光源布置得远离光传感器。由此，从光源输入到光传感器的热量减少并且因此光传感器的输出信号的温度漂移减少。此外，通过光源的电磁干扰也由此减少，这种电磁干扰影响对来自光传感器的信号的分析。优选地，光源3布置在，在旋转轴A的方向上，更靠近反射元件7而不是检测器元件的位置，特别优选地是，在旋转轴A的方向上，更靠近反射元件7而不是光阻隔元件5的位置。
[0061]此外，虽然没有在图中示出，但是照明源13可以在光源3和反射器7之间包括透镜作为发散限制元件代替小孔4或者作为其补充。这种发散限制元件对来自光源的光分别提供发散限制以及准直。
[0062]优选地，包含光源3和可选地小孔4和/或透镜的照明源的发射角位于15°和60°之间。该发射角可以例如具有大约25°、大约30°、大约45°或者大约60°的值。特别优选地是小的值。
[0063]根据所述实施例，只有单个照明源用于照明。因此，不同照明源的发散老化和不同照明源的不同行为的问题分别不会发生，并且总光强度的波动不会导致光传感器的不均匀照明。特别地，由于镜面反射的使用，仅单个照明源的使用也是可能的，因为由于吸收造成的损耗可以被忽略。
[0064]此外，本实用新型不限于光阻隔元件5的“蝴蝶”形状，而是也可以使用具有不同形状的光阻隔元件来工作。
[0065]狭缝二极管可以被用作光传感器18、19、20、21。但是，对于本实用新型来说，使用狭缝二极管不是强制的。还有可能使用其它类型的光传感器。同样，使用四个光传感器也不是强制的并且，作为对以上所述类似于EP I 071 929 BI或EP I 295 090 BI的方法的备选，对光传感器的信号的分析也可以以不同的方式实现。特别地，可以使用任意多个光传感器，其中优选地，传感器围绕旋转轴对称布置并且不与旋转轴相交。
[0066]图3示出了修改后的实施例，其中照明源在光传感器侧向(laterally to)布置在电路板9上。为了在这种情况下也提供紧凑设置，使用两个反射器7，它们的镜平面优选地形成大约90°的角。这种布置的优点是同一个电路板可以用于光传感器和光源的电气控制。由于光源与光传感器侧向隔开，因此从光源输入的热量仍然有充分减小。特别优选地，在这种实施例中的两个反射器7当中每一个都分别与光传感器的平面和光阻隔元件5的平面形成大约45°的角。不考虑两个反射器7的存在，对图1实施例所描述的特征和修改可以同等地适用于图3的实施例，只要这不会由于多于一个反射器7的存在而使得其不可能就行。
[0067]虽然没有在以上描述中明确提到并且也不是强制的，但从照明源13发射的光锥的中心射线仍然应当入射到检测器元件上，优选地在反射器7反射之后处于直角。这么做的原因是光阻隔元件对于倾斜的入射不均匀地遮挡检测器元件。此外，虽然也不是强制的，但是该中心射线应当优选地在反射器7反射之后在中心指向检测器元件，理想地指向紧固螺丝12的中心。通过这种方法，保证检测器元件被尽可能均匀地照亮。
[0068]当与编码器比较时，根据本实用新型的角度检测器具有没有信息必需在可旋转光阻隔元件5上编码的优点。因此，光阻隔元件5的直径(其维度垂直于旋转轴)可以小。特别地，该直径可以小于10mm，优选地具有2mm和9mm之间的值。
[0069]与以上形成对比，在编码器中，盘直径必须大，以便获得大角度分辨率，因为位于盘周界的诸如条形码的结构不能利用任意小的细节形成。
[0070]此外，由于小直径，本实用新型可旋转光阻隔元件5的转动惯量可以特别小。特别地，光阻隔元件5的转动惯量可以低于0.0lOg.cm2，优选地低于0.0OSg.cm2，并且更优选地低于0.006g.cm2o甚至有可能利用具有在0.003g.cm2和0.004g.cm 2之间的转动惯量的光阻隔元件5实现本实用新型。
[0071]当角检测器被附连时添加到可旋转轴的小转动惯量对于其中小质量的旋转必须被控制的系统或者其中角位置以高速变化的系统是特别重要的。
[0072]例如，如已经提到的，本创造性的角位置检测器可以在本描述的介绍部分中提到的扫描设备中使用，通过这种扫描设备，光束，尤其是激光束，被指向表面的不同位置，以便检测在这些位置的属性或者在那里通过激光束的使用执行处理步骤。为此，偏转镜固定在可旋转轴处，使得被偏转的激光束的入射位置可以通过镜子的旋转来操纵。在这里，可旋转镜的角位置可以被根据本实用新型的位置检测器检测并且被其控制。特别地，根据本实用新型的位置检测器可以在如EP I 295 090 BI中所描述的扫描设备中使用。实现的细节在EP I 295 090 BI中描述并且因此在这里不重复。
【主权项】
1.一种用于确定围绕旋转轴(A)可旋转的元件的旋转角的位置检测器，所述位置检测器包括: 单个照明源(13)，包括光源(3)， 检测器元件(18，19，20，21)，用于检测由照明源(13)发射的光辐射，所述检测器元件(18，19，20，21)包括围绕旋转轴(A)定位的多个光传感器， 反射元件(7)，布置成使得由照明源发射的光被反射到检测器元件(18，19，20，21)，光阻隔元件(5)，位于反射元件(7)与检测器元件(18，19，20，21)之间的光路径中，使得光阻隔元件(5)能够与可旋转的元件一起关于旋转轴(A)旋转，由此基于旋转角阻止光入射到检测器元件(18，19，20，21)的不同部分区域上，以使所述光传感器基于旋转角以不同程度被覆盖，并且每个光传感器的输出信号由传感器被光阻隔元件(5)覆盖的面积的百分比确定，所述位置检测器的特征在于， 光源(3)被定位成使得光源(3)与光阻隔元件(5)参考旋转轴的外边缘相比具有到旋转轴(A)更大的径向距离。2.如权利要求1所述的位置检测器，其特征在于，反射元件(7)和照明源(13)彼此对齐，使得从照明源(13)发射的光辐射的中心射线入射到反射元件上的角等于或小于60°。3.如权利要求2所述的位置检测器，其特征在于，反射元件(7)和照明源(13)彼此对齐，使得从照明源(13)发射的光辐射的中心射线入射到反射元件上的角等于或小于45°。4.如权利要求1至3中一项所述的位置检测器，其特征在于，反射元件(7)是平面镜。5.如权利要求1至3中一项所述的位置检测器，其特征在于，反射元件(7)与检测器元件(18，19，20，21)的平面构成35°和45。之间的角。6.如权利要求1至3中一项所述的位置检测器，其特征在于，照明源(13)具有小于或等于60°的发射角。7.如权利要求6所述的位置检测器，其特征在于，照明源具有小于或等于30°的发射角。8.如权利要求1至3中一项所述的位置检测器，其特征在于，光源(3)布置在，在旋转轴(A)的方向中，更接近反射元件(7)而不是光阻隔元件(5)的位置。9.如权利要求1至3中一项所述的位置检测器，其特征在于，照明源(13)具有小孔(4)和/或透镜作为发散限制元件，所述发散限制元件适于限制由光源(3)发射的光辐射的发散。10.如权利要求1至3中一项所述的位置检测器，其特征在于，至少一个其它反射元件(7)位于照明源(13)与检测器元件(18，19，20，21)之间的光路径中。11.如权利要求1至3中一项所述的位置检测器，其特征在于，在与旋转轴(A)垂直的方向中，光阻隔元件(5)具有小于10mm的直径。12.如权利要求1至3中一项所述的位置检测器，其特征在于，光阻隔元件(5)关于旋转轴(A)具有低于0.010g.cm2的转动惯量。13.一种扫描设备，其特征在于，具有如权利要求1至12中一项所述的位置检测器。
【专利摘要】本实用新型一个方面涉及位置检测器和包括所述位置检测器的扫描设备。公开了一种用于确定可围绕旋转轴(A)旋转的元件的旋转角的位置检测器，包括：单个包括光源(3)的照明源(13)；用于检测由照明源(13)发射的光辐射的检测器元件(18，19，20，21)，所述检测器元件(18，19，20，21)围绕旋转轴(A)定位；布置成使得从照明源发射的光被反射到检测器元件(18，19，20，21)的反射元件(7)；布置在反射元件(7)与检测器元件(18，19，20，21)之间的光路径中的光阻隔元件(5)，使得它可以连同可旋转元件一起关于旋转轴(A)旋转，其中光源(3)定位成使得它比光阻隔元件(5)的外边缘具有到旋转轴(A)更大的径向距离。
【IPC分类】G01D5/347
【公开号】CN205066786
【申请号】CN201390000945
【发明人】N·派特斯驰克, N·科尔
【申请人】扫描实验室股份公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2013年12月5日
【公告号】DE102012222571A1, DE212013000245U1, WO2014086953A1