CN205537697U - 光学编码器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种光学编码器，具备形成有多个狭缝列的旋转板、以及和多个狭缝列对应地设置的多个受光部，该光学编码器中构成为，相对于来自发光部的光的光轴X位于外侧的受光部外侧缘以及相对于光轴X位于内侧的内侧缘的至少一方与对应于该至少一个受光部的狭缝列的边缘部相比，相对于光轴X位于远侧。

Description

光学编码器
技术领域
本实用新型涉及光学编码器。
背景技术
光学编码器用于获取与可动体的动作相关的信息，例如移动方向、位置、速度等。例如，与旋转体一起使用的已知的光学编码器在受光部中检测通过与旋转体一起旋转的旋转狭缝后的光，由此来获取与旋转体的旋转动作相关的信息。
在现有的光学编码器中，受光部被设置为相对于旋转狭缝排列。即，为了使检测信号的输出电平增大，受光部以及旋转狭缝以边缘部相互排列在一条直线上的方式排列，以使通过旋转狭缝并直线前进的光到达受光部。
在日本特开昭62－007174号公报中公开了如下的旋转角度检测装置，考虑从点光源发出的光一边分散一边达到受光元件列，而使受光元件列的排列长度比形成于旋转狭缝板的狭缝列的间距的长度长。该相关技术意在防止盲区产生，从而使旋转角度的检测精度提高。
然而，在构成为相互独立地检测分别通过了多个狭缝列的光的光学编码器中，存在由于通过了相邻的其它的狭缝列的光而产生串扰的情况。图5表示相关技术的编码器中的狭缝列以及受光部的位置关系。5个狭缝列101～105相互空开间隔地形成于旋转板100。以与旋转板100对置的方式设置的光检测器200以分别和狭缝列101～105对应的方式具备受光部201～205。
狭缝列101～105以及受光部201～205具有共同的中心轴线A1～A5，并在相同的范围内延伸。因此，如图5中虚线所示，狭缝列101～105的边缘部相对于对应的受光部201～205的边缘部排列。
图6表示在相关技术的编码器中从发光部产生的光的例子。如图所示，从发光部300发出的光不是完全的平行光(与光轴310平行地朝向的光)。朝向相对于光轴310倾斜的方向的光L1在通过了旋转狭缝102之后，到达和该旋转狭缝102对应的受光部202相邻的其它的受光部201。相同地，朝向相对于光轴310倾斜的方向的光L2在通过了旋转狭缝104之后，不只到达对应的光部204，也到达相邻的其它的受光部205。
这样，在通过了与对应的旋转狭缝不同的旋转狭缝后的光到达了受光部的情况下，来自受光部的输出信号变化(以下，简称为“光串扰”。)。其结果，编码器的检测精度降低。
因此，需求能够防止产生光串扰的光学编码器。
实用新型内容
根据本申请的第一方案，提供了一种光学编码器，具备：能够相对于测定对象物一体移动，并且分别空开间隔地形成有多个狭缝列的可动狭缝部件；朝向上述多个狭缝列产生光的发光部；以及以检测通过上述多个狭缝列的来自上述发光部的光的方式与上述多个狭缝列对应地设置的多个受光部，上述光学编码器的特征在于，上述多个受光部中的至少一个受光部的、相对于来自上述发光部的光的光轴位于内侧的内侧缘以及相对于上述光轴位于外侧的外侧缘的至少一方与对应于该至少一个受光部的狭缝列的边缘部相比，相对于上述光轴位于远侧。
根据本申请的第二方案，在第一方案的基础上，上述至少一个受光部设置于被一对遮光部划分的范围内，该一对遮光部构成为与对应于该至少一个受光部的狭缝列的两侧相邻地延伸且不使光通过。
根据本申请的第三方案，在第一或第二方案的基础上，使相对于上述光轴正交的方向上的上述至少一个受光部的宽度与对应于该至少一个受光部的狭缝列的宽度相等。
根据本申请的第四方案，在第一或第二方案的基础上，使相对于上述光轴正交的方向上的上述至少一个受光部的宽度比对应于该至少一个受光部的狭缝列的宽度大，并且，上述至少一个受光部的上述内侧缘和对应于上述至少一个受光部的狭缝列的边缘部位于距离上述光轴相等的距离。
本实用新型具有如下效果。
根据本实用新型的光学编码器，为了与从发光部产生的光的分散对应，受光部的内侧缘以及外侧缘的任意一方与对应的狭缝列的边缘部相比，设置于相对于光轴远侧的位置。由此，能够防止因通过了其它的狭缝列的光而产生光串扰。因此，编码器的检测精度提高。
上述以及其他的本实用新型的目的、特征以及优点通过参照附加附图所示的本实用新型的例示的实施方式的详细说明而更加清楚。
附图说明
图1是表示一实施方式的光学编码器的概要图。
图2A是表示旋转板的一部分的俯视图。
图2B是沿着图2A的线2B观察到的局部剖视图。
图3A是表示狭缝列以及受光部的位置关系的图。
图3B是表示狭缝列以及受光部的位置关系的图。
图3C是表示狭缝列以及受光部的位置关系的图。
图4是表示在一实施方式的编码器中从发光部产生的光的例子的图。
图5是表示相关技术的编码器中的旋转板以及受光部的位置关系的图。
图6是表示在相关技术的编码器中从发光部产生的光的例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。图示的实施方式的构成要素为了有助于本实用新型的理解而适当地变更了尺寸。另外，对相同或者对应的构成要素使用了相同的参照符号。
图1是表示一实施方式的光学编码器的概要图。光学编码器10是为了获取与旋转轴30的旋转动作相关的信息例如旋转方向、旋转角度位置以及旋转速度等而使用的旋转编码器。光学编码器10具备旋转板20、壳体部件40、发光部50、以及光检测器60。
旋转轴30是能够绕旋转轴线O旋转的大体圆柱状的部件，是本实施方式中的光学编码器10的测定对象物。旋转轴30可以是例如电动机(未图示)的输出轴，或者也可以是直接或者间接地连结于输出轴的其他的轴。在旋转轴30的外周安装有旋转板20，旋转板20能够与旋转轴30一起旋转。旋转板20如后述那样，具备使从发光部50产生的光通过的透光部和遮挡光的遮光部。
壳体部件40是独立于旋转轴30以及旋转板20的旋转动作且被固定的部件。在壳体部件40的内周设置有轴承44，轴承44以能够旋转的方式支撑旋转轴30。壳体部件40上形成有向与旋转板20相反的一侧凹陷的凹部42，并收纳有发光部50。
发光部50被构成为向预先规定的方向(光轴X的方向)产生光。发光部50以朝向光检测器60产生光的方式设置于壳体部件40的凹部42。发光部50例如是发光二极管。发光部50也可以具备将所产生的光转换成平行光的透镜。
光检测器60以与发光部50对置的方式设置于旋转板20的与发光部50相反的一侧。光检测器60被构成为检测通过旋转板20的透光部的来自发光部50的光并作为电信号输出。例如，光检测器60具备能够相互独立地检测光的多个光电二极管。
光学编码器10检测从发光部50产生并且通过旋转板20的透光部而到达光检测器60的光，由此获取与旋转轴30的旋转动作相关的信息。因为光学编码器10动作的原理众所周知，所以在本说明书中省略详细的说明。
参照图2A以及图2B，对旋转板20的结构例进行详述。图2A是表示旋转板20的一部分的俯视图。图2B是沿着图2A的线2B观察到的局部剖视图。在旋转板20上形成有沿相对于旋转轴线O平行的方向贯通旋转板20的多个狭缝列24a～24e。狭缝列24a～24e分别由位于距离旋转轴线O相互相等的距离的多个狭缝构成。即，构成各个狭缝列24a～24e的狭缝形成为在以旋转轴线O为中心的圆周上排列。或者，狭缝列24a～24e中的至少一列也可以由单个狭缝形成。各狭缝列24a～24e起到供从发光部50朝向光检测器60的光通过的透光部的作用。
狭缝列24a～24e为了获取与旋转轴30的旋转动作相关的信息而分别设置。狭缝列24a～24e的间距以及尺寸中至少一方相互不同从而能够获取各不相同的内容信息。为了方便，在以下的实施方式的说明中，将从位于旋转轴线O的附近的狭缝列朝向外侧设置的狭缝列24a～24e分别称为“第一狭缝列”、“第二狭缝列”、“第三狭缝列”、“第四狭缝列”、“第五狭缝列”。
如果参照图2B，则在狭缝列24a～24e中的相邻的任意两个狭缝列之间，形成有具有遮挡光的作用的遮光部22ab、22bc、22cd、22de。另外，在第一狭缝列24a的内侧形成有遮光部22a，并且，在第五狭缝列24e的外侧形成有遮光部22e。
然而，参照图6并如所上所述，在构成为分别独立地检测通过多个狭缝列的光的编码器中，存在产生错误检测通过了相邻的狭缝列的光的光串扰的情况。因此，在本实施方式中，考虑使从发光部发出的光的分散，并使光检测器的受光部(能够检测光的有效区域)与对应的狭缝列相比设置于远离光轴的位置。即，以沿相对于光轴平行的方向延伸的受光部的中心轴线与对应的狭缝列的中心轴线相比位于远离光轴的位置的方式构成光检测器。
图3A表示一实施方式的编码器中的旋转板以及受光部的位置关系。如图3A所示，本实施方式的编码器以受光部60a、60b、60d、60e的中心轴线A1’、A2’、A4’、A5’和对应的狭缝列24a、24b、24d、24e的中心轴线A1、A2、A4、A5相比位于远离光轴X的位置的方式构成光检测器60。此外，第三狭缝列24c的中心轴线A3与光轴X大体一致。这样，在和跨光轴X延伸的第三狭缝列24c对应的受光部60c中，难以产生光串扰。因此，第三狭缝列24c以及对应的受光部60c也可以相互排列。这样，本实用新型的编码器的一部分的受光部尤其是设置于光轴X的附近的受光部也可以相对于对应的狭缝列排列。在图示的实施方式中，虽然第三狭缝列24c以及对应的受光部60c具有相同的宽度，但是也可以以受光部60c的宽度比第三狭缝列24c的宽度大的方式决定尺寸。在该情况下，受光部60c能够更多地检测相对于光轴X分散的光，所以检测信号的输出电平增大。
在图3A中，为了强调狭缝列24a～24e与受光部60a～60e的位置关系，旋转板20的各狭缝列24a～24e的内侧缘(相对于光轴X近侧的边缘部)以及外侧缘(相对于光轴X远侧的边缘部)与和各狭缝列24a～24e对应的受光部60的内侧缘以及外侧缘之间分别由虚线连接。例如，与第一狭缝列24a对应的受光部60a的外侧缘60a1与第一狭缝列24a的外侧缘24a1相比位于光轴X的外侧。另外，受光部60a的内侧缘60a2与第一狭缝列24a的内侧缘24a2相比位于光轴X的外侧。另外，以相对于光轴X正交的方向上的受光部60a的宽度比第一狭缝列24a的宽度大的方式决定尺寸。
根据本实施方式，狭缝列以及受光部的位置关系以及宽度比被适当地变更从而不产生光串扰。例如，根据一实施方式，也可以以仅受光部的内侧缘以及外侧缘的一方与对应的狭缝列相比配置于远离光轴X的位置的方式构成受光部。另外，根据一实施方式，也可以以受光部设置于被与对应的狭缝列的两侧相邻的遮光部划分的范围内的方式构成受光部。在该情况下，受光部将被配置于从位于狭缝列的内侧的遮光部的内侧缘以及位于外侧的遮光部的外侧缘将相对于光轴平行的线分别延长而划分的范围内。
另外，根据一实施方式，也可以以至少使一个狭缝列的宽度和对应的受光部的宽度相等，并且受光部与狭缝列相比被配置于远离光轴X的位置的方式构成受光部(参照图3A的第二狭缝列24b以及对应的受光部60b)。另外，根据另一实施方式，也可以以受光部的宽度比对应的狭缝列的宽度大的方式决定尺寸，并且以受光部的内侧缘和狭缝列的内侧缘相互排列的方式构成(参照图3A的第四狭缝列24d以及对应的受光部60d)。
图3B以及图3C表示另一实施方式中的狭缝列以及受光部的位置关系。在图3B以及图3C所示的实施方式中，狭缝列24的中心轴线A6和对应的受光部60f的中心轴线A6’以在同一条直线上排列的方式排列。如图3B所示，受光部60f的外侧缘60f1与狭缝列24f的外侧缘24f1相比位于远离光轴X的位置。另一方面，受光部60f的内侧缘60f2与狭缝列24f的内侧缘24f2相比位于接近光轴X的位置。在狭缝列24f以及受光部60f具有这样的位置关系的情况下，通过增大位于狭缝列24f的两侧的遮光部的范围，能够防止光串扰的产生。另一方面，因为受光部60f遍及比狭缝列24f大的宽度地设置，所以能够增大受光部60f的检测信号的输出电平。
如果参照图3C，则受光部60f的外侧缘60f1与狭缝列24f的外侧缘24f1相比配置于接近光轴X的位置。另一方面，受光部60f的内侧缘60f2与狭缝列24f的内侧缘24f2相比配置于远离光轴X的位置。在狭缝列24f以及受光部60f具有这样的位置关系的情况下，与图3B的情况不同，即使不变更遮光部的范围，也能够防止光串扰的产生。
图4表示在图3A中的实施方式中通过狭缝列而到达受光部的光。虚线L1表示通过第二狭缝列24b的光。虚线L2表示通过第四狭缝列24d的光。根据本实施方式，受光部60b以及受光部60d分别与对应的第二狭缝列24b、第四狭缝列24d相比设置于相对于光轴X远离的位置。因此，如图4所示，相对于光轴X倾斜的光L1、L2会到达在相邻的受光部之间形成的盲区70ab、70de。即，能够防止到达受光部60a、60e。结果能够防止产生光串扰。
根据本实施方式的光学编码器，能够防止光串扰，所以能够提高与动作相关的信息的检测精度。另外，如果设置具有比对应的狭缝列大的宽度的受光部，则光检测器的有效区域增大，所以能够增大检测信号的输出电平。再有，根据本实施方式，能够减少由非平行光造成的影响，所以不需要为了更接近理想的平行光而设置准直透镜或者光纤等的高价的附加的光学构件，能够提供廉价的光学编码器。再者，因为由受光部检测到的信息的可靠性提高，所以编码器的组装后的调整工序被简化，生产性提高。这样的调整工序在调整受光部以及狭缝的位置以使受光部的输出信号被最大化或者合理化的目的下进行。在因光串扰而导致编码器的检测精度降低的情况下，存在调整工序所需要的时间长期化或者输出信号不满足规定值而错误判定为编码器不合格的情况。换言之，根据本实施方式的编码器，因为检测信息的可靠性变高，所以能够在短时间内结束调整工序，并且，可以适当地进行品质检查。
此外，以检测与旋转体的旋转动作相关的信息的旋转编码器为例对本实用新型的实施方式进行了说明，但本实用新型也能够相同地应用于检测与直线动作相关的信息的直线光栅尺。
以上，对本实用新型的各种的实施方式进行了说明，但如果是本领域技术人员，则应该会认识到通过其他的实施方式也能够实现本实用新型意欲实现的作用效果。尤其是能够不脱离本实用新型的范围地删除或者置换上述的实施方式的构成要件，或者能够进一步附加已知构件。另外，对于本领域技术人员显而易见的是，也能够通过任意地组合在本说明书中明示或者暗示地公开的多个实施方式的特征来实施本实用新型。

Claims (4)

1.一种光学编码器，具备：
能够相对于测定对象物一体移动，并且分别空开间隔地形成有多个狭缝列的可动狭缝部件；
朝向上述多个狭缝列产生光的发光部；以及
以检测通过上述多个狭缝列的来自上述发光部的光的方式与上述多个狭缝列对应地设置的多个受光部，
上述光学编码器的特征在于，
上述多个受光部中的至少一个受光部的、相对于来自上述发光部的光的光轴位于内侧的内侧缘以及相对于上述光轴位于外侧的外侧缘的至少一方与对应于该至少一个受光部的狭缝列的边缘部相比，相对于上述光轴位于远侧。
2.根据权利要求1所述的光学编码器，其特征在于，
上述至少一个受光部设置于被一对遮光部划分的范围内，该一对遮光部构成为与对应于该至少一个受光部的狭缝列的两侧相邻地延伸且不使光通过。
3.根据权利要求1或2所述的光学编码器，其特征在于，
使相对于上述光轴正交的方向上的上述至少一个受光部的宽度与对应于该至少一个受光部的狭缝列的宽度相等。
4.根据权利要求1或2所述的光学编码器，其特征在于，
使相对于上述光轴正交的方向上的上述至少一个受光部的宽度比对应于该至少一个受光部的狭缝列的宽度大，并且，
上述至少一个受光部的上述内侧缘和对应于上述至少一个受光部的狭缝列的边缘部位于距离上述光轴相等的距离。
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