[发明专利]一种环形匀光透镜、透镜组件及光电编码器

说明书

本发明涉及一种环形匀光透镜、透镜组件及光电编码器，环形匀光透镜包括透镜本体，透镜本体包括入射面、黑色吸光面、全反射面、出射面和透镜支撑面，透镜本体的入射面和黑色吸光面向内凹陷形成入射槽，入射槽的侧面为入射面，入射槽的顶面为黑色吸光面，透镜本体的外侧面包括透镜支撑面和全反射面，透镜本体的顶面至少包括出射面，透镜支撑面竖向设置并连接出射面和全反射面，全反射面的底部和顶部分别连接入射面和透镜支撑面，经光源发出的光经过入射面到达全反射面，被全反射面反射之后传播至出射面，经出射面后竖向平行出射至照明目标面。本发明能够更好地将光源的光照范围照射指定的应用范围，且具有准直功能，最终实现光线平行出光。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种环形匀光透镜、透镜组件及光电编码器。

背景技术

光电编码器是振镜系统中扫描电机常用的一种位置检测装置，它通常采用专业定制的扇形结构光电池作为信号接收器件，电机轴转动时带动固定在其上的遮光片旋转，使得光电池表面接收光线的区域面积发生线性变化，从而产生的输出电流也发生相应变化，根据光电池输出电流值可以检测到电机轴旋转的角度位置。

但光电编码器采用的LED光源发散角较大，在直接使用时，无法达到均匀光照的目的，这样导致光电池输出电流强度弱，易受噪声干扰；其次，改变或降低了输出电流与电机轴旋转角度的线性相关性。

综上所述，亟需提供一种具有准直功能，最终实现光线平行出光、且出光均匀，能够更好地将光源的光照范围照射指定的应用范围内的环形匀光透镜、透镜组件及光电编码器。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有准直功能，最终实现光线平行出光、且出光均匀，能够更好地将光源的光照范围照射指定的应用范围内的环形匀光透镜、透镜组件及光电编码器。

上述目的是通过如下技术方案实现：一种环形匀光透镜，包括透镜本体，所述透镜本体沿中心轴中心对称设置，所述透镜本体包括入射面、黑色吸光面、全反射面、出射面和透镜支撑面，所述透镜本体的入射面和黑色吸光面向内凹陷形成入射槽，所述入射槽的侧面为所述入射面，所述入射槽的顶面为黑色吸光面，所述透镜本体的外侧面包括所述透镜支撑面和全反射面，所述透镜本体的顶面至少包括所述出射面，所述透镜支撑面竖向设置并连接所述出射面和全反射面，所述全反射面的底部和顶部分别连接所述入射面和透镜支撑面，经光源不同角度发出的光经过所述入射面折射后到达所述全反射面，被所述全反射面反射之后传播至所述出射面，经所述出射面发生光线折射后竖向平行出射至照明目标面。

从光源出射的光线首先经过透镜本体的入射面后达到全反射面，光线被全反射面反射之后继续传播至透镜的出射面，在出射面上发生光线折射后平行出射至照明目标面。光线从入射面与黑色吸光面的连接处入射时的光线的入射角度(入射光线与光轴的夹角)为最小入射角度，光线从入射面与全反射面的连接处入射时的光线的入射角度为最大入射角度，当光线入射角度小于最小入射角度时直接射在黑色吸光面被其吸收，在最小入射角度和最大入射角度之间入射的光线经全反射面反射后再经出射面发生光线折射后竖向平行出射至照明目标面，此时照明目标面上出现匀光的照明圆环。

进一步的技术方案是，所述全反射面和出射面均为自由曲面，通过控制所述反射面和出射面的曲率实现出射光竖向平行出射至照明目标面。如此，采用双自由曲面技术，分别对从光源发出的光束进行照度分布控制以及方向控制。

进一步的技术方案是，光线的入射角度与光线达到目标面上的位置关系如下式所示：