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专利名称：反射成像编码装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光学编码装置技术领域，更具体地说，属于反射光学编码装置技术领域。
背景技术：
光学编码装置在比如转轴编码器的各种应用中使用，在转轴编码器中对对象的位置或运动进行检测。在反射编码装置中，来自发射器(通常是发光二极管)的光被引导至编码器，所述编码器比如为检测旋转运动的码盘，或检测线性运动的码带(code strip)。在编码器反射区域上的镜面反射有选择性地将来自发射器的光反射到检测器。
发射器光束准直度低、由编码器的缺陷所导致的漫射和散射光、由围绕检测器的包封导致的失真以及其它因素都限制了这样的编码装置的性能及其分辨率。

发明内容
一种反射成像编码装置包括可以是一个或多个发光二极管的发射器，比如反射来自发射器的部分光的码盘或码带的漫反射编码器，在检测器上形成倒像的成像透镜。发射器和检测器可以是共面的或被安装在同一个衬底上。可以包括位于成像透镜任一侧的开口，可以使用挡板来将到达检测器的杂散光最小化。成像透镜可以与检测器分离，或可以结合到检测器的包封中。


针对本发明示例性的实施例对其进行说明，参考如下附图图1示出了根据现有技术的反射编码装置；
图2示出了根据本发明的反射成像编码装置；图3a、3b和3c示出了本发明所使用的发射器的实施例；图4a和4b示出了本发明所使用的发射器配置的实施例；图5a和5b示出了本发明所使用的开口和检测器配置的实施例；图6示出了本发明反射成像编码装置的第二个实施例。
具体实施例方式
图1示出了根据现有技术的反射编码装置。发射器100产生照射到编码器120的光线110。反射光130到达检测器140上。发射器100和检测器140被安装在衬底150上，并且可以被包封160。随着编码器120移动，反射光130出现变化，该变化由检测器140检测到。如本领域所公知的那样，发射器100通常是发光二极管(LED)。发射器100的工作波长通常根据具体应用而定，取决于诸如编码器120和检测器140的特性之类的考虑因素。编码器120优选是漫射特性的，并且能够选择性地反射所发射的光线110，产生反射光130。编码器120通常是用于检测旋转运动的码盘或用于检测线性运动的码带。编码器120包括交替的反射和非反射元件。检测器140通常是光电二极管或CMOS成像传感器阵列。
图2示出了根据本发明的反射成像编码装置的实施例。发射器101产生照射编码器120的光线110。来自编码器120的反射光130然后穿过成像透镜135，在检测器140上成像。如图2所示，成像透镜135将来自编码器120的反射光130反射到检测器140。当图2中编码器120从右向左移动时，所以照射到检测器140上的反射光130的图案从左到右移动。发射器101优选地是一个或多个发光二极管(LED)，形式为裸露的LED管芯或经包封的装置，以相对于由于编码器的漫反射所导致的损耗提高光的强度。
图3a和3b示出了本发明所使用的发射器的实施例。如图1和图2所示，编码器120通常被安装在发射器101和检测器140之间的光路的中间位置。在这样的布置中，发射器101倾斜地产生其大部分的光照是有利的。图3a示出了被包封的发射器102的实施例，该实施例就实现了这个效果。通常，被包封的LED中的发光二极管管芯被安装在封装的光轴上，以将从管芯发射的光沿法线聚焦至LED封装。如图3a所示，发光二极管管芯100被安装得偏离包封160的光轴。这以偏离法线的角度产生光线110。图3b示出了一个其它的实施例103，其中发光二极管管芯100被安装在反射罩155内，该反射罩将从管芯100边缘发射的入射光向上反射以使通量提取(flux extraction)最大化。同样，所发射的光线110以偏离法线的角度产生。图3c示出了另一个其它的实施例104，其中，通过使用与发射器实施例102和103相比不同的组装工艺，将经封装的LED安装在衬底150上作为一个单独的部件。优选以偏离法线的角度产生从经封装的LED 165发射的光线110。
图4a和4b示出了产生离轴照射形式的发射器的其它实施例。在图4a中，来自发射器101的光线105被光学元件115改变，光学元件115可以是楔块或透镜。在图4b中，来自发射器101的光线105被反射元件115改变。该反射元件可以是平面镜，或者可以是曲面的，比如抛物面或双曲面的镜面。
图5a和5b示出了用来减少到达检测器140的杂散光的开口。在图5a中，开口138限制了光进入或离开成像透镜135。开口可以在编码器120和成像透镜135之间，或在成像透镜135和检测器140之间，或在两个位置都有。图5a还示出了成像透镜135使得图像倒转。编码器120上的点P122由成像透镜135成像为检测器140上的点P`142。编码器120上的点Q 124由成像透镜135成像为检测器140上的点Q`144。图5b示出了单个开口138，成像透镜133被集成为覆盖检测器140的包封的一部分。
图6示出了本发明的第二个实施例。在该实施例中，使用了多个被安装在衬底150上的发射器101。除了开口138以外，提供挡板170以遮蔽检测器140。挡板140不需要与开口138接触。挡板170可以围绕检测器140，或可以仅被需要来截断发射器100与检测器140之间直接的路径。
上述对于本发明的详细说明是为了举例说明的目的，而非穷举或者将本发明严格限制于所公开的实施例。因此，本发明的范围由所附的权利要求确定。
权利要求
1.一种反射成像编码装置，包括发光的发射器；反射来自所述发射器的光的漫反射编码器；将来自所述编码器的反射光形成倒像的成像透镜；以及接收来自所述成像透镜的所述倒像的检测器。
2.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述编码器是码盘。
3.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述编码器是码带。
4.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述发射器是发光二极管。
5.如权利要求4的反射成像编码装置，其中所述发光二极管是未包封的发光二极管芯片。
6.如权利要求4的反射成像编码装置，其中所述发光二极管是被包封的。
7.如权利要求4的反射成像编码装置，其中所述发射器是封装的发光二极管。
8.如权利要求6的反射成像编码装置，其中所述包封形成光轴。
9.如权利要求8的反射成像编码装置，其中所述发光二极管被安装在所述光轴上。
10.如权利要求8的反射成像编码装置，其中所述发光二极管被偏离所述光轴而安装。
11.如权利要求6的反射成像编码装置，其中所述发光二极管包括反射罩。
12.如权利要求11的反射成像编码装置，其中所述包封形成光轴。
13.如权利要求12的反射成像编码装置，其中所述发光二极管被安装在所述光轴上。
14.如权利要求12的反射成像编码装置，其中所述发光二极管被偏离所述光轴而安装。
15.如权利要求4的反射成像编码装置，其中所述发射器是多个发光二极管。
16.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述成像透镜与所述检测器相分离。
17.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述成像透镜被结合在所述检测器的包封中。
18.如权利要求1的反射成像编码装置，还包括位于所述编码器和所述成像透镜之间的开口。
19.如权利要求1的反射成像编码装置，还包括位于所述成像透镜和所述检测器之间的开口。
20.如权利要求1的反射成像编码装置，还包括位于所述编码器和所述成像透镜之间的第一开口和位于所述成像透镜和所述检测器之间的第二开口。
21.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述发射器和所述检测器是共平面的。
22.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述发射器和所述检测器被安装在共同的衬底上。
23.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述编码器包括漫射和反射介质上的暗的码带。
24.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述编码器包括反射条和透明的缝隙。
25.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述检测器包括光电二极管阵列。
26.如权利要求1的反射成像编码装置，其中所述检测器被安装在成像透镜的光轴上。
27.如权利要求1的反射成像编码装置，还包括将到达所述检测器的杂散光最小化的挡光板。
全文摘要
本发明公开了一种反射成像编码装置。该反射成像编码装置具有发射器、漫反射编码器和在检测器上形成倒像的成像透镜，所述发射器比如为一个或多个发光二极管，所述漫反射编码器比如为反射来自发射器的部分光的码盘或码带。该反射成像编码装置可以在成像透镜任一侧或两侧上具有开口，并且可以包括挡板来使到达检测器的杂散光最小化。
文档编号G01D5/26GK1661454SQ200410080989
公开日2005年8月31日 申请日期2004年10月26日 优先权日2003年10月28日
发明者陈日隆, 胡国兴 申请人:安捷伦科技有限公司