CN102072740B - 反射式光编码器 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种反射式光编码器，适于侦测一物体，上述的反射式光编码器包含一支架、一光学单元、一光发射器、一光接收器及一遮蔽体。光学单元具有一第一透镜及一第二透镜，光发射器设置于支架上，适于发射一光线，光发射器位于支架与第一透镜之间，光发射器所发射的光线适于穿透第一透镜而被物体反射。光接收器设置于支架上，光接收器位于支架与第二透镜之间。遮蔽体设置于光接收器与第二透镜之间，遮蔽体以一光穿透区暴露出光接收器，使得光接收器适于接收来自物体反射后并穿越第二透镜的光线，并且遮蔽体阻挡来自发射器发射并被光学单元直接折射或反射的光线。藉此应用本发明的反射式光编码器，可以制作缩小尺寸但仍保持有高解析度的产品。

Description

反射式光编码器

技术领域

本发明涉及一种光编码器装置，特别是涉及一种具有高解析度的反射式光编码器装置。

背景技术

目前光编码器(optical encoder)的应用趋势朝向高解析度发展。请参阅图1所示，是现有习知的反射式光编码器的剖面图，此反射式光编码器100包含一基座102、一光发射器106、一光接收器108、一光学单元112及一物体120。此光发射器106设置于基座102之上，用以发射出光源信号。光接收器108设置于基座102之上，与光发射器106并列。光学单元112包含一第一透镜112a和第二透镜112b，第一透镜112a对应于光发射器106，第二透镜112b对应于光接收器108。物体120装置于光学单元112的上方，其可为反射式光学尺或光学圆盘。

在使用现有习知的反射式光编码器时，由物体所反射回来的光线，经过透镜后并无法集中于光接收器上，因而会使光编码器的解析度受到影响。

由此可见，上述现有的反射式光编码器在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的反射式光编码器，以因应光编码器高解析度的需求，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的反射式光编码器存在的缺陷，而提供一种新型结构的反射式光编码器，所要解决的技术问题是使其可以制作尺寸较小但仍保持有高解析度的产品，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种反射式光编码器，适于侦测一物体，该反射式光编码器包含：一支架；一光学单元，具有一第一透镜及一第二透镜；一光发射器，设置于该支架上，适于发射一光线，该光发射器位于该支架与该第一透镜之间，该光发射器所发射的光线适于穿透该第一透镜而被该物体反射；一光接收器，设置于该支架上，该光接收器位于该支架与该第二透镜之间；以及一遮蔽体，设置于该光接收器及该第二透镜之间，该遮蔽体以一光穿透区暴露出该光接收器，使得该光接收器适于接收自该物体反射后并穿越该第二透镜的该光线，并且该遮蔽体阻挡来自该发射器发射并被该光学单元直接折射或反射的该光线。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的反射式光编码器，更包括一透明树脂，该透明树脂包覆该支架、该光学单元、该光反射器及该光接收器。

前述的反射式光编码器，其中所述的第一透镜及第二透镜包括凹透镜。

前述的反射式光编码器，其中所述的光接收器包括一光感测晶片阵列，由多个阵列排列的光感测晶片所组成。

前述的反射式光编码器，其中所述的光穿透区包括多个开口，该光感测晶片阵列的各该光感测晶片是对应各开口设置。

前述的反射式光编码器，其中所述的光发射器包括一发光二极管。

前述的反射式光编码器，更包括一壳体，罩住该透明树脂及该光学单元。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明反射式光编码器至少具有下列优点及有益效果：本发明的反射式光编码器由于具有光穿透区，因此可以应用其制作缩小尺寸但仍保持有高解析度的产品。

综上所述，本发明是有关于一种反射式光编码器，适于侦测一物体，上述的反射式光编码器包含一支架、一光学单元、一光发射器、一光接收器及一遮蔽体。光学单元具有一第一透镜及一第二透镜，光发射器设置于支架上，适于发射一光线，光发射器位于支架与第一透镜之间，光发射器所发射的光线适于穿透第一透镜而被物体反射。光接收器设置于支架上，光接收器位于支架与第二透镜之间。遮蔽体设置于光接收器与第二透镜之间，遮蔽体以一光穿透区暴露出光接收器，使得光接收器适于接收来自物体反射后并穿越第二透镜的光线，并且遮蔽体阻挡来自发射器发射并被光学单元直接折射或反射的光线。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是现有习知的反射式光编码器的剖面图。

图2A是本发明具体较佳实施例所绘示的反射式光编码器的剖面图。

图2B是图2A所绘示的反射式光编码器的侧面图。

100：反射式光编码器          102：基座

106：光发射器                108：光接收器

112：光学单元                112a：第一透镜

112b：第二透镜               120：物体

200：反射式光编码器          202：基座

204：支架                    204a：下支撑段

204b：上支撑段               204c：连接段

204d：遮蔽段                 205：光穿透区

205a：开口                   206：光发射器

208：光接收器                212：光学单元

212a：第一透镜               212b：第二透镜

214：透明树脂                220：物体

221：壳体                    230：引脚

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的反射式光编码器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

请参阅图2A所示，是本发明具体较佳实施例所绘示的反射式光编码器的剖面图。本发明的一具体较佳实施例的反射式光编码器200包含一基座202、一支架204、一光发射器206、一光接收器208及一光学单元212。

依据本发明的一具体实施例，基座202用以支撑反射式光编码器200中的各项元件。此基座202的材料可为塑胶、金属、或其它合适的材料。依据本发明的一具体实施例，基座202的材料例如可为聚氯乙烯(Polyvinylchloride；PVC)。请参阅图2B所示，图2B是图2A所绘示的反射式光编码器的侧面图。依据本发明的一实例，基座202中可设有一电路(未绘示)，藉由引脚230以接收或发送外部信号。

支架204设置于基座202上，包含一遮蔽体，遮蔽体具有一下支撑段204a、一上支撑段204b、一连接段204c、一遮蔽段204d和一光穿透区205。连接段204c连接下支撑段204a与上支撑段204b，下支撑段204a位于基座的底部。在此支架204的下支撑段204a上安装有一光发射器206，其可经由支架204上的电极，与基座202中的电路耦接，用以接收经由电路所传送来的外部信号，并据以产生一光线。在一实例中，此光发射器206为发光二极管。在光发射器206一侧的支架204的下支撑段204a上还设有一光接收器208，其同样可经由支架204上的电极，与基座202中的电路耦接。在此支架204的上支撑段204b具有一光穿透区205，位于光接收器208的正上方。在支架204上方设有一光学单元212，此光学单元212具有多个透镜，分别对应于光发射器206和光接收器208设置。

在一实例中，光学单元212包含第一透镜212a和第二透镜212b。在一实例中，光发射器206正上方设有第一透镜212a，其用以发散由光发射器212a所产生的光线。在第一透镜212a一侧设有一第二透镜212b，其位于光穿透区205与光接收器208正上方。在本实施例中，光发射器206所发射的光线穿透第一透镜212a后会被一物体220反射，而本发明的反射式光编码器的遮蔽体是以光穿透区205暴露出光接收器208，使得光接收器208可以接收来自物体220反射后并穿越第二透镜212b的光线，而遮蔽体会阻挡来自光发射器206发射的但被光学单元212折射或是反射的光线。适合用于本发明的第一透镜212a与第二透镜212b可为实质相同的透镜。在一实例中，此第一透镜212a与第二透镜212b包含凹透镜。

在本发明另一实例中，光穿透区205例如是栅栏式，其具有多个开口205a，这些开口与光接收器208的光感测晶片为一一对应。由于本发明加设一栅栏式光穿透区于透镜与光接收器之间，此栅栏式光穿透区可发挥如狭缝的作用，使反射平行光产生绕射现象。当经由第二透镜所聚集的反射光经过光穿透区时，依据光程差的不同，可产生明显的暗区和亮区，亦即可使有限的光汇集于多个区域而产生聚光的效果，因此使用栅栏式光穿透区可进一步提升光接收器的线性解析度。故当透镜尺寸缩小时，光接收器仍可藉由栅栏式光穿透区而获得足够的有效光线，以维持感测解析度。

此外，本实施例的支架204具有多个电极(未绘示)，与基座202中的电路彼此电性连接。此支架204的材料可为塑胶、金属、或其它合适的材料。依据本发明的一具体实施例，此支架204的材料为铝。依据本发明的一具体实施例，支架204可先与光发射器206和光接收器208进行组装，之后再安装于基座202之中。

光接收器208用以将所感测到的反射光转换成电信号，再经由耦接的电路传送至一外部信号处理单元。适合用于本发明中的光接收器208可为光感测晶片阵列(Photo Detector Array，PD Array)，由多个感测晶片组成。在一实例中，为九组光感测器所形成的阵列。在一具体实施例中，此光感测晶片可为光侦测二极管集成电路(photo diode integratedcircuit，PDIC)。

在一实例中，反射式光编码器200包含透明树脂214，用以包覆支架204、光发射器206、光接收器208和光学单元212、。在另一实例中，反射式光编码器200包含一壳体221，用以罩住透明树脂214和光学单元212。

由上述本发明的实施方式可知，应用了具有光穿透区的反射式光编码器，可制作缩小尺寸但仍保持有高解析度的产品。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种反射式光编码器，其特征在于其适于侦测一物体，该反射式光编码器包含：

一支架；

一光学单元，具有一第一透镜及一第二透镜；

一光发射器，设置于该支架上，适于发射一光线，该光发射器位于该支架与该第一透镜之间，该光发射器所发射的光线适于穿透该第一透镜而被该物体反射；

一光接收器，设置于该支架上，该光接收器位于该支架与该第二透镜之间，其中所述的光接收器包括一光感测晶片阵列，由多个阵列排列的光感测晶片所组成；以及

一遮蔽体，设置于该光接收器及该第二透镜之间，该遮蔽体以一光穿透区暴露出该光接收器，使得该光接收器适于接收自该物体反射后并穿越该第二透镜的该光线，并且该遮蔽体阻挡来自该光发射器发射并被该光学单元直接折射或反射的该光线，其中所述的光穿透区包括多个开口，该光感测晶片阵列的各该光感测晶片是对应各开口设置。

2.根据权利要求1所述的反射式光编码器，其特征在于更包括一透明树脂，该透明树脂包覆该支架、该光学单元、该光发射器及该光接收器。

3.根据权利要求1所述的反射式光编码器，其特征在于其中所述的第一透镜及第二透镜包括凹透镜。

4.根据权利要求1所述的反射式光编码器，其特征在于其中所述的光发射器包括一发光二极管。

5.根据权利要求2所述的反射式光编码器，其特征在于更包括一壳体，罩住该透明树脂及该光学单元。

Images