專利名稱：光學(xué)編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)編碼器，特別是涉及通過采用遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)而無須高的組裝精度即可作低成本制作的光學(xué)編碼器。
上述光學(xué)編碼器的刻度板的形態(tài)在旋轉(zhuǎn)式編碼器的場合和直線位移式編碼器的場合有所不同。在旋轉(zhuǎn)式編碼器的場合，作為刻度板采用了回轉(zhuǎn)盤，刻度板和光學(xué)閱讀器的支承使其可在圓周方向上作相對(duì)移動(dòng)。在直線位移式編碼器的場合，刻度板使用細(xì)長形狀的板(稱為“標(biāo)尺”)，其刻度板和光學(xué)閱讀器的支承使其可在直線方向上作相對(duì)移動(dòng)。
具有刻錄于刻度板上的刻度線的意義，與增量式編碼器及絕對(duì)值式編碼器的場合不同。在增量式編碼器的場合，在刻度板上等間距地刻錄有1或2列以上的刻度線。當(dāng)刻度板和光學(xué)閱讀器作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，從光學(xué)閱讀器輸出與移動(dòng)距離或回轉(zhuǎn)角度相對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的單相或多相脈沖列。在通常的例子中，從光學(xué)閱讀器輸出具有90°相位差的2相脈沖列。在絕對(duì)值式編碼器的場合，在刻度板的各個(gè)列上刻錄有顯示其絕對(duì)位置的、相當(dāng)于多位代碼的刻度線。當(dāng)刻度板和光學(xué)閱讀器作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，從光學(xué)閱讀器輸出直接顯示移動(dòng)位置或回轉(zhuǎn)角度的多位代碼。在通常的例子中，刻錄于刻度板上的多位代碼采用反射碼(葛萊碼)。
在刻度板上刻錄刻度線的方法，依據(jù)光學(xué)閱讀器的形式是透射型還是反射型而不同。在透射型光學(xué)閱讀器的場合，光學(xué)閱讀器由在金屬等遮光板上蝕刻狹縫而形成透射型。或藉由在具有遮光性的玻璃板上進(jìn)行蝕刻處理，在其上形成線狀透明部分。如此，在刻度板上形成刻度線。在光學(xué)閱讀器形式為反射型的場合，使金屬薄膜蒸鍍于玻璃板上，形成鏡面反射部，其后，對(duì)其進(jìn)行蝕刻處理，形成線狀透明部分；或者，對(duì)材料表面進(jìn)行大反差的印刷處理等，由此，在刻度板上刻錄刻度線。在有高精度位置檢測要求的場合，刻度線的蝕刻間距為10μm-數(shù)100μm。
光學(xué)閱讀器包括將來自光投射用光源的光照射至刻度板上的光投射用光學(xué)系統(tǒng)，和將來自刻度板的光成象至光接收部的光接收用光學(xué)系統(tǒng)。在透射型光學(xué)閱讀器的場合，包含光投射用光源的光投射用光學(xué)系統(tǒng)和包含光接收部的光接收用光學(xué)系統(tǒng)夾持刻度板作對(duì)向配置。在反射型光學(xué)閱讀器的場合，包括光投射用光源的光投射用光學(xué)系統(tǒng)和包括光接收部的光接收用光學(xué)系統(tǒng)匯總設(shè)置于刻度板的一方側(cè)。
又，在刻度板上的刻度線間距和成為光投射用光源的半導(dǎo)體激光的光波長之間具有一定相關(guān)關(guān)系的高精度檢測區(qū)域，也可采用利用衍射干擾的檢測方式。
在上述光學(xué)編碼器中，為進(jìn)行高精度的位置檢測，在刻度板和光學(xué)閱讀器相對(duì)移動(dòng)的過程中，必須通過光接收用光學(xué)系統(tǒng)，使在光接收面上持續(xù)形成清晰的刻度線圖樣。
然而，由于作為透射型光學(xué)編碼器，通常使用受照區(qū)深度較淺的透鏡。由此，使得在旋轉(zhuǎn)式編碼器中受到過大的軸負(fù)載，或回轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生偏離、晃動(dòng)，當(dāng)刻度板和光學(xué)閱讀器之間的距離變動(dòng)時(shí)，立即導(dǎo)致在光接收面上成象的刻度線圖樣的清晰度及大小的很大的變動(dòng)，在光學(xué)閱讀器的輸出信號(hào)中出現(xiàn)噪聲成分。其結(jié)果，使得絕對(duì)值式編碼器或增量式編碼器任一方的檢測精度都低下。
又，在采用透射型光學(xué)閱讀器的增量式編碼器的場合，為排除來自刻度板上的鄰接狹縫(刻度線)的散射光的影響，須嚴(yán)密管理刻度板和遮光板上的間隙，由此，需要高的組裝精度，這導(dǎo)致成本升高。
圖21所示為以往使用的透射型旋轉(zhuǎn)式編碼器的結(jié)構(gòu)圖。圖22是為便于說明而將圖21中點(diǎn)劃線的圓Y所表示的主要部分放大后的說明圖。在這些圖中，802為發(fā)光二極管(LED)，801為發(fā)光二極管(LED)盒體，803為回轉(zhuǎn)盤，804為遮光板、805為光接收元件、806為用于載放光接收元件的基板，而807為旋轉(zhuǎn)式編碼器的盒體。
如圖22的放大圖所示，由于刻度板(回轉(zhuǎn)盤803)和遮光板804的間隙C極為狹窄，因此，除了上述問題之外，在旋轉(zhuǎn)式編碼器的場合，當(dāng)加上過大的軸負(fù)載、使回轉(zhuǎn)盤803發(fā)生傾斜時(shí)，則回轉(zhuǎn)盤803為光接收部(遮光板804及光接收元件805)所摩擦，導(dǎo)致?lián)p傷。
另一方面，作為采用反射型光學(xué)閱讀器的編碼器，有衍射干擾反射型的直線位移式編碼器。但從其檢測原理，刻度線的間距不得不由于激光波長的關(guān)系而作得細(xì)小，因而，無法與多種間距(分辨能力)相對(duì)應(yīng)。而且，這種編碼器須要特殊的標(biāo)尺，缺乏通用性。
再一方面，在采用獨(dú)立具有光投射用光軸和光接收用光軸的反射型光學(xué)閱讀器的編碼器的場合，由于其二根光軸相對(duì)刻度板的法線作對(duì)稱傾斜，因此，刻度板的偏離、晃動(dòng)和傾斜所導(dǎo)致的刻度線的清晰度和大小的變動(dòng)也大，無法實(shí)用于高精度檢測用途。
本發(fā)明系著眼于上述問題而作，本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)編碼器，所述光學(xué)編碼器無須高的組裝精度，可以低成本制得。
本發(fā)明的其他目的在于提供一種光學(xué)編碼器，即使刻度板和光學(xué)閱讀器的距離多少發(fā)生變動(dòng)，所述光學(xué)編碼器也可穩(wěn)定維持來自光學(xué)閱讀器的輸出信號(hào)。
本發(fā)明的其他目的在于提供一種通用性高的反射型光學(xué)閱讀器模塊(組件)，所述反射型光學(xué)閱讀器模塊藉由與所使用的刻度板的刻度線間距相配合地、替換為數(shù)不多的零部件，即可容易地實(shí)現(xiàn)與具有各種各樣的刻度線間距的刻度板相對(duì)應(yīng)的反射型光學(xué)閱讀器。
本發(fā)明的其他目的在于提供一種透射型光學(xué)閱讀器模塊，所述透射型光學(xué)閱讀器模塊藉由與所使用的刻度板的刻度線間距相配合地、替換為數(shù)不多的零部件，即可容易地實(shí)現(xiàn)與具有各種各樣的刻度線間距的刻度板相對(duì)應(yīng)的透射型光學(xué)閱讀器。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種刻度板，所述刻度板適用于上述光學(xué)編碼器及反射型光學(xué)閱讀器模塊，且可容易地與高精細(xì)的間距相對(duì)應(yīng)。
參照以下的說明書記載，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解本發(fā)明的其他目的及其作用效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的光學(xué)編碼器包括沿所定方向刻錄有刻度線的刻度板，和對(duì)刻度板上的刻度線進(jìn)行光學(xué)讀數(shù)的光學(xué)閱讀器。隨著刻度板和光學(xué)閱讀器的相對(duì)移動(dòng)，從光學(xué)閱讀器輸出對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。所述光學(xué)閱讀器具有將來自光投射用光源的光照射至刻度板上的光投射用光學(xué)系統(tǒng)，和將來自刻度板的光成象至光接收部的光接收用光學(xué)系統(tǒng)。再有，本發(fā)明的要點(diǎn)在于光接收用光學(xué)系統(tǒng)由遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。
上述結(jié)構(gòu)，不論透射型/反射型，旋轉(zhuǎn)式/直線位移式，增量式/絕對(duì)式，都可適用于各種形式的光學(xué)編碼器。這里，所謂“遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)”，指，眾所周知的，藉由將針孔板配置于透鏡的焦點(diǎn)位置，而僅使入射透鏡的平行光形成圖像的光學(xué)系統(tǒng)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于采用了遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)作為光接收用光學(xué)系統(tǒng)，因此，即使在刻度板和光學(xué)閱讀器的相對(duì)移動(dòng)過程中，在如旋轉(zhuǎn)式編碼器中附加過大的軸負(fù)載，回轉(zhuǎn)盤發(fā)生偏離、晃動(dòng)；或者，刻度板和光學(xué)閱讀器的距離多少發(fā)生變動(dòng)時(shí)，成象于光接收面上的刻度線圖樣能常時(shí)維持在一定的清晰狀態(tài)，從光學(xué)閱讀器輸出的電信號(hào)中不含有噪聲成分，由此，可基于該電信號(hào)進(jìn)行高可靠性的位置檢測。
本發(fā)明的光學(xué)編碼器也可作成透射型。此時(shí)，刻度板上的刻度線作成具有透光性。且作為光學(xué)閱讀器，采用使光投射用光學(xué)系統(tǒng)和光接收用光學(xué)系統(tǒng)夾持刻度板作同軸對(duì)向而置的透射型光學(xué)閱讀器。又，光投射用光學(xué)系統(tǒng)上含有點(diǎn)(spot)照射式光投射側(cè)光源，所述光投射側(cè)光源點(diǎn)照射來自光源的光，以使在刻度板的一方側(cè)含有一組刻度線。再有，在光接收用光學(xué)系統(tǒng)上包括將透射光線聚焦于刻度板的另一側(cè)面上的光接收側(cè)透鏡，和配置于光接收側(cè)透鏡前方的焦點(diǎn)位置的針孔板，及配置于透光針孔板后的光線成象位置上、具有與一組刻度線圖樣相對(duì)應(yīng)的光接收(點(diǎn)陣)陣列圖樣的光接收部。如通常所知，這里的“光接收陣列圖樣”指將細(xì)小的線狀光接收區(qū)作多個(gè)系列排列，以使其與刻度板上的刻度線排列整合。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于在光接收用光學(xué)系統(tǒng)中，組裝有將透光于刻度板另一面的光線聚焦的光接收側(cè)透鏡，和配置于光接收側(cè)透鏡前方焦點(diǎn)位置的針孔板組成的遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)，因此，在刻度板和光學(xué)閱讀器的相對(duì)移動(dòng)過程中，在如旋轉(zhuǎn)式編碼器中附加過大的軸負(fù)載，或者回轉(zhuǎn)盤發(fā)生偏離、晃動(dòng)，即使刻度板和光學(xué)閱讀器的距離有所變動(dòng)時(shí)，在先前所述遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的作用下，可作可靠性大的位置檢測。又，上述針孔板可由與模塊盒另成一體的零部件構(gòu)成并組裝入，或可作成與模塊盒成一體的零部件構(gòu)成，二者擇一皆可。
另外，在透過刻度板的光線中，關(guān)于不與光軸平行的散射光部分，因其在遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)中對(duì)光接收面的成象不起作用，因此，即使不就光接收用光學(xué)系統(tǒng)和刻度板之間間隙進(jìn)行嚴(yán)密管理，也可排除散射光對(duì)輸出電信號(hào)的影響。其結(jié)果，制造時(shí)的組裝精度的要求得以緩和，從而，可相應(yīng)降低成本。
在上述透射型光學(xué)編碼器中，光接收部包括具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板，和位于遮光板背后、接受透過狹縫圖樣的光線的光接收元件。也可使光接收元件露出于狹縫圖樣，由此形成光接收陣列圖樣。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在每個(gè)制品的刻度板上的刻度線圖樣互異的場合，如準(zhǔn)備具有與各個(gè)刻度板的刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板，則僅由遮光板的替換，也可使上述編碼器對(duì)應(yīng)使用于各種規(guī)格制品，由此，減少零部件數(shù)，進(jìn)一步降低成本。
本發(fā)明的光學(xué)編碼器也可作成反射型。其時(shí)，刻度板上的刻度線作成具有反射性，且，作為光學(xué)閱讀器，采用包括同軸反射型(落射型)光學(xué)系統(tǒng)的反射型光學(xué)閱讀器。又，同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)包括光投射用光源；光投射、接收兼用的物鏡，所述光投射、接收兼用的物鏡將來自光投射用光源的光線作平行光線的點(diǎn)照射，以使在刻度板上包含一組刻刻度線的同時(shí)，對(duì)來自刻度板的反射光進(jìn)行聚焦；對(duì)從光投射用光源入射物鏡的入射光和從物鏡返回的返回光進(jìn)行分離的光分離器；配置于經(jīng)由光分離器分離的返回光的光程前方的物鏡焦點(diǎn)位置上的針孔板；配置于透過針孔板后的返回光的成象位置、具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的光接收陣列圖樣的光接收部。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)組裝有由光投射用光源，光投射、接收兼用的物鏡，所述光投射、接收兼用的物鏡將來自光投射用光源的光線作平行光線的點(diǎn)照射，以使在刻度板上包含一組刻度線的同時(shí)，對(duì)來自刻度板的反射光進(jìn)行聚焦；對(duì)從光投射用光源入射物鏡的前行光和從物鏡返回的返回光進(jìn)行分離的光分離器；配置于經(jīng)由光分離器分離的返回光的光程前方的物鏡焦點(diǎn)位置上的針孔板組成的遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)，因此，在刻度板和光學(xué)閱讀器的相對(duì)移動(dòng)過程中，在如旋轉(zhuǎn)式編碼器中附加過大的軸負(fù)載；或者回轉(zhuǎn)盤發(fā)生偏離、晃動(dòng)，即使刻度板和光學(xué)閱讀器的距離有所變動(dòng)時(shí)，由于在先前所述遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的作用下，可作高可靠性的位置檢測。又，上述針孔板既可由與模塊盒另成一體的零部件構(gòu)成并組裝，也可作成與模塊盒成一體的零部件構(gòu)成?？啥邠褚?。
另外，在從刻度板反射的光線中，不與光軸平行的散射光部分，因其在遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的作用下對(duì)光接收面的成象不起作用，因此，即使不就光接收用光學(xué)系統(tǒng)和刻度板之間的間隙進(jìn)行嚴(yán)密管理，也可排除散射光對(duì)輸出電信號(hào)的影響。其結(jié)果，制造時(shí)的組裝精度的要求得以緩和，由此，相應(yīng)可降低成本。又，關(guān)于光投射用光源，無須要求其一定作平行光發(fā)射。因此，不必使用以往的透射型編碼器所需的點(diǎn)光源LED、帶透鏡的LED、或激光二極管(LD)等的高價(jià)的發(fā)光零部件，而是可使用普通的LED。從這點(diǎn)來說，也使成本的降低成為可能。再有，藉由光投射、接收兼用的物鏡及光分離器(半反半透鏡等)形成的光軸折向結(jié)構(gòu)的采用，也可實(shí)現(xiàn)光學(xué)閱讀器的小型化。
在上述反射型光學(xué)編碼器中，光接收部包括具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板，和位于遮光板背后、透射狹縫圖像的光線接受用的光接收元件，也可藉由使光接收元件露出于狹縫圖樣，形成光接收陣列圖樣。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在各個(gè)制品的刻度板上的刻度線圖樣互異的場合，如準(zhǔn)備具有可對(duì)應(yīng)于各個(gè)刻度板的刻度線圖樣的狹縫圖樣的遮光板，則僅由遮光板的替換，也可使上述編碼器對(duì)應(yīng)使用于各種規(guī)格制品，減少零部件數(shù)，進(jìn)一步降低成本。
在上述反射型光學(xué)編碼器中，也可將刻度板上的刻度線區(qū)域作成鏡面，而將刻度線和刻度線之間的區(qū)域作成粗糙面。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在適用于采用同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)閱讀器的場合，藉由遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的作用，除了在刻度板的鏡面部分作正反射的反射光之外，不對(duì)光接收面的成象起作用，因此，對(duì)應(yīng)于刻度板上的粗糙面部分和鏡面部分，可以極為清晰的刻度線在光接收面上成象。在刻度板的材料使用薄金屬板的場合，藉由對(duì)其表面進(jìn)行選擇性的蝕刻進(jìn)行粗糙面化，同時(shí)使其留有部分鏡面部分。由此，可以不過渡損傷材料板的強(qiáng)度，形成所希望的刻度線圖樣。為此，根據(jù)組合所述鏡面和粗糙面得到的刻度板，其優(yōu)點(diǎn)是，比較以往的沖孔加工制造刻度板的場合，可以與更精細(xì)的刻度線的間距相對(duì)應(yīng)。
又，在上述刻度板上形成鏡面部分和粗糙面部分時(shí)，也可如上所述地，在鏡面金屬板表面進(jìn)行蝕刻，形成粗糙面部分，也可以對(duì)鏡面金屬板進(jìn)行激光磨光加工，形成粗糙面部分。
在上述透射型或反射型光學(xué)編碼器中，刻度板和光學(xué)閱讀器也可作成可作相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的支承。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，可以低成本地實(shí)現(xiàn)小型、高精度、具有高可靠性的直線位移式編碼器。
在上述透射型或反射型的光學(xué)編碼器中，刻度板和光學(xué)閱讀器也可作相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地被支承。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，可以低成本地實(shí)現(xiàn)小型、高精度、具有高可靠性的旋轉(zhuǎn)式編碼器。
構(gòu)成上述反射型光學(xué)編碼器的反射型光學(xué)閱讀器可模塊化作成通用部件。即，本發(fā)明的反射型光學(xué)閱讀器模塊系將光投射用光源；物鏡，所述物鏡將來自光投射用光源的光線作為平行光進(jìn)行點(diǎn)照射，使刻度板上含有一組刻度線的同時(shí)，將刻度板反射的反射光返回至光投射用光源；位于刻度板和物鏡之間、將刻度板反射的反射光從由光源至物鏡的入射光分離的光分離器；配置于在光分離器分離的返回光的光軸前方焦點(diǎn)位置上的針孔板；配置于通過針孔板后的光線的成象位置、具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的光接收陣列圖樣的光接收部一體化地收納于具有光投射、接收兼用窗的盒體內(nèi)而形成，所述模塊可組裝入光學(xué)編碼器中。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，各個(gè)光學(xué)零部件定位于盒體內(nèi)所定位置上時(shí)，盒體和回轉(zhuǎn)盤及標(biāo)尺的定位可以比較方便地進(jìn)行。藉此，僅將反射型光學(xué)閱讀器模塊按盒安裝，即可容易且迅速地制得所希望的反射型光學(xué)編碼器。
在上述反射型光學(xué)閱讀器模塊中，光接收部包括具有與一組刻度線對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板、和位于遮光板背后、用于接受通過狹縫圖樣的光線的光接收元件，也可使光接收元件露出狹縫圖樣，形成光接收陣列圖樣。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，光投射用光源、物鏡、光分離器、針孔板、光接收元件等可通用地，更換為具有與遮光板對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的元件。僅此，即可對(duì)應(yīng)適用于具有各種精度、檢測范圍、尺寸的反射型光學(xué)編碼器。
也可僅將構(gòu)成上述透射型光學(xué)編碼器的透射型光學(xué)閱讀器模塊化，作成通用零部件。即，本發(fā)明的透射型光學(xué)閱讀器模塊系將具有光投射用光源的光投射用光學(xué)系統(tǒng)，和具有光接收側(cè)透鏡、針孔板、光接收部的光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)一體化地收納于盒體內(nèi)而形成，使所述光投射光學(xué)系統(tǒng)收納部和光接收光學(xué)系統(tǒng)收納部夾持插入有刻度板的空隙部地作對(duì)向配置。
所述光投射用光源的光線作點(diǎn)照射，使在刻度板的一側(cè)面上含有一組透光性刻度線。所述光接收側(cè)透鏡將透射光聚焦至刻度板的另一面?zhèn)龋鲠樋装迮渲糜诠饨邮諅?cè)透鏡的光軸前方的焦點(diǎn)位置，所述光接收部位于通過針孔板后的光線的成象位置、具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的光接收陣列圖樣。所述模塊可組裝入光學(xué)編碼器中。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，各個(gè)光學(xué)零部件定位于盒體內(nèi)所定位置上時(shí)，盒體和回轉(zhuǎn)盤及標(biāo)尺的定位可以比較粗糙、方便地進(jìn)行。藉此，僅由將透射型光學(xué)閱讀器模塊按盒安裝，即可容易且迅速地制得所希望的透射型光學(xué)編碼器。
在上述透射型光學(xué)閱讀器模塊中，光接收部包括具有與一組刻度線對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板，和位于遮光板背后、用于接受通過狹縫圖樣的光線的光接收元件，也可使光接收元件露出狹縫圖樣，形成光接收陣列圖樣。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，光投射用光源、光接收側(cè)透鏡、針孔板、光接收元件等可通用地，更換為具有與遮光板對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的元件，僅此，即可與具有各種精度、檢測范圍、尺寸的反射型光學(xué)編碼器相對(duì)應(yīng)。
構(gòu)成上述透射型光學(xué)編碼器的透射型光學(xué)閱讀器也可僅將光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊化作成通用零部件。即，本發(fā)明的光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊系將對(duì)透過刻錄有透射型刻度線的刻度板的光線進(jìn)行聚焦的光接收側(cè)透鏡、位于光軸前方焦點(diǎn)位置上的針孔板、配置于具有通過針孔板后的光線的成象位置、具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的光接收陣列圖樣的光接收部一體化地收納于具有光接收用窗的盒體內(nèi)而形成。藉由與反射光側(cè)光學(xué)系統(tǒng)一起組裝入光學(xué)編碼器中，可構(gòu)成透射型讀數(shù)器。
根據(jù)如此的結(jié)構(gòu)，各個(gè)光學(xué)零部件定位于盒體內(nèi)所定位置上時(shí)，盒體和回轉(zhuǎn)盤及標(biāo)尺的定位，及盒體和光投射側(cè)光學(xué)系統(tǒng)的定位可以比較粗略，因此，由將光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊按盒安裝，即可一并組合光投射側(cè)光學(xué)系統(tǒng)，容易且迅速地制得所希望的透射型光學(xué)編碼器。
在上述光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊中，光接收部包括具有與一組刻度線對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板，和位于遮光板背后、用于接受通過狹縫圖樣的光線的光接收元件。也可使光接收元件露出狹縫圖樣，形成光接收陣列圖樣。此時(shí)，在上述各模塊中，可將構(gòu)成光接收部的遮光板從光接收元件分離出進(jìn)行安裝、脫卸，可以提高通用性及組裝的容易性。
本發(fā)明的光學(xué)編碼器用的刻度板適用于反射型光學(xué)閱讀器的編碼器用刻度板，所述反射型光學(xué)閱讀器含有將光投射、接收兼用透鏡由物體側(cè)遠(yuǎn)心式透鏡所構(gòu)成的同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)，其刻度線被作為鏡面反射面，而刻度線間區(qū)域被作為粗糙面。或，刻度線被作為粗糙面，而刻度線間區(qū)域被作為鏡面反射面。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在適用于采用同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)閱讀器的場合，藉由遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的作用，除了在刻度板的鏡面部分作正反射的反射光以外，對(duì)光接收面的成象不起作用，因此，可與刻度板上的粗糙面部分和鏡面部分相對(duì)應(yīng)地，在光接收面上成象為極清晰的刻度線圖樣。在使用薄金屬板作為刻度板的材料時(shí)，其表面留有鏡面部分，有選擇地進(jìn)行蝕刻，粗糙面化，由此可不損傷材料板的強(qiáng)度而形成所希望的刻度線圖樣。因此，基于由所述鏡面和粗糙面組成的刻度板，其優(yōu)點(diǎn)是，可不損傷材料板的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)、配合于更精細(xì)的刻度線的間距。
在上述光學(xué)編碼器的刻度板中，如將刻度線作成沿圓周刻錄，則適用于旋轉(zhuǎn)式編碼器。又，在上述光學(xué)編碼器用刻度板上，如將刻度線作成沿直線刻錄，則適用于直線位移式編碼器。
在光學(xué)編碼器中，作為遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)使用一塊非球面透鏡，如將透鏡的厚度(T)和焦點(diǎn)距離(F)之間關(guān)系設(shè)定在T＞1.2F，則成象于光接收面上的刻度線圖樣清晰度良好。
在光學(xué)編碼器中，作為遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)使用一塊非球面透鏡，如將透鏡的厚度(T)和透鏡、刻度板的距離(S)之間關(guān)系設(shè)定在1.2T＞S＞0.8T，則成象于光接收面上的刻度線圖樣清晰度良好。
圖2所示為反射型光學(xué)閱讀器模塊的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖2(a)為主視圖，圖2(b)為A-A截面剖視圖，圖2(c)為俯視圖。
圖3所示為反射型光學(xué)閱讀器模塊的其他實(shí)施例結(jié)構(gòu)說明圖。
圖4所示為反射型光學(xué)閱讀器整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖5所示為采用第1模塊安裝方法的旋轉(zhuǎn)式編碼器的結(jié)構(gòu)說明圖。圖5(a)為左側(cè)視圖，圖5(b)為主視圖，圖5(c)為A-A截面剖視圖。
圖6所示為采用第1模塊安裝方法的旋轉(zhuǎn)式編碼器卸除盒體狀態(tài)下的立體圖。
圖7所示為采用第2模塊安裝方法的旋轉(zhuǎn)式編碼器的結(jié)構(gòu)說明圖。圖7(a)為主視圖，圖7(b)為右側(cè)視圖，圖7(c)為A-A截面剖視圖。
圖8所示為采用第2模塊安裝方法的旋轉(zhuǎn)式編碼器卸除盒體狀態(tài)下的立體圖。
圖9所示為直線位移式編碼器用的反射型光學(xué)閱讀器模塊的結(jié)構(gòu)說明圖。圖9(a)為主視圖，圖9(b)為A-A截面剖視圖，圖9(c)為俯視圖。


圖10所示為示意顯示相對(duì)直線位移式編碼器的模塊安裝狀態(tài)的說明圖。
圖11所示為透射型光學(xué)閱讀器整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖12所示為透射型光學(xué)閱讀器模塊的結(jié)構(gòu)示意說明圖。
圖13所示為光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊的結(jié)構(gòu)示意說明圖。
圖14為刻度板的結(jié)構(gòu)說明圖。圖14(a)為旋轉(zhuǎn)式編碼器的回轉(zhuǎn)盤，圖14(b)為直線移動(dòng)式編碼器的標(biāo)尺，圖14(c)為由鏡面/粗糙面對(duì)刻度線所作的說明圖。
圖15為遮光板和遮光板之最佳定位裝置的說明圖(其一)。
圖16為遮光板和遮光板之最佳定位裝置的說明圖(其二)。
圖17為遮光板和遮光板之最佳定位裝置的說明圖(其三)。
圖18為光學(xué)編碼器的電氣結(jié)構(gòu)的示意顯示的電路圖。
圖19所示為遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)計(jì)值的圖(其一)。圖19(a)為設(shè)計(jì)值與光學(xué)模型的關(guān)系，圖19(b)為焦點(diǎn)距離與調(diào)制值的關(guān)系。
圖20所示為遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)計(jì)值的圖(其二)。圖20(a)為設(shè)計(jì)值與光學(xué)模型的關(guān)系，圖20(b)為焦點(diǎn)距離與調(diào)制值的關(guān)系。
圖21所示為以往使用的透射型旋轉(zhuǎn)式編碼器的結(jié)構(gòu)說明圖。
圖22所示為以往使用的透射型旋轉(zhuǎn)式編碼器的主要部分的放大說明圖。
圖中，1為反射型光學(xué)閱讀器模塊，2為刻度板，2a為直線位移式編碼器，2b為線性標(biāo)尺，3為光學(xué)旋轉(zhuǎn)式編碼器，4為反射型光學(xué)閱讀器模塊(光學(xué)式直線位移式編碼器用)，5為透射型光學(xué)閱讀器模塊，6為光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊，7為發(fā)光二極管(LED)，8為刻度板，8a為鏡面的刻度線區(qū)，8b為粗糙面的刻度線區(qū)，9為發(fā)光二極管(LED)，10為刻度板，11為遮光板，12a、12b，13a，13b，14a，14b為I/V變換器，15，16，17為差分放大器，18，19，20為比較器，21，22，23為輸出電路，24為電源回路，101為模塊盒體，102a、102b為安裝用托架，103a、103b為安裝用螺孔，104為光投射、接收兼用窗，105為防止樹脂成形制品收縮的缺口部，106為物鏡，107a為發(fā)光二極管(LED)，108為半反半透鏡，109為針孔板，110為遮光板，111為光接收元件(光敏二極管(PD))，111a為光接收元件載板，1122a、112b為突起，113為前部腔室，114為中部腔室，115為后部腔室，116為內(nèi)側(cè)腔室，117為外側(cè)腔室，118為光接收部，119為針孔，301為盒體，301a為盒體端面板，302，303為軸承，304為轉(zhuǎn)軸，305為電線，306為編碼器主體部，307為支承板，308為中空腔室，401為模塊盒體，402a、402b為安裝用托架，403a、403b為安裝用螺孔，404為光投射、接收兼用窗，405為防止樹脂成形制品收縮的缺口部，406為物鏡，407為發(fā)射光用發(fā)光二極管(LED)，407a為發(fā)光元件載板，408為半反半透鏡，409為針孔板，410為遮光板，411為光接收元件(光敏二極管(PD))，412為電線，500為模塊盒體，501為發(fā)射光用發(fā)光二極管(LED)，502為光接收側(cè)透鏡。503為針孔板，504為遮光板，505為光接收用光敏二極管(PD)，506為光接收部，507為間隙，507a為反射光用窗，507b為光接收用窗，508為光投射側(cè)光學(xué)系統(tǒng)收納部，509為光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)收納部，601為模塊盒體，602為光接收用窗，603為反射用半反半透鏡，604為光接收側(cè)透鏡，605為針孔板，606為遮光板，607為光接收用光敏二極管(PD)，608為光接收部，701為反射型光學(xué)閱讀器模塊，702為定位板，703為回轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸，704為發(fā)光二極管(LED)，705為光接收元件，706為針孔，707為透鏡，708為半反半透鏡，709為刻度板，710為插入孔，711為遮光板，801為發(fā)光二極管(LED)盒體，801為發(fā)光二極管(LED)，804為遮光板，805為光接收元件，806為光接收元件載板，807為旋轉(zhuǎn)式編碼器盒體。
如先前所述，本發(fā)明的光學(xué)編碼器具有沿所定方向刻錄有刻度線的刻度板，和用于對(duì)刻度板上的刻度線進(jìn)行光學(xué)讀數(shù)的光學(xué)閱讀器?？潭劝搴凸鈱W(xué)閱讀器相對(duì)移動(dòng)時(shí)，從光學(xué)閱讀器輸出對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。光學(xué)閱讀器包括將來自光投射用光源的光線照射至刻度板上的光投射用光學(xué)系統(tǒng)，和使來自刻度板的光線成象至光接收部的光接收用光學(xué)系統(tǒng)。而且，重要的是，光接收用光學(xué)系統(tǒng)上采用了遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)。
作為光學(xué)閱讀器，有透射型和反射型二種。特別是，在該實(shí)施方式中，可以采用將構(gòu)成光學(xué)閱讀器的各種光學(xué)零部件等一體化地組裝入盒體中的光學(xué)閱讀器模塊(組件)。如下所述，該光學(xué)閱讀器模塊僅由為數(shù)不多的零部件的替換，即可使其通用于具有各種規(guī)格的制品的光學(xué)編碼器中。
作為光學(xué)閱讀器模塊的一例的反射型光學(xué)閱讀器模塊1的外觀立體圖示于圖1。如該圖所示，反射型光學(xué)閱讀器模塊具有合成樹脂制的模塊盒101。模塊盒101的外形大致為矩形，其左右二側(cè)面101a、101b上一體化地形成有具有螺孔103a、103b的凸緣狀的安裝用托架102a、102b。在與模塊盒101的刻度板對(duì)向的前端面101c上開有光投射、接收兼用窗104。從該光投射、接收兼用窗104面下，設(shè)有內(nèi)置于模塊盒101內(nèi)的下述物鏡106。又，矩形凹部105為用于防止樹脂成形品收縮用的缺口部。
反射型光學(xué)閱讀器模塊1的結(jié)構(gòu)形式的說明示于圖2。該圖(a)為主視圖，該圖(b)為該圖(a)中A-A線的剖視圖，該圖(c)為俯視圖。
主要如圖2(b)所示，在反射型光學(xué)閱讀器模塊1的模塊盒101內(nèi)，組裝有用作光學(xué)閱讀器的同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)成零部件。即，在模塊盒101內(nèi)部，形成有貫通模塊盒101前后方向(圖中上下方向)的空腔，該空腔分割為前部腔室113和中間腔室114及后部腔室115。而且，前部腔室113上收納有透鏡106，中間腔室114上收納有用作光分離器的半透半反鏡108，后部腔室115上收納有作為光投射用光源的發(fā)光二極管(LED)106。又，中間腔室114的側(cè)方形成有穿過模塊盒101側(cè)面的另一空腔，該空腔分割為內(nèi)側(cè)腔室116和外側(cè)腔室117。中間腔室114和側(cè)方通道上的內(nèi)側(cè)腔室116的邊界部分上，配置有中央設(shè)有針孔的針孔板109。在外側(cè)腔室117上，收納有構(gòu)成光接收部的遮光板110和作為光接收元件的光敏二極管(PD)111的重合結(jié)構(gòu)體。又，圖中，符號(hào)107a所示為搭載發(fā)光二極管107的載板，附以符號(hào)111a的為搭載有光接收元件111的載板。
物鏡106在此例中使用了由合成樹脂制作的一塊非球面透鏡，并壓入前部腔室113內(nèi)，由粘結(jié)等方法固定。作為用作光投射用光源的發(fā)光二極管107，可以使用不帶有透鏡的、廉價(jià)的發(fā)光二極管。該發(fā)光二極管107在插入后部腔室115內(nèi)的狀態(tài)下，通過基板107a固定于模塊盒101中。中間腔室114內(nèi)收納的半反半透鏡108具有可使從發(fā)光二極管107至物鏡106的光線通過、但不使從物鏡106至發(fā)光二極管107的光線返回的性質(zhì)。該半反半透鏡108的反射面相對(duì)連接發(fā)光二極管107和物鏡106的光軸作45度傾斜。針孔板109配置于物鏡106的焦點(diǎn)位置。為此，在入射于物鏡106的光線中，僅相對(duì)物鏡106的光軸平行的光線成分可以通過針孔板109的針孔。換言之，在入射于物鏡106的光線中，相對(duì)其光軸傾斜的成分不能通過針孔板109的針孔，因此，無法對(duì)光接收面上的成象起作用。在遮光板110上形成有狹縫列圖樣。該狹縫圖樣的狹縫間距與圖中未示的刻度板上的刻度線配置間距相對(duì)應(yīng)。位于遮光板110背后的光接收元件111的光接收面對(duì)應(yīng)遮光板110的狹縫圖樣而露出。所以，由此使得構(gòu)成光接收部的光接收陣列圖樣具體體現(xiàn)。光接收元件111的光接收面在與遮光板110的表面對(duì)向而置的狀態(tài)下，收納于外側(cè)腔室117中，通過基板111a固定于盒體101上。在本例中，光接收元件搭載基板111a和盒體101的固定，系由將盒體側(cè)的突起112a、112b嵌入于開設(shè)于基板111a上的嵌合孔。
從上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)上述的反射型光學(xué)閱讀器模塊1，對(duì)于具有任意的刻度線間距的刻度板，可以從各基板111a除下光接收元件111之后，從外側(cè)腔室117取出遮光板110，將其與具有與此對(duì)應(yīng)的狹縫間距的遮光板進(jìn)行替換，僅此即可作對(duì)應(yīng)的使用。由此，可力求在具有各種規(guī)格制品的光學(xué)編碼器中，通用幾乎所有的零部件，降低成本。
在上述反射型光學(xué)閱讀器模塊1中，針孔板109與模塊盒101分別構(gòu)成，組裝入上述反射型光學(xué)閱讀器模塊中。但作為本發(fā)明的上述反射型光學(xué)閱讀器模塊的其他實(shí)施形態(tài)，也可使針孔板109作為模塊盒101的一部分，與其一體化構(gòu)成。該實(shí)施例示于圖3。在該圖中，反射型光學(xué)閱讀器模塊的構(gòu)成元件大致與圖2(b)所示相同，因此，相同符號(hào)省略說明。圖3中所示的反射型光學(xué)閱讀器模塊1和圖2(b)所示的反射型光學(xué)閱讀器模塊1的不同之處在于針孔板119作為模塊盒101的一部分一體化地構(gòu)成。
其次，僅取出上述反射型光學(xué)閱讀器模塊1的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示于圖4。如該圖所示，該反射型光學(xué)閱讀器含有同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)。該同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)包括用作光投射用光源的發(fā)光二極管107；光投射、接收兼用物鏡106，所述光投射、接收兼用物鏡106將來自發(fā)光二極管107的光線作平行光線點(diǎn)照射，以使在刻度板2上包含一組刻度線的同時(shí)，也對(duì)來自刻度板2的反射光進(jìn)行聚焦；半反半透鏡108，所述半反半透鏡108用作對(duì)從發(fā)光二極管107發(fā)射至物鏡106的前行光和從物鏡106返回的返回光進(jìn)行分離的光分離器；針孔板109，所述針孔板109配置于經(jīng)由半反半透鏡108分離的返回光光路前方的物鏡的焦點(diǎn)位置；光接收部118，所述光接收部118配置于透光針孔板后的返回光的成象位置、具有對(duì)應(yīng)于一組刻度線圖樣的光接收陣列圖樣。這里，如上所述，光接收部118包括具有對(duì)應(yīng)于一組刻度線的狹縫列圖樣的遮光板110，和位于遮光板19背后、接受透過狹縫圖樣的光線的光接收元件111。使光接收元件111露出狹縫圖樣，可形成光接收陣列圖樣。又，光接收陣列圖樣也可藉由將細(xì)小的光接收元件排列配置于多個(gè)基板上而形成。
又，在上述圖4所示的反射型光學(xué)閱讀器的光學(xué)系統(tǒng)中，雖未圖示，但可替換其位置關(guān)系地設(shè)置有發(fā)光二極管107、針孔板109及光接收部118。如此，藉由作為光分離器的半反半透鏡108的公知特性，使從發(fā)光二極管107照射至物鏡106的前行光反射，照射至物鏡上，使從物鏡106返回的返回光通過，通過針孔板109，成象于光接收部118，可得到同樣的結(jié)果。
眾所周知，刻度板2的具體形態(tài)依旋轉(zhuǎn)式編碼器或直線位移式編碼器而有所不同。刻度板2的結(jié)構(gòu)示于圖14。如該圖(a)所示，在使用于旋轉(zhuǎn)式編碼器的回轉(zhuǎn)盤2a的場合，刻度線達(dá)1列或2列以上，沿同心圓作放射狀設(shè)置。如該圖(b)所示，在使用于直線位移式編碼器2b的場合，刻度線達(dá)1列或2列以上，沿直線作平行狀設(shè)置。
又，如上所述，在刻度板上刻錄刻度線的方法依光學(xué)閱讀器的形式是透射型或反射型而有所不同。在光學(xué)閱讀器為透射型的場合，在金屬等的遮光板上沖出狹縫；或者，在具有遮光性膜的玻璃板上進(jìn)行蝕刻處理，現(xiàn)出線狀透明部分，由此，在刻度板上刻錄刻度線。在光學(xué)閱讀器為反射型的場合，將金屬膜蒸鍍至玻璃板上，形成鏡面反射部，其后，進(jìn)行蝕刻處理，現(xiàn)出線狀透明部分?；?qū)Σ牧习灞砻孢M(jìn)行高反差的印刷處理等，由此，在刻度板上刻錄刻度線。在要求高精度的位置檢測用途的場合，刻度線的間距為數(shù)10μm-數(shù)百μm。
本發(fā)明者們開發(fā)出了可適用于采用遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的反射型光學(xué)閱讀器的反射閱讀用刻度板。如圖14(c)所示，在該刻度板8上，刻度線區(qū)8a的表面被作為鏡面，正反射光投射用光源的光。另一方面，相鄰接的刻度線區(qū)8a和刻度線區(qū)8a的中間區(qū)域8b被作成粗糙面，對(duì)光投射用光源的光作漫反射。刻度板8的材料使用表面作成鏡面狀態(tài)的金屬薄板，藉由對(duì)其表面留有刻度線區(qū)8a，有選擇地進(jìn)行蝕刻加工，而進(jìn)行粗糙面化。
基于上述結(jié)構(gòu)的刻度板8，由于垂直照射的光線從刻度線區(qū)8a作正反射，成為與光軸平行的光線返回，因此，在遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的作用下，對(duì)光接收面的成象作出貢獻(xiàn)。相比之下，從刻度線區(qū)8b返回的光因漫反射而極少平行光軸的成分。所以，在遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的作用下，幾乎不對(duì)光接收面的成象起作用。其結(jié)果，不管反射型光學(xué)閱讀器模塊1和刻度板8的距離變動(dòng)如何，在光接收面上，常使成象有清晰的刻度線圖樣，由此，可以得到可靠性大的電信號(hào)。而且，基于該刻度板8，不會(huì)大大損傷材料板強(qiáng)度，因此，可以對(duì)應(yīng)于刻度線間距的更加細(xì)微化。
又，在刻度板8上形成刻度線區(qū)8a及相鄰接的刻度線區(qū)8a和刻度線區(qū)8a的中間區(qū)域8b時(shí)，如上所述，即可以將刻度線區(qū)8a形成為鏡面，將中間區(qū)域8b形成為粗糙面；也可以將刻度線區(qū)8a形成為粗糙面，將中間區(qū)域8b形成為鏡面。再有，在用作刻度板的表面作成鏡面狀態(tài)的金屬薄板上形成粗糙面部時(shí)，即可以藉由對(duì)鏡面部進(jìn)行蝕刻處理，形成所定區(qū)域的粗糙面部，也可以通過對(duì)鏡面金屬板施以激光加工，在所定區(qū)域形成粗糙面部。
如圖1及圖2所示的反射型光學(xué)閱讀器模塊1，可藉由數(shù)個(gè)方法組裝入旋轉(zhuǎn)式編碼器的盒體中。采用第1模塊安裝方法的旋轉(zhuǎn)式編碼器的結(jié)構(gòu)說明圖顯示于圖5，顯示卸除盒體狀態(tài)下的立體圖示于圖6。又，圖5(a)為左側(cè)視圖，圖5(b)為主視圖，又，圖5(c)為A-A截面剖視圖。
在圖5(a)、(b)及(c)中，3為增量式編碼器，301為金屬制圓筒狀盒體，301a為盒體端面板，302及303為軸承，304為轉(zhuǎn)軸，305為電線，306為金屬制編碼器主體，307為輸出電路板。又，在圖6中，與圖1、圖2、及圖5中的對(duì)應(yīng)部分相同的符號(hào)省略說明。
主要從圖5可明白，通過對(duì)轉(zhuǎn)軸304的突出量作若干加長，即可在回轉(zhuǎn)盤2a和編碼器主體306之間設(shè)置空腔308，反射型光學(xué)閱讀器模塊1由小螺釘?shù)裙潭ㄓ诰幋a器主體部306，以收納于所述空腔室308中。主體部306為金屬制，因此，其定位精度良好，可以控制因溫度變化導(dǎo)致的檢測部位關(guān)系的變動(dòng)。此時(shí)，回轉(zhuǎn)盤2a的刻度線顯示面向著編碼器306側(cè)(圖中左側(cè))，反射型光學(xué)閱讀器模塊1的光投射、光接收軸的軸向相對(duì)回轉(zhuǎn)盤2a垂直。由于在反射型光學(xué)閱讀器模塊1的光學(xué)系統(tǒng)中采用了遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)，因此，無須特別注意反射型光學(xué)閱讀器模塊1和回轉(zhuǎn)盤2a的距離，無須高的組裝精度，由此，可降低制作成本。
采用第2模塊安裝方法的旋轉(zhuǎn)式編碼器的結(jié)構(gòu)說明示于圖7，其卸除盒體狀態(tài)下的立體圖示于圖8。又，圖7(a)為主視圖，圖7(b)為右側(cè)視圖，圖7(c)為A-A截面剖視圖。
在圖7(a)、(b)及(c)中，其結(jié)構(gòu)元素與上述圖5(a)、(b)、(c)中所示結(jié)構(gòu)元素相同，因此，相同的符號(hào)省略說明。又，在圖8中，與圖1、圖2、及圖7中的對(duì)應(yīng)部分相同的符號(hào)省略說明。
主要從圖7(c)可明白，通過對(duì)轉(zhuǎn)軸304的突出量作若干減短，即可在回轉(zhuǎn)盤2a和盒體端面板301a之間設(shè)置空腔308，反射型光學(xué)閱讀器模塊1由小螺釘?shù)裙潭ㄓ谥С邪?07上，以收納于所述空腔室308中。此時(shí)，回轉(zhuǎn)盤2a的刻度線顯示面向著盒體端面板301a側(cè)(圖中右側(cè))，反射型光學(xué)閱讀器模塊1的光投射、接收軸的軸向相對(duì)回轉(zhuǎn)盤2a垂直。此時(shí)，由于在反射型光學(xué)閱讀器模塊1的光學(xué)系統(tǒng)中采用了遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)，因此，無須特別注意反射型光學(xué)閱讀器模塊1和回轉(zhuǎn)盤2a的距離，無須高的組裝精度。由此，可降低制作成本。
本發(fā)明也可適用于光學(xué)式直線位移編碼器。直線位移式編碼器用的反射型光學(xué)閱讀器模塊的結(jié)構(gòu)說明示于圖9，模塊相對(duì)于直線位移式編碼器的安裝狀態(tài)示意說明圖顯示于圖10。又，圖9(a)為主視圖，圖9(b)為A-A截面剖視圖，又，圖9(c)為A俯視圖。
在這些圖中，2b為作為刻度板的直線性標(biāo)尺，4為反射型光學(xué)閱讀器模塊，401為合成樹脂制模塊盒體，402a、402b為安裝用托架，403a、403b為螺孔、404為光發(fā)射、光接收兼用窗、405為樹脂成形制品的防收縮缺口部，406為物鏡，407為發(fā)光二極管(LED)，407a為發(fā)光二極管載板，408為半反半透鏡，409為針孔板，410為遮光板，411為光接收元件的光敏二極管(PD)，411a為光敏二極管載板，412為電線。
主要從圖9(b)及圖10可明白，在將本發(fā)明用于直線位移式編碼器時(shí)，其模塊盒401內(nèi)的光學(xué)零部件的配置大致如同旋轉(zhuǎn)式編碼器的場合。如此制得的反射型光學(xué)閱讀器模塊4可與直線性標(biāo)尺2b對(duì)向而置地作可相對(duì)移動(dòng)地支承。此時(shí)，反射型光學(xué)閱讀器模塊4和直線性標(biāo)尺2b的距離可以藉由遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的作用，作方便、自由的決定。
本發(fā)明也可具體形成為透光性光學(xué)閱讀器模塊。將透光性光學(xué)閱讀器模塊的整體光學(xué)系統(tǒng)取出后顯示的結(jié)構(gòu)示于圖11。如該圖所示，在該光學(xué)系統(tǒng)中，包括光投射用光學(xué)系統(tǒng)和光接收用光學(xué)系統(tǒng)。光投射用光學(xué)系統(tǒng)包括為使刻度板(該例中刻度線由狹縫列組成)2的一方側(cè)面上含有一組刻度線，而照射點(diǎn)射光的光投射側(cè)光源501。光接收用光學(xué)系統(tǒng)包括為使在刻度板2的另一方側(cè)面上聚焦通過狹縫列的透射光的光接收側(cè)透鏡502、配置于光接收側(cè)透鏡502前方焦點(diǎn)位置上的針孔板503、配置于通過針孔板503后的光線的成象位置上、具有與一組刻度線圖像相對(duì)應(yīng)的光接收陣列圖樣的光接收部506。盒體500的結(jié)構(gòu)使光投射光學(xué)系統(tǒng)收納部508和光接收光學(xué)系統(tǒng)收納部509夾持插入有刻度板2的空隙部507地作對(duì)向配置。507a為光投射用窗，507b為光接收用窗。如同上述，光接收部506包括具有與一組刻度線圖像對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板504，和位于遮光板504背后、用于接受通過狹縫圖樣的光線的光接收元件505。藉由使從遮光板504的狹縫圖樣露出光接收元件505，形成光接收陣列圖樣。
基于上述結(jié)構(gòu)，僅僅選擇具有與刻度板(回轉(zhuǎn)盤2a或直線性標(biāo)尺2b)2的狹縫間距相對(duì)應(yīng)的狹縫間距的遮光板504，即可使大部分零部件通用，可以對(duì)應(yīng)使用于各種各樣的產(chǎn)品規(guī)格。由此，可降低成本。另外，由于可將發(fā)光系光學(xué)系統(tǒng)和光接收系光學(xué)系統(tǒng)作一體化結(jié)合，其處理也容易。
在本發(fā)明中，可以僅將圖11所示的光學(xué)系統(tǒng)中的光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)形成模塊化。如此得到的光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊6的結(jié)構(gòu)示意說明示于圖13。
在該圖中，2為回轉(zhuǎn)盤及直線性標(biāo)尺等的刻度板，6為光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊，7為發(fā)光二極管(LED)，601為合成樹脂制模塊盒體，602為光接收用窗、603為光軸折曲用鏡子，604為光接收側(cè)透鏡，605為針孔板，606為遮光板，607為光接收元件，608為光接收部。
從圖示可明白，所述光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊6系將對(duì)透過刻錄有透光性刻度線的刻度板2的光線進(jìn)行聚焦的光接收側(cè)透鏡604、位于光接收側(cè)透鏡604的光軸前方的焦點(diǎn)位置的針孔板605、配置于透過針孔板605后的光線的成象位置、具有對(duì)應(yīng)于一組刻度線圖像的光接收陣列圖樣的光接收部608一體化地收納于具有光接收用窗602的盒體601內(nèi)而成。藉由和光投射側(cè)光學(xué)系統(tǒng)一起組裝入光學(xué)編碼器中，可構(gòu)成透射型閱讀器。又，光接收部608包括具有與一組刻度線圖像對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板605、位于遮光板505背后，用于接受透過狹縫圖樣的光線的光接收元件607。藉由使光接收元件607露出狹縫圖樣，形成光接收陣列圖樣。
基于所述光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊6，如上述理由，可以與各種各樣規(guī)格的透射型光學(xué)編碼器中作柔軟對(duì)應(yīng)，而且，藉由半反半透鏡603，可折曲光軸，實(shí)現(xiàn)模塊的薄型化。
其次，參照?qǐng)D15、圖16及圖17，說明在反射型光學(xué)閱讀器中，將遮光板組裝入反射型光學(xué)閱讀器模塊中，用于進(jìn)行與刻度板的定位時(shí)的優(yōu)選方法。在該圖中，701為反射型光學(xué)閱讀器模塊，702為定位板，703為回轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸，704為發(fā)光二極管(LED)，705為光接收元件，706為針孔，707為透鏡，708為半反半透鏡，709為刻度板(回轉(zhuǎn)盤)。
圖17為定位板702的外觀圖。如該圖所示，定位板702系將作為遮光板711的部分和具有用于插入、嵌合轉(zhuǎn)軸703的插入孔710的部分一體化而構(gòu)成。該插入孔710上嵌合轉(zhuǎn)軸703。藉此，如圖15所示，可以在將遮光板711組裝入反射型光學(xué)閱讀器模塊701時(shí)，容易地進(jìn)行和刻度板709的定位。而且，定位完成后，沿圖17中點(diǎn)線S-S所示的切斷線切斷不要的部分，僅將遮光板711組裝入反射型光學(xué)閱讀器模塊701中。切斷定位板702的不要部分，僅將遮光板711組裝入反射型光學(xué)閱讀器模塊701中的狀態(tài)示于圖16。
藉由采用上述定位手段，無須一邊看著來自反射型光學(xué)閱讀器模塊的輸出(光線)的電信號(hào)，一邊進(jìn)行反射型光學(xué)閱讀器模塊701和刻度板709的定位。從而，組裝有遮光板711的反射型光學(xué)閱讀器模塊701和刻度板709的定位，可通過轉(zhuǎn)軸703正確、容易地進(jìn)行。
又，為便于說明，上述遮光板和刻度板的定位手段是就適用于反射型光學(xué)閱讀器模塊的定位手段進(jìn)行了說明，但不言而喻的是，上述遮光板和刻度板的定位手段也可具體用于透射型光學(xué)閱讀器模塊的定位。
以下，就對(duì)構(gòu)成光學(xué)閱讀器的光接收元件的輸出信號(hào)的電處理作一簡單的說明。眾所周知，在如增量式編碼器的場合，從光接收元件輸出的單相或多相脈沖列，作放大處理及波形整形處理之后，變換為矩形脈沖列。對(duì)此矩形進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)算，由此，可以得到與移動(dòng)量和位置相當(dāng)?shù)男畔ⅰ?br> 圖18為概略表示光學(xué)編碼器(本例中為透射型)電結(jié)構(gòu)電路圖的一例。發(fā)射自光投射用光源的發(fā)光二極管(LED)9的光透過刻度板10上的狹縫列及遮光板11上的狹縫列之后，照射至光接收元件的光敏二極管(PD)的光接收面上。在該例中，刻度板10上形成有互為平行或同心圓狀的6列狹縫。最初的2列與A相對(duì)應(yīng)，由相位相差180度的2列狹縫列構(gòu)成。其次的2列與B相對(duì)應(yīng)，也由相位相差180度的2列狹縫列構(gòu)成。最后的2列與Z相對(duì)應(yīng)，也由相位相差180度的2列狹縫列構(gòu)成。構(gòu)成A相的2列狹縫列的透射光分別由光敏二極管25a、25b光接收。構(gòu)成B相的2列狹縫列的透射光分別由光敏二極管26a、26b光接收，構(gòu)成Z相的2列狹縫列的透射光分別由光敏二極管27a、27b光接收。分擔(dān)A相的2個(gè)光敏二極管25a、25b的輸出電流由I/V變換器12a、12b作I/V變換之后，通過差分放大器15，強(qiáng)調(diào)變化部分。分擔(dān)B相的2個(gè)光敏二極管26a、26b的輸出電流由I/V變換器13a、13b分別作I/V變換之后，通過差分放大器16，強(qiáng)調(diào)(放大)變化部分。分擔(dān)Z相的2個(gè)光敏二極管27a、27b的輸出電流由I/V變換器14a、14b分別作I/V變換之后，通過差分放大器17，強(qiáng)調(diào)變化部分。差分放大器15、16、17的各個(gè)輸出分別由配置于其后段的比較器18、19、20作二進(jìn)制代碼化之后，通過輸出電路21、22、23，調(diào)整至驅(qū)動(dòng)電平，作為A相信號(hào)、B相信號(hào)、Z相信號(hào)輸出至外部。又，符號(hào)24為對(duì)各個(gè)電路供給電源的電源回路。
最后，展示適用于本發(fā)明的編碼器用光學(xué)閱讀器的遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)的具體例子。對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)來說，最重要的一點(diǎn)是，刻度板上的刻度線圖樣清晰地成象至光接收面上。光接收面上的刻度線圖樣的鮮明度可基于來自光接收元件的輸出電信號(hào)波形求出調(diào)制值M。由此進(jìn)行定性評(píng)價(jià)。即，可以說，調(diào)制值M的數(shù)值越大(最大為“1”)，鮮明度越高。這里，設(shè)來自光接收元件的輸出電信號(hào)波形的峰值為Emax、底值為Emin，則調(diào)制值M可以下式表示。
M＝(Emax-Emin)/(Emax+Emin)如圖19(a)的光學(xué)模式所示，使用一塊非球面透鏡(倍率＝1)作為透鏡，以此為前提，設(shè)透鏡和針孔的距離(焦點(diǎn)距離)為F，設(shè)透鏡厚度為T，透鏡和刻度板的距離為S，考察焦點(diǎn)距離F和調(diào)制值M之關(guān)系。
于是，如表1及圖19(c)所示，固定透鏡和刻度板的距離S，并將透鏡厚度T固定為5mm，焦點(diǎn)距離增加為3.2、3.6、4.0、5.0，則調(diào)制值M在焦點(diǎn)距離F為一定程度時(shí)不變，當(dāng)越過F＝3.6附近時(shí)，則該值降低。
表1

表1中，調(diào)制值取弧矢、切向面的較小值。
如圖20(a)的光學(xué)模式所示，使用一塊非球面透鏡(倍率＝1)作為透鏡，以此為前提，設(shè)透鏡和針孔的距離(焦點(diǎn)距離)為F，設(shè)透鏡厚度為T，透鏡和刻度板的距離為S，考察透鏡厚度T和調(diào)制值M之關(guān)系。
于是，如表2及圖20(c)所示，設(shè)透鏡和刻度板的距離S為5mm，并將焦點(diǎn)距離固定為4.7mm，增加透鏡厚度T為4.0、5.0、6.0，則調(diào)制值M在透鏡厚度T＝5.0附近時(shí)，達(dá)最大。
表2

表2中，調(diào)制值取弧矢、切向面的較小值。
設(shè)定采用如圖1-圖4所示的同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)閱讀器模塊1，由于與半反半透鏡108的配置空間的關(guān)系，焦點(diǎn)距離F無法作得太小。
根據(jù)上述，實(shí)現(xiàn)采用如圖1-圖4所示的同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)閱讀器模塊1，而且使用一塊非球面透鏡(倍率＝1)作為透鏡，以此為前提，可得出結(jié)論最佳條件為F＝3.6，即，S＝T＝1.4F。
又，根據(jù)圖19中的考察可以明白，在S及T為5mm的場合，較好的是F≤4mm。從而，在光學(xué)編碼器中，使用一塊非球面透鏡作為遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)，則在透鏡厚度(T)和焦點(diǎn)距離(F)的關(guān)系中，如設(shè)定T＞1.2F的關(guān)系，則成象在光接收面上的刻度線圖樣的鮮明度良好。
再有，根據(jù)圖20中的考察，可以明白，在S為5mm，且F為4.7mm的場合，較好的是T為5mm。從而，在光學(xué)編碼器中，使用一塊非球面透鏡作為遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)，則在透鏡厚度(T)和透鏡、刻度板的距離(S)的關(guān)系中，如設(shè)定1.2T＞S＞0.8T的關(guān)系，則成象在光接收面上的刻度線圖樣的鮮明度良好。
從以上說明可以明白，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種無須高的組裝精度、可低成本制作的光學(xué)編碼器。
又，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種光學(xué)編碼器，所述光學(xué)編碼器即使在刻度板和光學(xué)閱讀器的距離有所變動(dòng)時(shí)，也可穩(wěn)定地維持來自光學(xué)閱讀器的輸出信號(hào)。
又，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種反射型光學(xué)編碼器，所述反射型光學(xué)編碼器無須使用平行光作為光投射用光源，藉此，無須使用如點(diǎn)光源LED、帶透鏡的LED、或激光二極管(LD)等高價(jià)發(fā)光部件，而用普通的LED，也可低成本地進(jìn)行制作。
又，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種通用性大的反射型光學(xué)閱讀器模塊，所述反射型光學(xué)閱讀器模塊僅藉由替換與所用刻度板的刻度線間距相對(duì)應(yīng)的、為數(shù)不多的零部件，也可容易地實(shí)現(xiàn)與所用刻度板的刻度線間距相對(duì)應(yīng)的光學(xué)閱讀器。
又，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種透射型光學(xué)閱讀器模塊，所述透射型光學(xué)閱讀器模塊僅藉由替換具有與所用刻度板的刻度線間距的刻度板相對(duì)應(yīng)的為數(shù)不多的零部件，也可容易地實(shí)現(xiàn)與各種各樣的刻度線間距相對(duì)應(yīng)的透射型光學(xué)閱讀器。
又，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊，所述光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊僅藉由替換具有與所用刻度板的刻度線間距的刻度板相對(duì)應(yīng)的為數(shù)不多的零部件，也可容易地實(shí)現(xiàn)與各種各樣的刻度線間距相對(duì)應(yīng)的透射型光學(xué)閱讀器。
再有，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種適用于上述光學(xué)編碼器及反射型光學(xué)閱讀器模塊、容易與高精度間距相對(duì)應(yīng)的刻度板。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)編碼器，所述光學(xué)編碼器包括沿所定方向刻錄有刻度線的刻度板，和對(duì)刻度板上的刻度線進(jìn)行光學(xué)讀數(shù)的光學(xué)閱讀器，隨著刻度板和光學(xué)閱讀器的相對(duì)移動(dòng)，從光學(xué)閱讀器輸出對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，其特征在于所述光學(xué)閱讀器具有將來自光投射用光源的光照射至刻度板上的光投射用光學(xué)系統(tǒng)，和將來自刻度板的光成象至光接收部的光接收用光學(xué)系統(tǒng)，所述光接收用光學(xué)系統(tǒng)由遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其特征在于所述刻度板上的刻度線作成具有透光性，且作為光學(xué)閱讀器，采用使光投射用光學(xué)系統(tǒng)和光接收用光學(xué)系統(tǒng)夾持刻度板作同軸對(duì)向配置的透射型光學(xué)閱讀器；所述光投射用光學(xué)系統(tǒng)含有光投射側(cè)光源，所述光投射側(cè)光源點(diǎn)照射來自光源的光，以使在刻度板的一方側(cè)面上含有一組刻度線；且，光接收用光學(xué)系統(tǒng)包括將透射光線聚焦于刻度板的另一側(cè)面上的光接收側(cè)透鏡，配置于光接收側(cè)透鏡前方的焦點(diǎn)位置的針孔板，及配置于透過針孔板后的光線的成象位置上、具有與一組刻度線圖樣相對(duì)應(yīng)的光接收陣列圖樣的光接收部。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)編碼器，其特征在于所述光接收部包括具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板，和位于遮光板背后、接受透過狹縫圖樣的光線的光接收元件，籍由使光接收元件露出于狹縫圖樣，可形成光接收陣列圖樣。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其特征在于所述刻度板上的刻度線作成具有反射性，且，作為光學(xué)閱讀器，采用包括同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)的反射型光學(xué)閱讀器；所述同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)包括光投射用光源；光投射、接收兼用的物鏡，所述光投射、接收兼用的物鏡將來自光投射用光源的光線作平行光線的點(diǎn)照射，以使在刻度板上包含一組刻度線的同時(shí)，對(duì)來自刻度板的反射光進(jìn)行聚焦；對(duì)從光投射用光源入射物鏡的入射光和從物鏡返回的返回光進(jìn)行分離的光分離器；配置于經(jīng)由光分離器分離的返回光的光程前方的物鏡焦點(diǎn)位置上的針孔板；配置于透過針孔板后的返回光的成象位置、具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的光接收陣列圖樣的光接收部。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)編碼器，其特征在于所述光接收部包括具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板，和位于遮光板背后、接受透過狹縫圖像的光線用的光接收元件，藉由使光接收元件露出于狹縫圖樣，形成光接收陣列圖樣。
6.如權(quán)利要求4或5所述的光學(xué)編碼器，其特征在于將刻度板上的刻度線區(qū)域作成鏡面，而將刻度線和刻度線之間區(qū)域作成粗糙面。
7.如權(quán)利要求1-5之任一項(xiàng)所述的光學(xué)編碼器，其特征在于刻度板和光學(xué)閱讀器作成可相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)地被支承，刻度板上沿移動(dòng)直線刻錄有刻度線。
8.如權(quán)利要求1-5之任一項(xiàng)所述的光學(xué)編碼器，其特征在于刻度板和光學(xué)閱讀器作成可相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地被支承，刻度板上沿移動(dòng)圓周刻錄有刻度線。
9.一種反射型光學(xué)閱讀器模塊，其特征在于所述反射型光學(xué)閱讀器模塊系將光投射用光源、物鏡、光分離器、針孔板和光接收部一體化地收納于具有光投射、接收兼用窗的盒體內(nèi)而形成，所述物鏡將來自光投射用光源的光線作為平行光進(jìn)行點(diǎn)照射，使刻度板上含有一組刻度線的同時(shí)，將刻度板反射的反射光返回至光投射用光源；所述光分離器位于刻度板和物鏡之間、將刻度板反射的反射光從由光源至物鏡的入射光分離；所述針孔板配置于由光分離器分離的返回光的光軸前方焦點(diǎn)位置上；所述光接收部配置于通過針孔板后的光線的成象位置、具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的光接收陣列圖樣；所述模塊可組裝入光學(xué)編碼器中。
10.如權(quán)利要求9所述的反射型光學(xué)閱讀器模塊，其特征在于所述光接收部包括具有與一組刻度線對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板和位于遮光板背后、用于接受通過狹縫圖樣的光線的光接收元件，使光接收元件露出狹縫圖樣，形成光接收陣列圖樣。
11.一種透射型光學(xué)閱讀器模塊，其特征在于所述透射型光學(xué)閱讀器模塊系將具有光投射用光源的光投射用光學(xué)系統(tǒng)和具有光接收側(cè)透鏡、針孔板、光接收部的光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)一體化地收納于盒體內(nèi)而形成，使所述光投射光學(xué)系統(tǒng)收納部和光接收光學(xué)系統(tǒng)收納部夾持插入有刻度板的空隙部地對(duì)向配置；所述光投射用光源的光線作點(diǎn)照射，使在刻度板的一側(cè)面上含有一組透光性刻度線，所述光接收側(cè)透鏡將透射光聚焦至刻度板的另一面?zhèn)?，所述針孔板配置于光接收?cè)透鏡的光軸前方的焦點(diǎn)位置，所述光接收部位于通過針孔板后的光線的成象位置、具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的光接收陣列圖樣；所述模塊可組裝入光學(xué)編碼器中。
12.如權(quán)利要求11所述的透射型光學(xué)閱讀器模塊，其特征在于所述光接收部包括具有與一組刻度線對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板和位于遮光板背后、用于接受通過狹縫圖樣的光線的光接收元件，可使光接收元件露出狹縫圖樣，形成光接收陣列圖樣。
13.一種光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊，其特征在于所述光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊系將對(duì)透過刻錄有透光性刻度線的刻度板的光線進(jìn)行聚焦的光接收側(cè)透鏡、位于光軸前方焦點(diǎn)位置上的針孔板、配置于具有通過針孔板后光線成象位置的具有與一組刻度線圖樣對(duì)應(yīng)的光接收陣列圖樣的光接收部一體化地收納于具有光接收用窗的盒體內(nèi)而形成；藉由與光投射側(cè)光學(xué)系統(tǒng)一起組裝入光學(xué)編碼器中，可構(gòu)成透射型光學(xué)閱讀器。
14.如權(quán)利要求13所述的光接收側(cè)光學(xué)系統(tǒng)模塊，其特征在于所述光接收部包括具有與一組刻度線對(duì)應(yīng)的狹縫圖樣的遮光板和位于遮光板背后、用于接受通過狹縫圖樣的光線的光接收元件，使光接收元件露出狹縫圖樣，形成光接收陣列圖樣。
15.如權(quán)利要求10、12、14之任一項(xiàng)所述的模塊，其特征在于可將構(gòu)成光接收部的遮光板從光接收元件分離出進(jìn)行安裝、脫卸。
16.一種光學(xué)編碼器用的刻度板，所述刻度板系適用于反射型光學(xué)閱讀器的編碼器用刻度板，所述反射型光學(xué)閱讀器含有將光投射、接收兼用透鏡由物體側(cè)遠(yuǎn)心式透鏡所構(gòu)成的同軸反射型光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于刻度線被作為鏡面反射面，而刻度線間區(qū)域被作為粗糙面；或，刻度線被作為粗糙面，而刻度線間區(qū)域被作為鏡面反射面。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)編碼器用的刻度板，其特征在于將刻度線作成沿圓周刻錄。
18.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)編碼器用的刻度板，其特征在于將刻度線作成沿直線刻錄。
19.如權(quán)利要求2或4所述的光學(xué)編碼器，其特征在于作為遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)使用一塊非球面透鏡，透鏡的厚度(T)和焦點(diǎn)距離(F)之間關(guān)系設(shè)定在T＞1.2F。
20.如權(quán)利要求2或4所述的光學(xué)編碼器，其特征在于作為遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)使用一塊非球面透鏡，透鏡的厚度(T)和透鏡、刻度板的距離(S)之間關(guān)系設(shè)定在T＞S＞0.8T。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)編碼器，所述光學(xué)編碼器無須高的組裝精度即可進(jìn)行低成本制作。所述光學(xué)編碼器包括沿所定方向刻錄有刻度線的刻度板，和對(duì)刻度板上的刻度線進(jìn)行光學(xué)讀數(shù)的光閱讀器，隨著刻度板和光閱讀器的相對(duì)移動(dòng)，從光閱讀器輸出對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，其特征在于，所述光閱讀器具有將來自光投射用光源的光照射至刻度板上的光投射用光學(xué)系統(tǒng)，和將來自刻度板的光成象至光接收部的光接收用光學(xué)系統(tǒng)，所述光接收用光學(xué)系統(tǒng)由遠(yuǎn)心式光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。
文檔編號(hào)G01D5/26GK1438532SQ03104198
公開日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2003年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月13日
發(fā)明者井口裕司, 武田郁夫, 矢內(nèi)宏和, 中村新 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社