[发明专利]包括光束成形元件的光学角度检测器

权利要求书

1.一种用于确定围绕旋转轴线(A)可旋转的元件的旋转角度的位置检测器，包括：

光源(3)；

用于检测由光源(3)发出的光辐射的检测器元件(18、19、20、21)，所述检测器元件围绕旋转轴线(A)设置并且具有至少两个光传感器(19、20)，所述光传感器设置在一个平面(23)中；

光束整形元件(7、207)，该光束整形元件在空间上设置在光源(3)和检测器元件(18、19、20、21)之间，通过光束整形元件(7、207)光源(3)的光被转向检测器元件(18、19、20、21)；

阻光元件(5)，该阻光元件在光束整形元件(7、207)和检测器元件(18、19、20、21)之间设置成能够与所述可旋转的元件一起围绕旋转轴线(A)旋转，由此根据旋转角度阻止光射入到检测器元件(18、19、20、21)的不同局部区域上，其特征在于，

所述光束整形元件(7、207)具有至少一个自由曲面(6、206)，该自由曲面是非平面的、非球形的表面并且在该自由曲面上光源(3)的光在其行程上被反射向检测器元件(18、19、20、21)，并且所希望的光束整形通过下述方式实现，即由光源射入光束整形元件(7)的光线在其通向光传感器(19、20)的行程上在所述至少一个非平面的、非球形的表面上被反射，并且

光束整形元件构造成使得被转向检测器元件的光聚焦到检测器元件上并且聚焦到一个圆环形的区域中。

2.根据权利要求1所述的位置检测器，在其中，光束整形元件(7、207)构造成使得光圆环形地从光束整形元件(7、207)射出。

3.根据权利要求1所述的位置检测器，在其中，光在所述至少一个自由曲面(6、206)上被全反射。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的位置检测器，在其中，每个光传感器的能被来自光源(3)的光射入到的表面具有圆环段的形状。

5.根据权利要求4所述的位置检测器，在其中，光束整形元件(7、207)构造成使得光圆环形地从光束整形元件(7、207)射出并且该圆环形的光分布沿径向方向的宽度小于所述圆环段沿径向方向的宽度。

6.根据权利要求4所述的位置检测器，在其中，光束整形元件(7、207)构造成使得光圆环形地从光束整形元件(7、207)射出并且该圆环形的光分布沿径向方向的宽度大于所述圆环段沿径向方向的宽度。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的位置检测器，在其中，所述光束整形元件(7、207)具有截锥状或截棱锥状的形状，顶面(30、230)朝向光源(3)并且对称轴线与旋转轴线(A)重合。

8.根据权利要求7所述的位置检测器，在其中，截棱锥或截锥的侧面(6、206)关于其对称轴线向外拱曲并且所述侧面是反射光的表面。

9.根据权利要求7所述的位置检测器，在其中，所述光束整形元件(7、207)在其朝向光源(3)的表面中具有凹部(4、204)。

10.根据权利要求9所述的位置检测器，在其中，所述凹部(4、204)具有截锥或截棱锥状的形状并且光束整形元件(7、207)在该截锥或截棱锥状的顶面上设有不透光层。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的位置检测器，在其中，所述阻光元件(5)垂直于旋转轴线(A)具有小于10mm的直径。

12.根据权利要求4所述的位置检测器，在其中，所述阻光元件(5)垂直于旋转轴线(A)具有小于10mm的直径。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的位置检测器，在其中，所述阻光元件(5)相对于旋转轴线(A)具有小于0.010g·cm²的惯性矩。