CN102128642A

CN102128642A - 自我对准之光学式编码器

Info

Publication number: CN102128642A
Application number: CN 201010617683
Authority: CN
Inventors: 巫孟良
Original assignee: Guangdong Rational Precision Instrument Co Ltd
Current assignee: Guangdong Rational Precision Instrument Co Ltd
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2011-07-20

Abstract

本发明公开一种自我对准之光学式编码器，包括有光源、主尺、光源座和副尺，该光源座和副尺分别设于主尺的两侧，该光源发出的光透过光源座输出平行光，该平行光照于主尺上的光栅条纹上；该光源座相对主尺于主尺外形成有菲涅尔焦平面，该副尺位于该菲涅尔焦平面上；藉此，通过于主尺上设置光栅条纹，并将副尺设于菲涅尔焦平面上，一方面使得主尺与副尺之间的距离有效增大，便于引出线通过邦定的方式与副尺固定连接，从而降低了引出线与副尺之间连接固定的难度，还可提升邦定的质量，提高产品的稳定性和可靠性；另一方面，从主尺上透射出的光线最大限度地聚焦到副尺上，使得副尺接收到的光线能够达到最理想的效果，有利于提高测量信号的稳定性。

Description

自我对准之光学式编码器

技术领域

本发明涉及编码器领域技术，尤其是指一种自我对准之光学式编码器。

背景技术

传统对位移和速度的精密测量系使用游标卡尺或千分尺，并结合时间测量工具进行测量，随着光学技术的发展，新的测量手段也得到了广泛的应用，比如结合光学技术及电子技术的光学式编码器，正是以其独有的特性广泛应用于对位移及速度的精密测量中。常见的光学式编码器分为反射式和穿透式，以穿透式最为常见，穿透式的光学式编码器包括有主尺、光源座和副尺，该光源座和副尺分别设置于主尺的两侧，工作原理是：主尺于操作的时候保持固定不动，副尺与主尺相对设置并可沿主尺移动，通过设置于主尺上的光栅与副尺上的光栅间的偏斜角度所产生的莫尔条纹（MoireFringes），可将光源座发出的光线经过主尺上的镜片射向副尺上的接收传感器上，由该接收传感器将接收的光信号转换为近似正弦变化的电信号，以达到位置侦测的目的。

上述现有的光学式编码器结构，虽可提供给使用者对位移及速度进行精密测量的功效，确实具有进步性，但是在实际使用时却发现其自身结构和使用性能上仍存在有诸多不足，造成现有的光学式编码器在实际应用上，未能达到最佳的使用效果和工作效能，现将其缺点归纳如下。

为了使副尺能够很好地接收到从主尺上透射出来的光线，该副尺越靠近主尺越容易接收到光线，然而现有的副尺上都设置有两引出线与外部连接，该两引出线系通过邦定（即bonding，采用铝丝或金丝焊线机将晶片(LED晶粒或IC芯片)与PCB板上对应的焊盘铝丝或金丝进行桥接，即COB的内引线焊接）的方式与副尺固定连接的，若副尺离主尺太近，将会使得引出线无法与副尺邦定，从而增加了引出线与副尺之间连接固定的难度，现有之主尺与副尺之间的距离普遍预留有40μm，大部分为30μm，然而该主尺与副尺之间的该种距离仍然使得引出线难以与副尺实现邦定，邦定的质量欠佳，影响测量稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种自我对准之光学式编码器，其能有效解决现有之光学式编码器的引出线难以与副尺实现邦定的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种自我对准之光学式编码器，包括有光源、主尺、光源座和副尺，该光源座和副尺分别设置于主尺的两侧，该光源发出的光透过光源座输出平行光，该平行光照于主尺上的光栅条纹上；该光源座相对主尺于主尺外形成有菲涅尔焦平面，该副尺位于该菲涅尔焦平面上。

作为一种优选方案，所述副尺包括有副尺支架和设置于副尺支架上的半导体元件，该半导体元件中整合有指示副光栅和接收传感器。

作为一种优选方案，所述光源为LED光源。

作为一种优选方案，所述主尺上的光栅条纹为等间距的光栅条纹。

作为一种优选方案，所述光源座为非球面镜。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过于主尺上设置光栅条纹，并通过将副尺设置于菲涅尔焦平面上，一方面使得主尺与副尺之间的距离有效增大，便于引出线通过邦定的方式与副尺固定连接，从而降低了引出线与副尺之间连接固定的难度，还可提升邦定的质量，提高产品的稳定性和可靠性；另一方面，从主尺上透射出的光线最大限度地聚焦到副尺上，使得副尺接收到的光线能够达到最理想的效果，有利于提高测量信号的稳定性。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明之较佳实施例的工作原理示意图；

图3是本发明之较佳实施例中副尺的俯视图；

图4是本发明之较佳实施例中副尺的侧视图。

附图标识说明：

10、主尺 11、光栅条纹

101、菲涅尔焦平面 20、光源座

30、副尺 31、副光栅

32、接收传感器 33、莫尔条纹

40、光源 50、引出线。

具体实施方式：

请参照图1至图4所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，包括有主尺10、光源座20、副尺30和光源40。

其中，该主尺10的具体为现有成熟技术，在此对主尺10的具体结构不作详细叙述，该主尺10上设置有等间距的光栅条纹11。

如图1和图2所示，该光源座20和副尺30分别设置于主尺10的两侧，该光源座20用于将光线转化为平行光，该光源座20为非球面镜，且光源座20相对前述主尺10于住处10外形成有由多个菲涅尔焦点组成的菲涅尔焦平面101（虚线部分），该菲涅尔焦平面101到主尺10之间的距离（即菲涅尔焦距）ƒ=d²/λ=（20μ）²/0.88μ≈0.45mm=450μm，其中式中的d为主尺10上周期性光栅的宽度，λ为光的波长。该副尺30位于该菲涅尔焦平面101上，该副尺30用于接收从主尺10中投射出来的光，以达到测量的目的，其工作原理为现有成熟技术，在此对副尺30的工作原理不作详细叙述，该副尺30包括有副尺支架和设置于副尺支架上的半导体元件，如图3和图4所示，该半导体元件中整合有指示副光栅31和接收传感器32，接收传感器32与副光栅31对准，无需调整，半导体元件可以一体成型，该副尺30的组装结构为现有成熟技术，在此对副尺30的组装关系不作详细叙述。使用时，该副尺30通过两引出线50与外部连接，该两引出线50系通过邦定（即bonding，采用铝丝或金丝焊线机将晶片(LED晶粒或IC芯片)与PCB板上对应的焊盘铝丝或金丝进行桥接，即COB的内引线焊接）的方式与副尺30连接固定的。

如图1所示，该光源40设置于光源座20的外侧，该光源40为LED光源。

详述本实施例的工作原理如下：

如图2所示，由光源40发出光线，该光线透过光源座20输出平行光，该平行光照于主尺10的光栅条纹11上，然后在菲涅尔焦距出成像重复出现光栅条纹，就如图主尺10上的光栅条纹，副尺30自我对准整合副尺30内的各元件，取消了在副尺30外设置玻璃光栅，如图3所示，此成像条纹在副尺30的接收传感器上形成莫尔条纹33，此时该副尺30接收到光信号，然后经过副尺30内部元件的分析和处理后得出测量值，从而达到测量的目的，本实施例的工作原理为现有成熟技术，在此对本实施例的工作原理不作详细叙述。

本发明的设计重点在于：通过于主尺上设置光栅条纹，并通过将副尺设置于菲涅尔焦平面上，一方面使得主尺与副尺之间的距离有效增大，便于引出线通过邦定的方式与副尺固定连接，从而降低了引出线与副尺之间连接固定的难度，还可提升邦定的质量，提高产品的稳定性和可靠性；另一方面，从主尺上透射出的光线最大限度地聚焦到副尺上，使得副尺接收到的光线能够达到最理想的效果，有利于提高测量信号的稳定性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种自我对准之光学式编码器，包括有光源、主尺、光源座和副尺，该光源座和副尺分别设置于主尺的两侧，其特征在于：该光源发出的光透过光源座输出平行光，该平行光照于主尺上的光栅条纹上；该光源座相对主尺于主尺外形成有菲涅尔焦平面，该副尺位于该菲涅尔焦平面上。

2.根据权利要求1所述的自我对准之光学式编码器，其特征在于：所述副尺包括有副尺支架和设置于副尺支架上的半导体元件，该半导体元件中整合有指示副光栅和接收传感器。

3.根据权利要求1所述的自我对准之光学式编码器，其特征在于：所述光源为LED光源。

4.根据权利要求1所述的自我对准之光学式编码器，其特征在于：所述主尺上的光栅条纹为等间距的光栅条纹。

5.根据权利要求1所述的自我对准之光学式编码器，其特征在于：所述光源座为非球面镜。