[发明专利]具有检测器透镜的光学编码器

说明书

技术领域

本发明涉及具有检测器透镜的光学编码器。

背景技术

光学编码器例如被用来监控诸如曲轴的轴的运动。光学编码器能够就轴的位置以及/或回转圈数对轴的运动进行监控。光学编码器通常利用安装至轴的编码盘来在轴及编码盘转动时对光进行调制。在透射式编码盘中，当光穿过编码盘上透射区域的轨迹时对光进行调制。透射区域被非透射区域分隔开。在反射式编码盘中，当光从编码盘上的反射区域的轨迹反射开时对光进行调制。反射区域被非反射区域分隔开。当响应于编码盘的转动来调制光时，从接收调制光的光电传感器阵列产生电流信号。该电流信号例如被用于确定轴的位置以及/或回转圈数。

图1示出了常规透射式光学编码器系统10。光学编码器系统10包括编码器12以及透射式编码盘14。编码器12包括光源16、准直透镜20以及扁平封装检测器18。光源16及准直透镜20也可被统称为发射器。光源16发射光，光被准直透镜20准直并在其穿过编码盘14的透射区域时被调制。检测器18包括诸如对调制光进行检测的光电二极管阵列的光电传感器阵列，例如光电二极管阵列。通常，光电传感器具有与编码器件的分辨率相同的分辨率。应当注意，常规透射式光学编码器在检测器18的位置不具有透镜。

当光学编码器被暴露至诸如打印机环境中的悬浮微粒污染环境时，一些悬浮微粒会沉积在准直透镜、编码器件以及检测器模组的表示上。类似的，取决于对光学编码器的具体应用环境，其他诸如泥土、尘埃、涂料等环境污染物也会沉积在光学检测器的表面上。这些沉积的悬浮微粒以及其他污染物会散射并/或吸收一部分准直光，由此导致较少的光到达检测器。这降低了所传输的功率以及编码标尺(code scale)图案在检测器芯片上的对比度水平。由此导致编码器性能劣化。

发明内容

本发明描述了设备的多种实施例。在一个实施例中，该系统是一种透射式光学编码系统的光学编码器。该光学编码器包括发射器、检测器以及检测器透镜。发射器包括光源及准直透镜。检测器包括多个光电传感器以检测来自发射器的光。检测器透镜与多个光电传感器对准以将光导向多个光电传感器。该光学编码器的实施例提供了更大的有效感应面积，到检测器的更大功率传输，以及更长的编码器使用寿命。

还描述了设备的另一实施例。在一个实施例中，设备包括用于发射光信号的装置，用于调制光信号的装置，用于检测经调制光信号的装置，以及用于提供比光电传感器阵列的感应面积更大的有效感应面积的装置。还描述了该设备的其他实施例。

还描述了方法的实施例。在一个实施例中，该方法是用于制造透射式光学编码系统的光学编码器的方法。所述方法包括：提供发射器以产生光信号；相对于发射器连接编码器件，其中，编码器件被设置成对光信号进行调制；邻近编码器件并与发射器相对地安装检测器，其中，检测器被设置成对经调制的光信号进行检测；以及将检测器透镜安装在编码器件与检测器之间，其中，检测器透镜被设置成提供比检测器的感应面积更大的有效感应面积。还描述了该方法的其他实施例。

结合附图(其以示例方式示出本发明的原理)，阅读以下详细描述，可以了解本发明的实施例的其他方面及优点。

附图说明

图1示出了常规透射式光学编码器系统。

图2示出了透射式光学编码系统的一个实施例的示意性电路图。

图3示出了编码盘的一个实施例的部分示意图。

图4示出了光电传感器阵列的一个实施例相对于编码盘轨迹的示意性布局。

图5示出了线性编码条的一个实施例的示意图。

图6示出了光学编码器的一个实施例的示意图，其中光源被封装在准直透镜中且检测器被封装在检测器透镜中。

图7示出了光学编码器的另一个实施例的示意图，其中光源通过气隙与准直透镜分隔开，而检测器通过另一气隙与检测器透镜分隔开。

图8A示出了圆柱检测器透镜的一个实施例的剖视图。

图8B示出了图8A的圆柱检测器透镜的立体图。

图8C示出了相对于编码盘轨迹及光电传感器阵列定向的圆柱检测器透镜的一个实施例的示意性布局。

图9A示出了圆柱菲涅耳(Fresnel)检测器透镜的一个实施例的剖视图。

图9B示出了图9A的圆柱菲涅耳检测器透镜的立体图。

图10A示出了球检测器透镜的一个实施例的剖视图。

图10B示出了图10A的球检测器透镜的立体图。

图11A示出了球菲涅耳检测器透镜的一个实施例的剖视图。

图11B示出了图11A的球菲涅耳检测器透镜的立体图。