[发明专利]一种适用于光学编码器的新型光源系统

说明书

本发明提供的是一种适用于光学编码器的新型光源系统。一种适用于光学编码器的新型光源,由辐射光源(1)，转向镜(3)以及柱面透镜(4)和接收屏(5)组成。本发明可用于光学编码器产品中的总体光源进行发射，也可用于其它精密检测设备中特殊形状光斑的生成，可广泛用于精密运动控制，精密光学检测等其它领域。

技术领域

本发明涉及的是一种适用于光学编码器的新型光源系统，可用于光学编码器系统中的码盘上光斑生成以及光栅尺产品中投射向光栅尺的光斑的发生，属于光电探测技术领域。

背景技术

光学编码器是一种通过光电效应将相连转轴上的机械几何旋转量转换成脉冲或数字量的传感器，最常见地，光电编码器是由光源、码盘和光敏元件组成；码盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔，由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同角速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速；此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的两路脉冲信号。

在目前，光学编码其中使用的光源普遍为LED，在反射式编码器中，iC-Haus GmbH直接使用LED作为了系统的光源系统，无需其它光学组件即可实现照明需求(DE102015103253 Optoelectronisches Bauelement),这种做做法是非常直接的，但是此时接收系统所输出的信号质量并不高，因为LED在不经光二次配光的情况下，透过光学码盘后的衍射非常严重，引起这种现象一方面是由于LED本身的辐射特性需要调整，过宽的辐射角度导致光功率在经过码盘后仍会弥散，二是LED本身的光谱特性太宽，过宽的光谱特性使得不同波长的不同衍射级次在接收平面上相互叠加，最终导致信号噪声过多，影响输出波形；Dr.Johannes Heidenhain GmbH也曾提出过在光学编码器中使用LED光源并配合一个准直镜片来为后续的系统提供光照(US7268883 OPTOELECTRONIC HARMONICALLY FILTEREDDETECTOR SYSTEM FOR A SCANNING UNIT)，这样做可以将LED所发射出的光束进行准直，但是同时也引入了新的问题：LED二次配光的准直透镜，其球面面积往往要在LED芯片发光面积的5～10倍以上，和LED芯片的距离也需要在LED芯片尺寸的5倍以上，也就是说，这样会使得整个光源系统的体积大幅上升。

本专利提供了一种适用于光学编码器的新型光源系统，可用于反射式或透射式光学编码或直线型、转动型光栅尺产品以及其它相关的光学测量领域。本发明使用集成式的棱镜系统为VCSEL或LED进行二次配光，大幅缩小二次配光结构所占用的体积，实施例中的光学棱镜体积不超过1立方毫米，可以通过注塑加工成型后直接与VCSEL封装在一起，形成一个光电芯片，解决了二次配光体积大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于光学编码器的新型光源系统，该系统由光源(1)、转向镜(3)、柱面镜(4)和接收屏(5)组成，其中接收屏(5)具有矩形开孔结构。

本发明的目的是这样实现的：

光源(1)将输入系统中的电能量转化为光能量，投射出朝向转向准直镜的光线(2)，转向镜(3)在接收到光源(1)发出的光线(2)后，将光线(2)进行图示平面内的调制，并偏转45°后投射出去；当光线(2)再经过柱透镜(4)时，柱透镜(4)将光线(2)在垂直图示方向进行准直或者聚焦；之后，准直好的光线(2)投射向具有周期性阵列的矩形开孔结构的接收屏(5)，形成一个覆盖单个矩形开孔结构其不污染其它矩形开孔结构的光斑。