之间布置了 4个透镜，所以存在光电编码器的尺寸变大的问题。本专利技术提供了一种小型化的光学编码器，其在光接收元件中能够获得足够量的光。根据本专利技术的光学编码器包括标尺和读取头，标尺具有格状或条状的标尺刻度线，读取头具有向标尺发射光的光源。读取头包括与标尺平行地布置以接收由标尺反射的光的光接收元件，由此基于光接收元件接收到的光来测量读取头相对于标尺的位置，其中读取头具有标尺侧透镜，该标尺侧透镜将从光源发射的光透射到标尺并将被标尺反射的光透射到光接收元件。光源布置在标尺侧透镜与光接收元件之间，并且光源与标尺侧透镜之间的距离被设置为标尺侧透镜的焦距，并且其中光源的光轴在标尺刻度线的读取方向上与标尺侧透镜的光轴一致，而在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与标尺侧透镜的光轴分离预定的距离。在此构造中，因为光源的光轴在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向(下文称为与标尺刻度线垂直的方向)上与标尺侧透镜的光轴分离预定的距离，所以经由在与标尺刻度线垂直的方向上标尺侧透镜的光源侧将从光源发射的照明光透射到标尺。此外，该光被标尺反射，并经由在与标尺刻度线垂直的方向上标尺侧透镜的与光源侧相反的一侧而被光接收元件接收。因此，根据本专利技术，可以通过标尺侧透镜而非半反射半透射镜，将从光源发射并被引导向标尺的光的光路与被标尺反射并被引导向光接收元件的光的光路分离。因此，可以在光接收元件中获得足够量的光。此外，标尺和光接收元件平行地布置，并且单个标尺侧透镜被布置在标尺和光接收元件之间。因为光源布置在标尺侧透镜和光接收元件之间，所以可以小型化光编码器。此外，因为光源与标尺侧透镜之间的距离被设置为标尺侧透镜的焦距，所以光学编码器可以被用于在标尺刻度线的读取方向上构成物(标尺)侧远心光学系统，从而提高读取头的焦深。因此，可以增加标尺和读取头之间的可允许的间隔。根据本专利技术，优选预定距离被设置为等于或大于光源在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向上的宽度的1/2。这里，如果光源的光轴与标尺侧透镜的光轴在与标尺刻度线垂直的方向上的预定距离被设置为小于光源在与标尺刻度线垂直的方向上的宽度的1/2，则光源的一部分在与标尺刻度线垂直的方向上从标尺侧透镜的光轴凸出，从而光接收元件不接收光。因此，从光源发射的光的使用效率降低。另一方面，根据本专利技术，因为光源的光轴与标尺侧透镜的光轴在与标尺刻度线垂直的方向上的预定距离被设置为等于或大于光源在与标尺刻度线垂直的方向上的宽度 (数值孔径)的1/2，所以可以提高从光源发射的光的使用效率。根据本专利技术，优选读取头具有孔径光阑，用于透射已被标尺反射并已穿过标尺侧透镜而朝向光接收元件的光；孔径光阑与标尺侧透镜之间的距离被设置为标尺侧透镜的焦距；并且在与标尺刻度线的读取方向垂直的平面内，孔径光阑的光轴与光源的光轴关于标尺侧透镜的光轴而彼此轴对称。这里，如果仅根据光源的宽度或位置构造根据本专利技术的光学编码器，则存在光学编码器的光学系统的性能可能由于光源位置变化的影响而发生变化的问题。根据本专利技术，因为光学编码器具有用于透射已被标尺反射并已穿过标尺侧透镜的光的孔径光阑，所以可以在通过设计光源的宽度和位置之外通过设计孔径光阑的宽度或位置来获得物(标尺)侧远心光学系统。因为设计或定位孔径光阑比设计或定位光源相对容易，所以抑制光学编码器的光学系统的性能变化更容易。根据本专利技术，优选读取头具有光接收元件侧透镜，该光接收元件侧透镜布置在孔径光阑与光接收元件之间，孔径光阑与光接收元件侧透镜之间的距离被设置为光接收元件侧透镜的焦距，并且光接收元件侧透镜的光轴与标尺侧透镜的光轴一致。在此构造中，因为光学编码器可以被用于在标尺刻度线的读取方向上构成双向远心光学系统，所以可以提高焦深。因此，还可以增加光接收元件与光接收元件侧透镜之间可允许的间隔。根据本专利技术，优选读取头具有光接收元件侧透镜，该光接收元件侧透镜布置在孔径光阑与光接收元件之间，孔径光阑与光接收元件侧透镜之间的距离被设置为光接收元件侧透镜的焦距，并且光接收元件侧透镜的光轴在标尺刻度线的读取方向上与标尺侧透镜的光轴一致，而在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与标尺侧透镜的光轴分离预定距离的两倍。在此构造中，光学编码器可以被用于在标尺刻度线的读取方向上构成双向远心光学系统。因此，还可以增加光接收元件与光接收元件侧透镜之间可允许的间隔。此外，因为标尺侧透镜光轴与光接收元件侧透镜的光轴两者在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向上分别在两侧与孔径光阑的光轴分离预定的距离，所以穿过孔径光阑的光透射通过透镜的具有相同形状的部分。结果，光学编码器可以被用于降低透镜像差的影响，并进行精确的测量。根据本专利技术，优选读取头具有两个光源、两个标尺侧透镜以及两个孔径光阑，并且在与标尺刻度线的X读取方向垂直的TL平面内，每个光源的光轴、每个标尺侧透镜的光轴以及每个孔径光阑的光轴关于光接收元件侧透镜的Z光轴而彼此轴对称。在此构造中，被两个标尺刻度线反射的光束可以被单个光接收元件接收。因此，例如，光学编码器可以被构造为一组标尺刻度线被用于检测标尺和读取头的移动量，而另一组标尺刻度线被用于检测标尺和读取头的起始点，并且来自这两组标尺刻度线的光可以被单个光接收元件接收。结果，相比于光学编码器被构造为利用两个光接收元件接收光束的情况，可以降低部件的数量。根据本专利技术，优选光源包括发光体和散射板，发本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光学编码器，包括标尺和读取头，所述标尺具有标尺刻度线，所述读取头具有向所述标尺发射光的光源以及与所述标尺平行地布置以接收所述标尺反射的光的光接收元件，由此基于所述光接收元件接收到的光来测量所述读取头相对于所述标尺的位置，其中所述读取头具有标尺侧透镜，将从所述光源发射的光透射到所述标尺，并将被所述标尺反射的光透射到所述光接收元件，其中所述光源布置在所述标尺侧透镜与所述光接收元件之间，以及其中所述光源的光轴在所述标尺刻度线的读取方向上与所述标尺侧透镜的光轴一致，而在与所述标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与所述标尺侧透镜的光轴分离预定的距离。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：长滨龙也，水谷都，夜久亨，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：JP
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