[发明专利]光学编码器

说明书

本发明公开一种光学编码器，其包含光源模块、检光器、编码盘、第一光学透镜组及第二光学透镜组。光源模块用以发出光束。检光器用以接收光束。编码盘介于光源模块与检光器之间。第一光学透镜组位于光源模块与编码盘之间。第一光学透镜组与光源模块保持第一距离，并与编码盘保持第二距离。第二光学透镜组位于编码盘与检光器之间。第二光学透镜组与编码盘保持第三距离，并与检光器保持第四距离。第一距离、第二距离、第三距离及第四距离符合对称式光学投影原理的定义，以令第一光学透镜组将光束聚焦至编码盘，并令第二光学透镜组将光束聚焦至检光器。

技术领域

本发明涉及一种光学编码器，特别是涉及一种光学透镜组符合对称式光学投影原理的光学编码器。

背景技术

编码器做为伺服马达定位的感测模块，其广泛应用于工具机、机器人及半导体设备等。其中，编码器的精准度直接影响到机械设备的定位表现。目前全球工业全面自动化的驱势，对于伺服马达的需求与日俱增。

编码器是一种将信息由一种特定格式转换为其他特定格式的传感器、软体或是演算法，转换的目的可能是由于标准化、速度、保密性、保安或是为了压缩数据。其中，旋转编码器是将旋转位置或旋转量转换成类比或数位信号的机电装置，其依构造主要可分为光学式编码器及机械式编码器两种。光学编码器中也有一个会和主轴同步旋转的圆盘，圆盘由玻璃或塑胶制成，其中有分为许多同心圆状的透明及不透明的区域。在圆盘的两侧分别有光源及光感测器阵列，其读到的数据可以表示圆盘的位置，并将读到的数据传送到微处理器，转换为轴的位置。

现有的光学式编码器于24位定位精度时，每格定位宽度仅10微米，已达传统几何光学的分辨能力极限，会产生绕射干扰问题。此外，因光束直线前进的特性，检光器的感测元件也需要以10微米的宽度紧密排列，故不论在检光器感测阵列的制作或组装对位上都有极高的困难度。

此外，现有的光学式编码器为提高能量而采用激光光源(Laser Diode,LD)，其会导致编码器的生产成本提高及使用寿命较短等问题。并且，光学式编码器以激光做为光源时，需搭配高精度的光掩模制作工艺制作光学编码盘，才能利用绕射现象让检光器接收编码信号。如此会使编码器有较高的生产成本，进而产生量产性低的问题。

发明内容

本发明的一实施例所公开的光学编码器，包含一光源模块、一检光器、一编码盘、一第一光学透镜组以及一第二光学透镜组。光源模块用以发出一光束。检光器用以接收光束。编码盘介于光源模块与检光器之间。第一光学透镜组位于光源模块与编码盘之间。第一光学透镜组与光源模块保持一第一距离，且第一光学透镜组与编码盘保持一第二距离。第二光学透镜组位于编码盘与检光器之间。第二光学透镜组与编码盘保持一第三距离，且第二光学透镜组与检光器保持一第四距离。其中，第一距离、第二距离、第三距离以及第四距离符合对称式光学投影原理的定义，以令第一光学透镜组将来自光源模块的光束聚焦至编码盘，并令第二光学透镜组将穿透编码盘的光束聚焦至检光器。

本发明的另一实施例所公开的光学编码器包含一光源模块、一编码盘、一检光器、一光学透镜组、一反射式偏光元件以及一偏振分光镜。光源模块用以发出一光束。编码盘位于光束路径上。检光器用以接收经过编码盘的光束。光学透镜组位于光源模块与编码盘之间。光学透镜组与光源模块保持一第一距离，且光学透镜组与编码盘保持一第二距离。反射式偏光元件位于编码盘远离光学透镜组的一侧，用以反射经过编码盘的光束。偏振分光镜位于光源模块与光学透镜组之间。偏振分光镜与光学透镜组保持一第五距离，且偏振分光镜与检光器保持一第六距离。其中，第五距离与第六距离长度的总合等于第一距离，且第一距离、第二距离、第五距离与第六距离符合对称式光学投影原理的定义，以令光学透镜组将来自光源模块并穿透偏振分光镜后的光束聚焦至编码盘，并将由反射式偏光元件反射回的光束聚焦至偏振分光镜，再通过偏振分光镜将光束反射至检光器。