专利名称：光学转盘、旋转编码器、线性编码器及旋转编码器的归零信号产生方法
技术领域：
本发明有关一种旋转编码器及用于旋转编码器的光学转盘，特别是指一种可以有效防止被灰尘或微粒影响其功能的旋转编码器及光学转盘。本发明又关于一种线性编码器，特别是关于一种可以有效防止被灰尘或微粒影响其功能的线性编码器。
背景技术：
—般而言,旋转编码器(rotary encoder)包括有一光源、一光传感器及一编码盘。该编码盘位于光源及光传感器之间，并且可相对于光源及光传感器转动。编码盘上有多个交替排列的可透光区及非透光区，可透光区可让光源发出的光通过而被光传感器感测到，非透光区则会阻挡光源发出的光，使得光传感器不会感测到光。·编码盘的可透光区及非透光区的数目会影响旋转编码器的分辨率；因此，当可透光区及非透光区的数目越多，旋转编码器的分辨率也会越高。然而，可透光区及非透光区的数目提高时，可透光区及非透光区的尺寸会随之变小，因而造成编码盘的制造难度提高，制造成本也会增加。此外，当可透光区的尺寸变小时，环境的灰尘或微粒会容易影响可透光区的功能。详言之，灰尘或微粒如掉落在尺寸较小的可透光区时，便会将可透光区遮蔽住；可透光区被遮蔽住后，光就无法通过其中，造成旋转编码器的准确性或可靠度降低。为了改善上述缺失，旋转编码器必需以较佳的密封方式来组装，以使得环境的灰尘或微粒难以进入到旋转编码器中，但此举又会使得旋转编码器的组装成本提升。除了旋转编码器，线性编码器同样也有上述的缺失。有鉴于此，提供一种可改善至少一种上述缺失的旋转编码器及线性编码器，乃为此业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种旋转编码器及一种用于旋转编码器的光学转盘，该光学转盘可取代传统的编码盘；该光学转盘不仅较容易制造，且更不会被灰尘或微粒影响其功能，并可使旋转编码器具有较高的分辨率。为达上述目的，本发明所揭露的光学转盘包含一转盘本体，具有一转轴；以及多个成像组件，固定地设置于该转盘本体上，且该些成像组件绕着该转轴环状地排列，该些成像组件各具有一焦点。为达上述目的，本发明所揭露的旋转编码器，包括一光源模块，固定地设置于该旋转编码器中；一编码板，固定地设置于该旋转编码器中，且与该光源模块光耦合，该编码板具有交替排列的多个可透光区及多个非透光区；该光学转盘的转盘本体可转动地设置于该旋转编码器中，该些成像组件的至少其中一个与该编码板光耦合；以及一光感测模块，固定地设置于该旋转编码器中，该光感测模块与该些成像组件的至少其中一个光耦合。
本发明的另一主要目的在于提供一种旋转编码器的归零信号产生方法。该归零信号产生方法包括旋转上述的旋转编码器的光学转盘，该光学转盘更包含有一归零用成像组件；以高于该光学转盘的转速的切换速度来让该光源模块的三个光源轮流发射光线；当该些光源的其中一个所发射的光线通过该编码板及该归零用成像组件时，形成一个具有多个亮条纹及多个暗条纹的影像；以及当该光传感器模块测到该影像的该些亮条纹的至少其中一个时，输出一归零信号。本发明的又一主要目的在于提供一种线性编码器。该线性编码器包括一光源模块；一编码板，与该光源模块光稱合，该编码板具有交替排列的多个可透光区及多个非透光区；一光学条，包含一长条本体及多个成像组件，其中，该长条本体具有一长度方向，该些成像组件固定地设置于该长条本体上，且沿着该长度方向直线地排列，该些成像组件各具有一焦点；以及一光感测模块，与该些成像组件的至少其中一个光耦合；其中，该光学条可与该光源模块、该编码板及该光感测模块相对平移。
图IA为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的前视图。图IB为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的编码板及光源模块的立体图。图2为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的俯视图。图3为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的第一种运作方式的一示意图。图4为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的第一种运作方式的另一示意图。图5为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的第一种运作方式的又一示意图。图6为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的第一种运作方式的再一示意图。图7为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的第二种运作方式的一示意图。图8为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的第二种运作方式的另一示意图。图9为依据本发明的第二较佳实施例的旋转编码器的前视图。图10为依据本发明的第二较佳实施例的旋转编码器的运作方式的示意图。图11为依据本发明的第三较佳实施例的旋转编码器的前视图。图12为依据本发明的第三较佳实施例的旋转编码器的俯视图。图13为依据本发明的第三较佳实施例的旋转编码器的运作示意图。图14为依据本发明的第四较佳实施例的线性编码器的前视图。图15为依据本发明的第四较佳实施例的线性编码器的俯视图。主要组件符号说明
I、2、3旋转编码器10光源模块11光源Ill第一光源112第二光源 113第三光源
20编码板21可透光区 22非透光区
30光学转盘31转盘本体 311转轴
32、34成像组件33、35归零用成像组件40光感测模块
41光传感器50中继透镜组 4线性编码器
60光学条61长条本体 611长度方
向
62成像组件A10、A20、C10影像 All亮条纹 A12暗条纹BlO第一影像 B20第二影像
B30第三影像B40第四影像 B50第五影像
B60第六影像B70第七影像。
具体实施例方式请参阅图IA及图2，分别为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的前视图及俯视图。该旋转编码器I包括一光源模块(light source module) 10、一编码板(codeplate)20>一光学转盘(optical wheel)30及一光感测模块(optical sensing module)40 ；以下将依序说明旋转编码器I的各构件。该光源模块10为固定地设置于旋转编码器I中，意指光源模块10可固定在旋转编码器I的壳体、基座或任何适合固定光源模块10的结构上(图未示)，不会任意地移动。光源模块10可发出光线，以供该光感测模块40感测。光源模块10所发出的光线种类并不限定，只要光感测模块40可感测及辨识即可，本实施例的光线为一单色光，且波长约为890埃(angstrom)。该光源模块10可包含多个光源11。本实施例中，光源模块10包含三个光源11，且直线地排列。为方便后续说明，三个光源11分别称为第一光源111、第二光源112及第三光源113。该些光源11可同时发射光线，或是单独地发射光线。光源11可为一发光二极管，因此光源11的体积事实上可以很小。请配合参阅图1B，编码板20为固定地设置于旋转编码器I中，意指编码板20可固定在旋转编码器I的壳体或基座上(图未示)，不会任意地移动；换言之，编码板20与光源模块10不会任意地相对移动。编码板20与光源模块10光耦合，意指光源模块10 (光源11)发出的光线可照射至编码板20。本实施例中，编码板20设置于光源模块10的前方，与光源模块10相对。编码板20具有交替排列的多个可透光区21及多个非透光区22，而该些可透光区21为平行地排列。本实施例的可透光区21的数目为七十二个。该些可透光区21可让光线穿过，而非透光区22则不会让光线穿过。因此光线照射在编码板20上时，部分光线会穿过，而部分不会。穿过编码板20的光线会变成一具有交替的亮条纹Al I及暗条纹A12的影像AlO (请参阅图3)，而亮条纹Al I及暗条纹A12的数目对分别对应可透光区21及非透光区22的数目。在编码板20上形成可透光区21与非透光区22的方式有多种。举例而言，编码板20可为一玻璃板，其上涂布有多个不可透光的材料；该些不可透光的材料构成非透光区22，而不可透光的材料之间则构成可透光区21。或者是，编码板20可为一不可透光的实心板，其上设有多个贯穿槽；该些贯穿槽构成可透光区21，而该些贯穿槽之间构成非透光区22。本实施例则采用后者来做例示说明。光学转盘30包含一转盘本体(disk body) 31及多个成像组件(imagingelement) 32 ;本实施例中，成像组件32共有三十二个。转盘本体31可转动地设置于旋转编码器I中，意指转盘本体31为可转动地连接旋转编码器I的壳体或基座(图未示)，且转盘本体31可被一动力来源(例如马达)的传动轴带动而旋转；换言之，转盘本体31可相对光源模块10及编码板20转动。转盘本体31具有一转轴311 ;当转盘本体31被旋转时，即绕着该转轴311旋转。需说明的是，该转轴311为一假想线，其用以表示转盘本体31的转动中心。该些成像组件32固定地设置于转盘本体31上，意指成像组件32不会与转盘本体31相对移动，而是可随着转盘本体31 —起旋转。此外，成像组件32可与转盘本体31 —体地成形。该些成像组件32更绕着该转轴311环状地排列，每个成像组件32至转轴311的距离皆实质地相似。易言之，该些成像组件32绕着该转轴311连续地邻接(adjacent)，以 实质地构成一圆环。如此，每一个成像组件32随着转盘本体31转动时，其转动的圆形轨迹与其它成像组件32皆相同。需说明的是，“该些成像组件32的邻接”是表示说，任意相邻的两个成像组件32之间有微小的间距(或是无间距)，以使得成像组件32所形成的影像可部分地重叠(详参图3至图5的相关说明)。该些成像组件32的至少其中一个与编码板20光耦合，也就是指，编码板20的影像(或是说通过编码板20的光线)可进入到至少一个成像组件32中，然后被成像组件32成像(传递)至光感测模块40处。此外，由于该些成像组件32是用以成像，因此该些成像组件32各具有一焦点。本实施例中，该些成像组件32各包含一透镜。较佳地，该些成像组件32各可为一凸透镜；或者，该些成像组件32各可由多个透镜组成，而具有一等效焦点。此外，该些成像组件32的透镜可各具有一实质地平行于转轴311的光轴。于其它实施例中，该些成像组件32的透镜的光轴也可与转轴311交错(图未示)。该光感测模块40为固定地设置于旋转编码器I中，意指光感测模块40可固定在旋转编码器I的壳体或基座上(图未示)，不会任意地移动；换言之，光感测模块40、光源模块10及编码板20不会任意地相对移动。光感测模块40至少具有一个光传感器41。光感测模块40与该些成像组件32的至少其中一个光耦合，意指至少一个成像组件32可将编码板20的影像成像至光感测模块40处(也就是光感测模块40所在的假想水平面)。由于该些成像组件32包括透镜，光学转盘30需位于编码板20与光感测模块40之间，编码板20的影像才能借助成像组件32成像至光感测模块40处。以上为旋转编码器I的关于结构方面的说明，接着说明旋转编码器I的运作方法。请参阅图3，为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的第一种运作方式的示意图。该旋转编码器I运作时，光源模块10的该些光源11会同时发射出光线。所发出的光线部分会穿过编码板20，然后在编码板20的后方形成一个具有交替的亮条纹All及暗条纹A12的影像AlO ;亮条纹All的总数为七十二个。
影像AlO再借助编码板20前方的成像组件32传递至光感测模块40处。当影像AlO传递至光感测模块40处时，影像AlO会被成像组件32放大。成像组件32与光感测模块40之间可选择地设置一中继透镜组50，该中继透镜组50可用以进一步调整(放大或缩小)影像AlO的尺寸等。需说明的是，部分亮条纹All及暗条纹A12并没有在图中绘制出。光感测模块40的光传感器41会被影像AlO的一部分照射；当影像AlO的亮条纹All照射到光传感器41，光传感器41输出一信号；而暗条纹A12照射到光传感器41，光传感器41则不会输出信号。光传感器41的感测范围实质上小于被放大的亮条纹All及暗条纹A12的宽度。另值得一提的是，由于光传感器41的感测范围只跟亮条纹All的宽度有关联，故成像组件32在放大影像AlO时，可只需将亮条纹All的宽度放大，长度可不需放大。为此，成像组件32所包括的透镜可为一柱状透镜。
请参阅图4，为本发明的旋转编码器的第一较佳实施例的第一种运作方式的另一 示意图(省略中继透镜组)。当光学转盘30从图3的状态旋转时，成像组件32会相对光感测模块40平移，被成像组件32传递的影像AlO也会相对光感测模块40平移；成像组件32与影像AlO的移动方向为相反。随着影像AlO的平移，光传感器41会间隔地被亮条纹All照射，然后输出信号。当光学转盘30旋转越快时，影像AlO平移的速度也越快，光传感器41输出的信号频率也会越快。因此，可借助信号频率来计算出光学转盘30的转速。请参阅图5，为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器I的第一种运作方式的又一示意图。光学转盘30从图4的状态继续转动时，两个成像组件32会分别与编码板20光耦合。此时，除了影像AlO外，光源模块10发射出的光线通过编码板20后，会被另一个成像组件32传递至光传感器41处，形成影像A20。影像AlO的最后八个売条纹跟影像A20的如八个売条纹相重置，换目之，影像AlO与A20为连续的，没有间断；而光传感器41被影像AlO及A20的重叠部分照射到。需说明的是，为了清楚显示出影像AlO与A20的区别，图中所示的影像AlO与A20在Z方向有一间距，但实际上，影像AlO与A20在Z方向可无间距。当光学转盘30从图5的状态继续转动时，影像AlO会渐渐消失，而影像A20单独照射光传感器41 (类似图3所示)。由上述可知，随着光学转盘30的转动，每个成像组件32会进入到编码板20的光耦合范围，形成一个影像于光传感器41处，然后离开编码板20的光耦合范围。此过程中，成像组件32所造成的一个影像会重复着“形成”、“平移”、“与下个影像部分重叠”及“消失”的过程。每个成像组件32通过编码板20的光耦合范围时，可造成七十二条亮条纹通过光传感器41。但七十_■条売条纹中，如八条売条纹与如一个影像相重置，后八条売条纹与下一个影像相重叠。因此，三十二个成像组件32通过编码板20的光耦合范围后(也就是光学转盘30旋转360度)，总共会造成2048个亮条纹通过光传感器41。亮条纹的总数的详细计算方法如下“成像组件32的数目”乘上(“非重叠的亮条纹的数目”力卩“一半的重叠的亮条纹的数目”)，也就是32 X (56+ X X16)。因此,光学转盘30旋转360度后,光传感器41总共会输出2048个信号。每输出一个信号，表不光学转盘30约旋转了 O. 176度,此角度即为旋转编码器I的分辨率。因应亮条纹有重叠及非重叠的区别，编码板20的该些可透光区21的每一个也可被分成一非重叠可透光区或一重叠可透光区，光线通过重叠可透光区而产生的亮条纹会跟其它影像重叠。本实施例中，前八个及后八个可透光区为重叠可透光区，而中间五十六个可透光区为非重叠可透光区。旋转编码器I的分辨率即为360除以亮条纹的总数 。由此可知，旋转编码器I的分辨率与成像组件32的数目及可透光区21的数目有关联。当成像组件32或可透光区21增加时，旋转编码器I的分辨率也可增加。除此之外，增加光传感器41的数目，更可大幅增加旋转编码器I的分辨率。请参阅图6所示，为本发明的旋转编码器的第一较佳实施例的第一种运作方式的再一示意图(省略中继透镜组)。旋转编码器I的光传感器41增加至三个，三个光传感器41可直线地排，且三个光传感器41的总感测范围不会大于被放大的亮条纹All的宽度。需说明的是，与图3的相比，图6的亮条纹All的宽度被放得更大，以使该些光传感器41不会超出亮条纹All的宽度。当一个亮条纹All通过光感测模块40时，三个光传感器41会依序输出一个信号；换言之，光感测模块40总共会输出三个信号。因此光学转盘30旋转360度时，光感测模块40会输出6144个信号(2048个亮条纹乘以三个信号)；每输出到一个信号时，代表光学转盘30约旋转了 O. 0586度。由此可知，光传感器41数目的增加，对于旋转编码器I的分辨率的提升，有大幅地帮助。以上为旋转编码器I的第一种运作方式，旋转编码器I另有其它运作方式。请参阅图7，为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的第二种运作方式的示意图(省略中继透镜组)。在第二种运作方式中，光源模块10的三个光源11为轮流地发光，而非同时地发光；换言之，三个光源11为闪烁地发光，而非持续地发光。且三个光源11是以高于光学转盘30转速的切换速度来轮流发光；举例而言，例如光学转盘30的转速最大为一分钟转一千圈，则三个光源11的切换速度可为一秒钟切换30万次，远大于光学转盘30的转速。第一光源111发出的光线可通过编码板20的其中二十四个可透光区21，然后再借助成像组件32形成一放大的第一影像B10。第二光源112发出的光线可通过编码板20的其它二十四个可透光区21，然后再借助成像组件32形成一放大的第二影像B20。而第三光源113发出的光线可通过编码板20的剩余二十四个可透光区21，然后再借助成像组件32形成一放大的第三影像B30。由于三个光源11为轮流地发光，第一影像B10、第二影像B20及第三影像B30也为轮流地出现，而非同时发生。当光学转盘30转动，第一影像B10、第二影像B20及第三影像B30会随的平移。光传感器41除了可感测出影像的亮条纹在移动外，还可感测出亮条纹本身在闪烁。亮条纹的闪烁频率会等同光源11的闪烁频率。由于亮条纹的闪烁频率远大于亮条纹移动的速度，因此亮条纹闪烁所造成的高频信号可轻易地被区分出，不会影响光学转盘30转速的判断。三个光源11轮流地发光的目的，是为了能判断出光传感器41所感测到影像的亮条纹，是否跟另一影像的亮条纹为重叠；详细的说明如下。请参阅图8，为依据本发明的第一较佳实施例的旋转编码器的第二种运作方式的另一示意图。光学转盘30从图6的状态继续转动时，两个成像组件32会分别与编码板20光耦合。此时，除了第一影像BlO至第三影像B30外，三个光源11发射出的光线通过编码板20后，会被另一个成像组件32传递至光传感器41处，分别形成第四影像B40、第五影像B50及第六影像B60。第六影像B60与第一影像BlO部分地重叠。当第一光源111发光时，第一影像BlO与第四影像B40会同时形成；第二光源112发光时，第二影像B20与第五影像B50会同时形成；第三光源113发光时，第三影像B30与第六影像B60会同时形成。当第六影像B60与第一影像BlO重叠的亮条纹照射到光传感器41时，此时无论是·第一光源111或第三光源113发光,光传感器41皆可输出信号。但是，当第六影像B60的非重叠的亮条纹照射到光传感器41时,只有第三光源113发光,光传感器41才会输出信号。换言之,如果在极短的时间内，两个光源11 (例如第一光源111及第三光源113)所造成的两个影像皆可让光传感器41输出信号，则可表示此两个影像有重叠，也表示有两个成像组件32与编码板20光耦合(衔接)。以上为旋转编码器I的第二种运作方式。接着说明本发明的旋转编码器的其它较佳实施例。请参阅图9，为依据本发明的第二较佳实施例的旋转编码器的前视图。与旋转编码器I相比，本实施例的旋转编码器2的光学转盘30更包括一归零用成像组件(imaginingelement with zeroing function) 33。归零用成像组件33也固定地设置于转盘本体31上，且与其中两个成像组件32邻接。归零用成像组件33可包括一透镜，较佳的，归零用成像组件33为一凸透镜。归零用成像组件33是用以定义出光学转盘30的转动原点，以进一步计算出光学转盘30的转动圈数。详言之，当归零用成像组件33转动至位于编码板20与光感测模块40之间时，通过编码板20的光线会借助归零用成像组件33形成一额外的影像(图未示)至光感测模块40处。光感测模块40感测到该额外的影像的亮条纹后，会输出一个指针信号(index signal)。因此,每当光感测模块40输出一个指针信号时，即表示光学转盘30旋转了一圈(即360度)。借助归零用成像组件33，一种旋转编码器的归零信号产生方法可被实现；该产生方法将叙述如下。请配合参阅图8，光学转盘30转动时，两个成像组件32会分别与编码板20光耦合。如果此时两个成像组件32之间无归零用成像组件33，由前文可知，光传感器41不会在第二光源112发光时输出信号；光传感器41只在第一光源111及第三光源113发光时,才输出信号。所以，光传感器41在第二光源112发光时没输出信号，即表不光学转盘30不是转动到归零位置。请参阅图10，为依据本发明的第二较佳实施例的旋转编码器的运作方式的示意图。但如果光学转盘30转动到归零位置时，两个成像组件32之间会有归零用成像组件33。此时第二光源112所发射的光线通过编码板20及归零用成像组件33后，会形成一具有多个亮条纹及暗条纹的第七影像B70至光传感器41处。当光传感器41感测到第七影像B70的该些亮条纹的至少其中一个时，可输出信号；此信号即为归零信号(或称指针信号)。由上述可知，如果在极短的时间内，第一光源111及第三光源113所造成的影像可让光传感器41输出信号，则表示两个成像组件32与编码板20在衔接；如果第二光源12所造成的影像也可让光传感器41输出信号，则除了表示两个成像组件32与编码板20 (衔接)，也表示光学转盘30转动到归零位置。另说明的是，归零用成像组件33所造成的第七影像B70可由一额外的光传感器(图未示)来感测。请参阅图11及图12，分别为依据本发明的第三较佳实施例的旋转编码器的前视图及俯视图。与旋转编码器I及2相比，本实施例的旋转编码器3的光学转盘30包括多个成像组件34，但该些成像组件34不包括透镜，而是各包括一凹面镜。此外，编码板20与光 感测模块40则是位于光学转盘30的同一侧，以顺利地与成像组件34光耦合。值得一提的是，由于编码板20与光感测模块40位于光学转盘30的同一侧，旋转编码器I的厚度可较小。请参阅图13，为依据本发明的第三较佳实施例的旋转编码器的运作示意图。旋转编码器3运作时，光源模块10会发射光线以通过编码板20。光线通过编码板20后可形成一影像C10。影像ClO进入到成像组件34中，然后被成像组件34反射及成像至光感测模块40处。影像ClO传递至光感测模块40处时，会被放大。当光学转盘30旋转时，成像组件34会随的平移。借助成像组件34传递的影像ClO也会平移。光感测模块40可感测影像ClO的移动量及移动速度，借以计算出光学转盘30的转动量及转动速度。由上述可知，旋转编码器3与旋转编码器I或2类似，差别在于旋转编码器3是将影像反射至光感测模块40处，而旋转编码器I是将影像折射至光感测模块40处。旋转编码器I或2的技术特征也可应用于旋转编码器3中，例如利用多个光传感器41来增加分辨率，或是光学转盘30设置有归零用成像组件35等；归零用成像组件35也包括一凹面镜。请参阅图14及图15，分别为依据本发明的第四较佳实施例的线性编码器的前视图及俯视图。线性编码器4可包括一光源模块10、一编码板20、一光学条(optical bar) 60及一光感测模块40。其中，光源模块10、编码板20及光感测模块40与前述第一至第三实施所述的相似，而与前述第一至第三实施所述的不同处在于光源模块10、编码板20及光感测模块40可固定至一可平移的结构(图未示)上，随着该结构一起移动；换言之，光源模块10、编码板20及光感测模块40为可移动的。光学条60为固定的，且位于光源模块10、编码板20及光感测模块40的移动路径上。光学条60包含一长条本体61及多个成像组件62。长条本体61具有一长度方向611,以表不长条本体61长边的方向，且也表不光源模块10、编码板20及光感测模块40的移动方向。该些成像组件62固定地设置于长条本体61上，且该些成像组件62沿着长度方向611直线地排列；换言之该些成像组件62排列成一数组。此外，该些成像组件62各具有一焦点。该些成像组件62各可包括一透镜或一凹面镜，本实施例中，成像组件62为一凸透镜。
该些成像组件62的至少其中一个可与编码板20光耦合，而光感测模块40也与该些成像组件62的至少其中一个光耦合。光学条60可视为一个半径无限大的光学转盘30，因此线性编码器4与旋转编码器I至3的运作方式类似。也就是，光源模块10所发的光线可通过编码板20，以形成一具有多个亮条纹及多个暗条纹的影像；影像可通过成像组件62传递至光感测模块40处；当光源模块10、编码板20及光感测模块40—起相对于光学条60平移时，影像也会跟着平移；随着影像的平移，光感测模块40会间隔地被亮条纹照射，然后输出信号；当影像移动越快时，光感测模块40输出的信号频率也越快；借助信号频率的多寡可推论出光源模块10、编码板20及光感测模块40的移动速度。除了上述的运作方式，第一至第三实施所述的其它运作方式也可适用于本实施例的线性编码器4中。第一至第三实施所述的其它特点也可适用于本实施例的线性编码器4中。
综合上述，本发明的旋转编码器及线性编码器具有诸多特点，列举如下
I、由于光学转盘及光学条不需要制造多个尺寸精密的可透光区，因此光学转盘及光学条的制造较为容易。2、光学转盘及光学条的成像组件即使沾附到灰尘或微粒后，成像组件所形成的影像也不易受到影响。3、与传统的编码盘相比，编码板的可透光区数目较少，且尺寸可较大，因此编码板的制造较为容易。4、借助增加光传感器的数目，旋转编码器及线性编码器的分辨率可大幅地提升。5、成像组件可将影像放大，使得光传感器可较容易地感测到影像的亮条纹移动。上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以申请专利范围为准。
权利要求
1.一种光学转盘，用于旋转编码器中，其特征在于，该光学转盘包含 一个转盘本体，具有一个转轴；以及 多个成像组件，固定地设置于该转盘本体上，且所述成像组件绕着该转轴环状地排列，所述成像组件各具有一个焦点。
2.如权利要求I所述的光学转盘，其特征在于，所述成像组件各包含一个透镜。
3.如权利要求2所述的光学转盘，其特征在于，所述透镜各具有一个平行该转轴的光轴。
4.如权利要求2所述的光学转盘，其特征在于，所述透镜各具有一个与该转轴交错的光轴。
5.如权利要求2所述的光学转盘，其特征在于，所述透镜各为一个柱状透镜。
6.如权利要求I所述的光学转盘，其特征在于，所述成像组件各包含一个凹面镜。
7.如权利要求I所述的光学转盘，其特征在于，还包括一个归零用成像组件，该归零用成像组件设置于该转盘本体上。
8.如权利要求7所述的光学转盘，其特征在于，该归零用成像组件包含一个透镜或一个凹面镜。
9.一种旋转编码器,其特征在于,包括 一个光源模块，固定地设置于该旋转编码器中； 一个编码板，固定地设置于该旋转编码器中，且与该光源模块光耦合，该编码板具有交替排列的多个可透光区及多个非透光区； 如权利要求I所述的光学转盘，该光学转盘的转盘本体可转动地设置于该旋转编码器中，所述成像组件的至少其中一个与该编码板光耦合；以及 一个光感测模块，固定地设置于该旋转编码器中，该光感测模块与所述成像组件的至少其中一个光I禹合。
10.如权利要求9所述的旋转编码器，其特征在于，该光学转盘位于该编码板与该光感测模块之间，且该光学转盘的所述成像组件各包含一个透镜。
11.如权利要求10所述的旋转编码器，其特征在于，所述透镜各具有一个平行该转轴的光轴。
12.如权利要求10所述的旋转编码器，其特征在于，所述透镜各具有一个与该转轴交错的光轴。
13.如权利要求10所述的旋转编码器，其特征在于，所述透镜各为一个柱状透镜。
14.如权利要求9所述的旋转编码器，其特征在于，该编码板与该光感测模块位于该光学转盘的同一侧，且该光学转盘的所述成像组件各包含一个凹面镜。
15.如权利要求9所述的旋转编码器，其特征在于，该光学转盘更包括一个归零用成像组件，该归零用成像组件设置于该转盘本体上。
16.如权利要求15所述的旋转编码器，其特征在于，该归零用成像组件包含一个透镜或一个凹面镜。
17.如权利要求9所述的旋转编码器，其特征在于，该光源模块包含多个光源。
18.如权利要求9所述的旋转编码器，其特征在于，该光感测模块包含多个光传感器。
19.如权利要求9所述的旋转编码器，其特征在于，所述可透光区的每一个被分成一个非重叠可透光区或一个重叠可透光区。
20.如权利要求19所述的旋转编码器，其特征在于，该旋转编码器的分辨率至少为360除以所述成像组件的数目及所述非重叠可透光区的数目。
21.一种旋转编码器的归零信号产生方法，其特征在于，包括 旋转如权利要求15所述的旋转编码器的光学转盘； 以高于该光学转盘的转速的切换速度来让该光源模块的多个光源轮流发射光线； 当所述光源的其中一个所发射的光线通过该编码板及该归零用成像组件时，形成一个具有多个亮条纹及多个暗条纹的影像；以及 当该光传感器模块感测到该影像的所述亮条纹的至少其中一个时，输出一个归零信号。
22.—种线性编码器，其特征在于，包括 一个光源模块； 一个编码板，与该光源模块光稱合，该编码板具有交替排列的多个可透光区及多个非透光区； 一个光学条，包含一长条本体及多个成像组件，其中，该长条本体具有一个长度方向，所述成像组件固定地设置于该长条本体上，且沿着该长度方向直线地排列，所述成像组件各具有一个焦点，所述成像组件的至少其中一个与该编码板光耦合；以及一个光感测模块，与所述成像组件的至少其中一个光耦合； 其中，该光学条与该光源模块、该编码板及该光感测模块相对平移。
23.如权利要求22所述的线性编码器，其特征在于，所述成像组件各包含一个透镜或一个凹面镜。
全文摘要
本发明提出一光学转盘及一旋转编码器，光学转盘可用于旋转编码器中；旋转编码器包括光源模块、编码板及光传感器。光源模块为固定，与编码板光耦合；编码板为固定；光学转盘为可转动，具有环状排列的成像组件，成像组件的其中一个与编码板光耦合；光感测模块为固定，与成像组件的其中一个光耦合。光源模块可发射光线至编码板，光线穿过编码板可构成一影像，影像可被成像组件放大及传递至光感测模块；光学转盘转动时，影像会随的移动；光感测模块可感测影像的移动量及速度。本发明另提出一旋转编码器的归零信号产生方法及一线性编码器。
文档编号G01D5/347GK102889902SQ20121024841
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月17日 优先权日2011年7月21日
发明者孙诗征 申请人:孙诗征