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光学编码器

阅读：221发布：2020-05-12

IPRDB可以提供光学编码器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种能够在光接收元件中获得足够量的光的小型化光学编码器。光学编码器包括标尺和读取头。标尺具有标尺刻度线。读取头具有向标尺发射光的光源、将从光源发射的光透射到标尺的标尺侧透镜以及接收已被标尺反射并已穿过标尺侧透镜的光的光接收元件。光源布置在标尺侧透镜与光接收元件之间，并且光源与标尺侧透镜之间的距离被设置为标尺侧透镜的焦距。光源的光轴在标尺刻度线的读取方向上与标尺侧透镜的光轴一致，而在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与该标尺侧透镜的光轴分离预定的距离。，下面是光学编码器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光学编码器，包括标尺和读取头，所述标尺具有标尺刻度线，所述读取头具有向所述标尺发射光的光源、光接收元件和标尺侧透镜，所述光接收元件与所述标尺平行地布置以接收所述标尺反射的光，所述标尺侧透镜，其将从所述光源发射的光透射到所述标尺，并将被所述标尺反射的光透射到所述光接收元件，由此基于所述光接收元件接收到的光来测量所述读取头相对于所述标尺的位置，其特征在于，其中所述光源布置在所述标尺侧透镜与所述光接收元件之间，以及

其中所述光源的光轴在所述标尺刻度线的读取方向上与所述标尺侧透镜的光轴一致，而在与所述标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与所述标尺侧透镜的光轴分离预定的距离。

2.如权利要求1所述的光学编码器，其中所述预定的距离被设置为等于或大于所述光源在与所述标尺刻度线的读取方向垂直的方向上的宽度的1/2。

3.如权利要求2所述的光学编码器，其中所述读取头具有孔径光阑，用于透射已被所述标尺反射并已穿过所述标尺侧透镜的光。

4.如权利要求3所述的光学编码器，其中在与所述标尺刻度线的读取方向垂直的平面内，所述孔径光阑的光轴与所述光源的光轴关于所述标尺侧透镜的光轴彼此轴对称。

5.如权利要求3所述的光学编码器，其中所述孔径光阑与所述标尺侧透镜之间的距离被设置为所述标尺侧透镜的焦距。

6.如权利要求3所述的光学编码器，其中所述读取头具有光接收元件侧透镜，该光接收元件侧透镜布置在所述孔径光阑与所述光接收元件之间。

7.如权利要求6所述的光学编码器，其中所述孔径光阑与所述光接收元件侧透镜之间的距离被设置为所述光接收元件侧透镜的焦距。

8.如权利要求6所述的光学编码器，其中所述光接收元件侧透镜的光轴在所述标尺刻度线的读取方向上与所述标尺侧透镜的光轴一致。

9.如权利要求8所述的光学编码器，其中所述光接收元件侧透镜的光轴在与所述标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与所述标尺侧透镜的光轴分离。

10.如权利要求9所述的光学编码器，其中所述光接收元件侧透镜的光轴在与所述标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与所述标尺侧透镜的光轴分离所述预定距离的两倍。

11.如权利要求6所述的光学编码器，

其中所述读取头具有两个光源，两个标尺侧透镜以及两个孔径光阑，并且在与所述标尺刻度线的读取方向垂直的平面内，所述两个光源的光轴、所述两个标尺侧透镜的光轴以及所述两个孔径光阑的光轴分别关于所述光接收元件侧透镜的光轴而彼此轴对称。

12.如权利要求6所述的光学编码器，

其中所述读取头具有第一组光源、标尺侧透镜和孔径光阑以及第二组光源、标尺侧透镜和孔径光阑，并且在与所述标尺刻度线的读取方向垂直的平面内，所述第二组在与所述标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与所述第一组偏离。

13.如权利要求1所述的光学编码器，其中所述光源包括发光体和散射板，所述发光体发射光，所述散射板布置在从所述发光体发射的光的光路的后段中并使从所述发光体发射的光散射。

14.如权利要求1所述的光学编码器，其中所述光源包括发光体和发光体透镜，所述发光体发射光，所述发光体透镜布置在从所述发光体发射的光的光路的后段中，并且所述标尺侧透镜和所述发光体透镜构成柯勒照明。

15.如权利要求1所述的光学编码器，其中所述光源和所述标尺侧透镜之间的距离被设置为所述标尺侧透镜的焦距。

说明书全文

光学编码器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光学编码器。

背景技术

[0002] 在相关技术中，存在光学编码器，其包括具有格状或条状标尺刻度线的标尺以及读取头，该读取头具有向标尺发射光的光源以及接收被标尺反射的光的光接收元件，从而基于光接收元件接收的光可以测量读取头相对于标尺的位置。日本专利申请公布No.2003-307440(“专利文献1”)和No.2006-284564(“专利文献2”)中公开了一些光学编码器的例子。

[0003] 专利文献1中公开的光学编码器包括标尺刻度线(标尺)以及反射型光学读取器(读取头)，该反射型光学读取器(读取头)具有发光二极管(光源)、物镜和光接收单元(光接收元件)。此外，反射型光学读取器具有布置在发光二极管与物镜之间的半反射半透射镜(half-mirror)，从而从发光二极管发出并通过物镜引导向标尺刻度线的光的光路与被标尺刻度线反射并通过物镜引导向光接收单元的光的光路分离。

[0004] 然而，在专利文献1中公开的光学编码器中，因为光接收单元通过半反射半透射镜接收光，所以可能存在不能获得足够量的光的问题。此外，如果从发光二极管发出的光的量增加以获得足够量的光，则发光二极管的功耗提高，而且发光二极管的寿命降低。

[0005] 另一方面，专利文献2中公开的光电编码器(光学编码器)包括：标尺、光源、透镜以及光接收元件。在该光电编码器中，通过透镜，从光源发出并被引导向标尺的光的光路与被标尺反射并被引导向光接收元件的光的光路分离，并且通过以Scheimpflug关系布置标尺、透镜和光接收元件而可以获得足够量的光。

发明内容

[0006] 然而，在专利文献2中公开的光电编码器中，不能平行地布置标尺和光接收元件。因此，存在光电编码器的尺寸变大的问题。

[0007] 此外，在专利文献2的第五实施例中公开的光电编码器中，通过在标尺和光接收元件之间布置4个透镜来使标尺和光接收元件平行地布置。然而，在此光电编码器中，因为在标尺和光接收元件之间布置了4个透镜，所以存在光电编码器的尺寸变大的问题。

[0008] 本发明提供了一种小型化的光学编码器，其在光接收元件中能够获得足够量的光。

[0009] 根据本发明的光学编码器包括标尺和读取头，标尺具有格状或条状的标尺刻度线，读取头具有向标尺发射光的光源。读取头包括与标尺平行地布置以接收由标尺反射的光的光接收元件，由此基于光接收元件接收到的光来测量读取头相对于标尺的位置，其中读取头具有标尺侧透镜，该标尺侧透镜将从光源发射的光透射到标尺并将被标尺反射的光透射到光接收元件。光源布置在标尺侧透镜与光接收元件之间，并且光源与标尺侧透镜之间的距离被设置为标尺侧透镜的焦距，并且其中光源的光轴在标尺刻度线的读取方向上与标尺侧透镜的光轴一致，而在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与标尺侧透镜的光轴分离预定的距离。

[0010] 在此构造中，因为光源的光轴在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向(下文称为与标尺刻度线垂直的方向)上与标尺侧透镜的光轴分离预定的距离，所以经由在与标尺刻度线垂直的方向上标尺侧透镜的光源侧将从光源发射的照明光透射到标尺。此外，该光被标尺反射，并经由在与标尺刻度线垂直的方向上标尺侧透镜的与光源侧相反的一侧而被光接收元件接收。因此，根据本发明，可以通过标尺侧透镜而非半反射半透射镜，将从光源发射并被引导向标尺的光的光路与被标尺反射并被引导向光接收元件的光的光路分离。因此，可以在光接收元件中获得足够量的光。

[0011] 此外，标尺和光接收元件平行地布置，并且单个标尺侧透镜被布置在标尺和光接收元件之间。因为光源布置在标尺侧透镜和光接收元件之间，所以可以小型化光编码器。

[0012] 此外，因为光源与标尺侧透镜之间的距离被设置为标尺侧透镜的焦距，所以光学编码器可以被用于在标尺刻度线的读取方向上构成物(标尺)侧远心光学系统，从而提高读取头的焦深。因此，可以增加标尺和读取头之间的可允许的间隔。

[0013] 根据本发明，优选预定距离被设置为等于或大于光源在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向上的宽度的1/2。

[0014] 这里，如果光源的光轴与标尺侧透镜的光轴在与标尺刻度线垂直的方向上的预定距离被设置为小于光源在与标尺刻度线垂直的方向上的宽度的1/2，则光源的一部分在与标尺刻度线垂直的方向上从标尺侧透镜的光轴凸出，从而光接收元件不接收光。因此，从光源发射的光的使用效率降低。

[0015] 另一方面，根据本发明，因为光源的光轴与标尺侧透镜的光轴在与标尺刻度线垂直的方向上的预定距离被设置为等于或大于光源在与标尺刻度线垂直的方向上的宽度(数值孔径)的1/2，所以可以提高从光源发射的光的使用效率。

[0016] 根据本发明，优选读取头具有孔径光阑，用于透射已被标尺反射并已穿过标尺侧透镜而朝向光接收元件的光；孔径光阑与标尺侧透镜之间的距离被设置为标尺侧透镜的焦距；并且在与标尺刻度线的读取方向垂直的平面内，孔径光阑的光轴与光源的光轴关于标尺侧透镜的光轴而彼此轴对称。

[0017] 这里，如果仅根据光源的宽度或位置构造根据本发明的光学编码器，则存在光学编码器的光学系统的性能可能由于光源位置变化的影响而发生变化的问题。

[0018] 根据本发明，因为光学编码器具有用于透射已被标尺反射并已穿过标尺侧透镜的光的孔径光阑，所以可以在通过设计光源的宽度和位置之外通过设计孔径光阑的宽度或位置来获得物(标尺)侧远心光学系统。因为设计或定位孔径光阑比设计或定位光源相对容易，所以抑制光学编码器的光学系统的性能变化更容易。

[0019] 根据本发明，优选读取头具有光接收元件侧透镜，该光接收元件侧透镜布置在孔径光阑与光接收元件之间，孔径光阑与光接收元件侧透镜之间的距离被设置为光接收元件侧透镜的焦距，并且光接收元件侧透镜的光轴与标尺侧透镜的光轴一致。

[0020] 在此构造中，因为光学编码器可以被用于在标尺刻度线的读取方向上构成双向远心光学系统，所以可以提高焦深。因此，还可以增加光接收元件与光接收元件侧透镜之间可允许的间隔。

[0021] 根据本发明，优选读取头具有光接收元件侧透镜，该光接收元件侧透镜布置在孔径光阑与光接收元件之间，孔径光阑与光接收元件侧透镜之间的距离被设置为光接收元件侧透镜的焦距，并且光接收元件侧透镜的光轴在标尺刻度线的读取方向上与标尺侧透镜的光轴一致，而在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向上与标尺侧透镜的光轴分离预定距离的两倍。

[0022] 在此构造中，光学编码器可以被用于在标尺刻度线的读取方向上构成双向远心光学系统。因此，还可以增加光接收元件与光接收元件侧透镜之间可允许的间隔。

[0023] 此外，因为标尺侧透镜光轴与光接收元件侧透镜的光轴两者在与标尺刻度线的读取方向垂直的方向上分别在两侧与孔径光阑的光轴分离预定的距离，所以穿过孔径光阑的光透射通过透镜的具有相同形状的部分。结果，光学编码器可以被用于降低透镜像差的影响，并进行精确的测量。

[0024] 根据本发明，优选读取头具有两个光源、两个标尺侧透镜以及两个孔径光阑，并且在与标尺刻度线的X读取方向垂直的YZ平面内，每个光源的光轴、每个标尺侧透镜的光轴以及每个孔径光阑的光轴关于光接收元件侧透镜的Z光轴而彼此轴对称。

[0025] 在此构造中，被两个标尺刻度线反射的光束可以被单个光接收元件接收。因此，例如，光学编码器可以被构造为一组标尺刻度线被用于检测标尺和读取头的移动量，而另一组标尺刻度线被用于检测标尺和读取头的起始点，并且来自这两组标尺刻度线的光可以被单个光接收元件接收。结果，相比于光学编码器被构造为利用两个光接收元件接收光束的情况，可以降低部件的数量。

[0026] 根据本发明，优选光源包括发光体和散射板，发光体发射光，散射板布置在从发光体发射的光的光路的后段中并使从发光体发射的光散射。

[0027] 在此构造中，因为光源的宽度可以用散射板的宽度代替，所以可以更容易地设计光学编码器。

[0028] 根据本发明，优选光源包括发射光的发光体以及布置在从发光体发射的光的光路的后段中的发光体透镜，并且标尺侧透镜和发光体透镜构成柯勒照明(Kohler illumination)。

[0029] 在此构造中，因为可以降低从光源发射并通过标尺侧透镜引导向标尺的光的不均匀性，所以可以进行精确的测量。

附图说明

[0030] 图1是图示根据本发明的第一实施例的光学编码器的示意图。

[0031] 图2是图示在与标尺刻度线垂直的方向上观察到的、根据本发明的第一实施例的光学编码器的示意图。

[0032] 图3是示出在标尺刻度线的读取方向上观察到的、根据本发明的第二实施例的光学编码器的示意图。

[0033] 图4是示出在与标尺刻度线垂直的方向上观察到的、根据第二实施例的光学编码器的示意图。

[0034] 图5是图示在标尺刻度线的读取方向上观察到的、根据本发明的第三实施例的光学编码器的示意图。

[0035] 图6是图示在与标尺刻度线垂直的方向上观察到的、根据第三实施例的光学编码器的示意图。

[0036] 图7是图示在标尺刻度线的读取方向上观察到的、根据本发明的第四实施例的光学编码器的示意图。

[0037] 图8是图示在标尺刻度线的读取方向上观察到的、根据本发明的第五实施例的光学编码器的示意图。

[0038] 图9是图示根据本发明的第六实施例的光学编码器的光源的示意图。

[0039] 图10是图示根据本发明的第七实施例的光学编码器的光源的示意图。

具体实施方式

[0040] 第一实施例

[0041] 下面将参照附图描述本发明的第一实施例。

[0042] 图1是图示根据本发明的第一实施例的光学编码器1的示意图。在图1中，X轴表示垂直于纸平面的轴，Y轴表示在水平方向上延伸的轴，Z轴表示在垂直方向上延伸的轴。

[0043] 参照图1和图2，光学编码器1包括：标尺2，具有格状或条状的标尺刻度线21，该标尺刻度线21可以沿着X轴方向被读取；以及读取头3，具有向标尺2发射光的光源31、将光从光源31透射到标尺2的标尺侧透镜32、以及光接收元件33，该光接收元件33与标尺2平行地布置并接收已经被标尺2反射且已经穿过标尺侧透镜32的光，从而基于由光接收元件33接收的光可以测量读取头3相对于标尺2的位置。也就是，标尺侧透镜32将标尺
2反射的光透射到光接收元件33。

[0044] 标尺2形成为具有矩形板形状，其纵向沿着X轴方向取向，横向沿着Y轴方向取向。图1示出了在X轴方向(即标尺刻度线21的读取方向)上观察到的光学编码器1。

[0045] 图2是图示在Y轴方向(即与标尺刻度线21的读取方向垂直的方向)上观察到的光学编码器1的示意图。在本说明书中，与刻度标记21的读取方向垂直的方向(Y轴方向)可以被简单地称为与标尺刻度线21垂直的方向。如图1和图2中所示，光源31布置在标尺侧透镜32与光接收元件33之间，并且光源31和标尺侧透镜32之间的距离被设置为标尺侧透镜32的焦距fs。

[0046] 光源31的光轴Lsrc在标尺刻度线21的X读取方向上与标尺侧透镜32的光轴Ls一致(参考图2)，而在与标尺刻度线21垂直的Y方向上与标尺侧透镜32的光轴Ls分离预定的距离D(参考图1)。这里，预定距离D被设置为等于或大于光源31在与标尺刻度线21垂直的Y方向上的宽度Wsrcy(数值孔径)的1/2。

[0047] 因为光源31的光轴Lsrc在与标尺刻度线21垂直的Y方向上与标尺侧透镜32的光轴Ls分离预定距离D，所以在从光源31发出的光中，经由在与标尺刻度线21垂直的Y方向上标尺侧透镜32的光源31侧，在与标尺刻度线21垂直的Y方向上光源31侧的光被透射到标尺2，如图1所示。该光被标尺2反射并经由标尺侧透镜32的相反侧而被光接收元件33接收，该相反侧是在与标尺刻度线21垂直的Y方向上与光源31侧相反的一侧。

[0048] 在图1和图2中，由光接收元件33接收的光的光路由实线表示，光的其他光路被省略。在以下附图中，将使用类似的标示。

[0049] 此外，因为光源31与标尺侧透镜32之间的距离被设置为标尺侧透镜32的焦距，所以光学编码器1可以在标尺刻度线21的读取方向上被用于构成物(标尺2)侧远心光学系统(telecentric optical system)，如图2所示，从而可以提高焦深(focal depth)。

[0050] 具体地，标尺侧透镜32的数值孔径NA可以表达为以下等式(1)：

[0051] [等式1]

[0052] NA≡Dp/(Dp-fs)·Wsrcx/2Ds (1)

[0053] 其中，Wsrcx表示光源31在标尺刻度线21的读取方向上的宽度，Ds(未示出)表示标尺2的标尺刻度线21与标尺侧透镜32之间的距离，以及Dp(未示出)表示标尺侧透镜32与光接收元件33之间的距离。

[0054] 此外，光学编码器1的焦深DOF可以表达为以下等式(2)

[0055] [等式2]

[0056] DOF＝λ/2NA2＝2λDs2/Wsrcx2·((Dp-fs)/Dp)2 (2)

[0057] 其中λ表示从光源31发射的光的波长。

[0058] 因此，可以通过减小光源31的宽度Wsrcx来提高焦深DOF。

[0059] 在本实施例中，可以获得以下效果。

[0060] (1)在光学编码器1中，因为可以通过标尺侧透镜32而非半反射半透射镜将从光源31发射并引导向标尺2的光的光路与被标尺2反射并引导向光接收元件33的光的光路分离，所以对于光接收元件33可以获得足够的光量。

[0061] (2)标尺2和光接收元件33彼此平行地布置，并且在标尺2和光接收元件33之间布置单个的标尺侧透镜32。此外，光源31布置在标尺侧透镜32与光接收元件33之间。因此，可以小型化光学编码器1。

[0062] (3)因为光学编码器1可以在标尺刻度线21的读取方向上被用于构成物(标尺2)侧远心光学系统，所以可以提高焦深。因此，可以增加标尺2和读取头3之间所允许的间隔。

[0063] (4)因为在与标尺刻度线21垂直的方向上光源31的光轴Lsrc与标尺侧透镜32的光轴Ls之间的预定距离D被设置为等于或大于光源31在与标尺刻度线21垂直的方向上的宽度Wsrcy的1/2，所以可以改善从光源31发出的光的使用效率。

[0064] 第二实施例

[0065] 下面将参照附图说明本发明的第二实施例。在以下描述中，相同的附图标记表示与前述实施例相同的元件，并不再重复对它们的描述。

[0066] 图3是示出根据本发明第二实施例的在标尺刻度线21的读取方向(X方向)上观察到的光学编码器1A的示意图。图4是示出在与标尺刻度线21垂直的Y方向上观察到的光学编码器1A的示意图。

[0067] 在第一实施例中，光学编码器1包括具有光源31、标尺侧透镜32以及光接收元件33的读取头3。然而，在本实施例中，光学编码器1A的读取头3A在光源31、标尺侧透镜32以及光接收元件33之外还包括孔径光阑34，如图3和图4所示。

[0068] 孔径光阑34被提供为透射已被标尺2反射并已穿过标尺侧透镜32的光。孔径光阑34与标尺侧透镜32之间的距离被设置为标尺侧透镜32的焦距fs。

[0069] 此外，在与标尺刻度线21的读取方向垂直的平面(即图3的纸平面)内，孔径光阑34的光轴La与光源31的光轴Lsrc关于标尺侧透镜32的光轴Ls而彼此轴对称。换句话说，虽然孔径光阑34的光轴La在标尺刻度线21的X读取方向上与标尺侧透镜32的光轴Ls一致(参考图4)，但孔径光阑34的光轴La在与标尺刻度线21垂直的Y方向上与标尺侧透镜32的光轴Ls分离距离D(参考图3)。

[0070] 这里，孔径光阑34在与标尺刻度线21垂直的Y方向上的宽度Way被设置为以下等式(3)中示出的值，从而在与标尺刻度线21垂直的Y方向上仅允许光源31具有δ的定位误差。

[0071] [等式3]

[0072] Way≤Wsrcy-2δ (3)

[0073] 在此设置中，甚至当在与标尺刻度线21垂直的Y方向上发生光源31的定位误差时，如果定位误差等于或小于δ，则可以使用孔径光阑34来限制从光源31发射的光。因此，可以抑制光学编码器1A的光学系统由于光源31的位置变化而导致的性能变化。

[0074] 因为孔径光阑34与标尺侧透镜32之间的距离被设置为标尺侧透镜32的焦距，所以光学编码器1A可以在标尺刻度线21的X读取方向上被用于构成物(标尺2)侧远心光学系统，如图4所示。因此，可以提高焦深。

[0075] 具体地，标尺侧透镜32的数值孔径NA可以表达为以下等式(4)：

[0076] [等式4]

[0077] NA≡Dp/(Dp-fs)·Wax/2Ds (4)

[0078] 其中，Wax表示孔径光阑34在标尺刻度线21的X读取方向上的宽度，Ds(未示出)表示标尺2的标尺刻度线21与标尺侧透镜32的距离，以及Dp(未示出)表示标尺侧透镜32与光接收元件33的距离。

[0079] 此外，光学编码器1A的焦深DOF可以表达为以下等式(5)：

[0080] [等式5]

[0081] DOF＝λ/2NA2＝2λDs2/Wax2·((Dp-fs)/Dp)2 (5)[0082] 其中λ表示从光源31发射的光的波长。

[0083] 因此，通过降低孔径光阑34的宽度Wax可以提高焦深DOF。

[0084] 根据本实施例，除第一实施例的上述功能和效果之外，还可以获得以下功能和效果。

[0085] (5)因为光学编码器1A具有透射已被标尺2反射并已穿过标尺侧透镜32的光的孔径光阑34，所以可以通过设置孔径光阑34的宽度和位置来提供光学系统，类似于通过设计光源31的宽度或位置来提供光学系统。

[0086] (6)因为设计或定位孔径光阑34与设计或定位光源31相比相对简单些，所以抑制光学编码器1A的光学系统的性能变化变得更容易。

[0087] 第三实施例

[0088] 图5是图示根据本发明第三实施例的在标尺刻度线21的X读取方向上观察到的光学编码器1B的示意图。图6是图示在与标尺刻度线21垂直的Y方向上观察到的光学编码器1B的示意图。

[0089] 在第二实施例中，光学编码器1A包括读取头3A，该读取头3A具有光源31、标尺侧透镜32、光接收元件33以及孔径光阑34。然而，在本实施例中，光学编码器1B包括读取头3B，该读取头3B除光源31、标尺侧透镜32、光接收元件33以及孔径光阑34之外还具有光接收元件侧透镜35，如图5和图6所示。

[0090] 光接收元件侧透镜35被布置在孔径光阑34和光接收元件33之间。孔径光阑34与光接收元件侧透镜35之间的距离被设置为光接收元件侧透镜35的焦距fp。

[0091] 此外，光接收元件侧透镜35的光轴Lp与标尺侧透镜32的光轴一致。

[0092] 根据本实施例，除第二实施例的上述功能和效果之外，还可以获得以下功能和效果。

[0093] (7)因为光学编码器1B可以被用于在标尺刻度线21的X读取方向上构成双向远心光学系统，所以可以提高焦深。因此，还可以增加光接收元件33与光接收元件侧透镜35之间所允许的间隔。

[0094] 第四实施例

[0095] 图7是图示根据本发明的第四实施例的、在标尺刻度线21的X读取方向上观察到的光学编码器1C的示意图。

[0096] 在第三实施例中，光学编码器1B包括读取头3B，并且读取头3B的光接收元件侧透镜35的光轴Lp与标尺侧透镜32的光轴Ls一致。然而，根据本实施例，如图7中所示，光学编码器1C包括读取头3C，并且读取头3C的光接收元件侧透镜35的光轴Lp在标尺刻度线21的X读取方向上与标尺侧透镜32的光轴Ls一致，而Lp在与标尺刻度线21垂直的Y方向上与标尺侧透镜32的光轴Ls分离预定距离D的两倍。

[0097] 根据本实施例，除第三实施例的上述功能和效果之外，还可以获得以下功能和效果。

[0098] (8)在与刻度标记21垂直的Y方向上，标尺侧透镜32的光轴Ls和光接收元件侧透镜35的光轴Lp两者在两侧与孔径光阑34的光轴La分离预定距离D。因此，穿过孔径光阑34的光透射通过标尺侧透镜32和光接收元件侧透镜35的具有相同形状的部分。结果，光学编码器1C可以被用于降低透镜像差的影响并进行精确的测量。

[0099] 第五实施例

[0100] 图8是图示根据本发明的第五实施例的、在标尺刻度线21的X读取方向上观察到的光学编码器1D的示意图。

[0101] 在图7的第四实施例中，光学编码器1C包括读取头3C，并且读取头3C具有单个光源31、单个标尺侧透镜32以及单个孔径光阑34。然而，根据本发明，如图8中所示，光学编码器1D包括读取头3D，并且读取头3D具有两个光源31、两个标尺侧透镜32以及两个孔径光阑34。此外，两个孔径光阑34形成在单个组件中。

[0102] 在图7的第四实施例中，光学编码器1C包括标尺2，并且该标尺2具有格状或条状的标尺刻度线21。然而，根据本实施例，标尺2D包括两组格状或条状的标尺刻度线21。

[0103] 此外，根据本发明，在与该两组标尺刻度线21的X读取方向垂直的平面(图8的纸平面)内，光源31的光轴Lsrc、标尺侧透镜32的光轴Ls和孔径光阑34的光轴La关于光接收元件侧透镜35的光轴Lp相互轴对称。

[0104] 根据本实施例，除第四实施例的上述功能和效果之外，还可以获得以下功能和效果。

[0105] (9)在光学编码器1D中，因为由两组标尺刻度线21反射的光束可以被单个的光接收元件33接收，所以相比于光学编码器被构造为利用两个光接收元件来接收光束的情况，可以减少组件的数量。

[0106] 第六实施例

[0107] 图9是图示根据本发明的第六实施例的光学编码器1E的光源31E的示意图。

[0108] 在前述实施例中，光学编码器1至1D中的每个包括光源31。然而，根据本实施例，光学编码器1E包括光源31E，并且光源31E包括发光体311以及散射板(diffusion plate)312，发光体311发射光，散射板312布置在从发光体311发射的光的光路的后段中并使从发光体311发射的光散射，如图9所示。

[0109] 虽然图中未示出，但散射板312在标尺侧透镜32侧(图9的下侧)的面与标尺侧透镜312之间的距离被设置为标尺侧透镜32的焦距fs。

[0110] 根据本实施例，在前述功能和效果之外，还可以获得以下功能和效果。

[0111] (10)因为光源31E的宽度可以用散射板312的宽度代替，所以可以容易地设计光学编码器1E。

[0112] 第七实施例

[0113] 图10是图示根据本发明的第七实施例的光学编码器1F的光源31F的示意图。

[0114] 在第一至第五实施例中，光学编码器1至1D包括光源31。然而，根据本实施例，光学编码器1F包括如图10所示的光源31F，光源31F包括发光体311以及发光体透镜313，发光体311发射光，发光体透镜313布置在从发光体311发射的光的光路的后段中，以使得标尺侧透镜32与发光体透镜313构成柯勒照明(Kohler illumination)。

[0115] 根据本实施例，在前述功能和效果之外，还可以获得以下功能和效果。

[0116] (11)因为可以降低从光源31F发射并通过标尺侧透镜32引导向标尺21的光的不均匀性，所以可以进行精确的测量。

[0117] 实施例的修改

[0118] 本发明不限于前述实施例，而是可以包括本发明的范围内的各种修改和变化。

[0119] 例如，虽然在每个前述实施例中，预定距离D被设置为等于或大于光源31、31E或31F在与标尺刻度线21垂直的Y方向上的宽度Wsrcy，但其也可以被设置为其他值。

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光学编码器-专利编号CN102207396B	2020-05-12	221
光学编码器-专利编号CN104748774B	2020-05-11	216
光学编码器-专利编号CN104596555A	2020-05-12	586
光学编码器-专利编号CN108007482A	2020-05-11	452
光学编码器-专利编号CN102589589B	2020-05-12	424
光学编码器-专利编号CN102589589A	2020-05-13	591
光学编码器-专利编号CN102288202A	2020-05-13	588
光学编码器-专利编号CN106248124A	2020-05-11	616
光学编码器-专利编号CN105987714A	2020-05-11	797
光学编码器-专利编号CN102209882A	2020-05-13	160

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