光學(xué)編碼器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種光學(xué)編碼器，其包括發(fā)光模塊、定位元件以及分光結(jié)構(gòu)。發(fā)光模塊發(fā)出光束，光束照射定位元件的照射區(qū)域。定位元件包括多個錯位排列的光穿透區(qū)，且這些光穿透區(qū)依序移動至照射區(qū)域中。分光結(jié)構(gòu)配置于光束的傳遞路徑中，且定位元件配置于發(fā)光模塊及分光結(jié)構(gòu)中間。當(dāng)部分光束穿透這些光穿透區(qū)的至少其中之一并傳遞到分光結(jié)構(gòu)時，分光結(jié)構(gòu)將穿透的光束傳遞至感應(yīng)區(qū)并形成至少一個第一定位光學(xué)圖案，其中相鄰的二光穿透區(qū)形成的二第一定位光學(xué)圖案之間的距離大于上述相鄰的二光穿透區(qū)之間的節(jié)距。
【專利說明】
光學(xué)編碼器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)裝置，且特別是涉及一種光學(xué)編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前現(xiàn)有的電子元件及機械元件中，為了精確地掌握各元件彼此之間的轉(zhuǎn)動及移動情況，現(xiàn)有技術(shù)會在例如是馬達的驅(qū)動元件內(nèi)部加裝光學(xué)編碼器。光學(xué)編碼器是由具有特定信息的光學(xué)結(jié)構(gòu)、光源以及光感測器所構(gòu)成。一般而言，光學(xué)結(jié)構(gòu)上具有多個能夠讓光線通過的區(qū)域。當(dāng)光學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動時，光感測器會接收到具有特定周期性的光信號，此時，光學(xué)編碼器便能夠根據(jù)此光信號判斷驅(qū)動元件所驅(qū)動的物件的位移、角位移及轉(zhuǎn)速。
[0003]由于目前科技對于各元件之間的對位需求不斷提升，現(xiàn)有的光學(xué)編碼器中，光學(xué)盤的周期性區(qū)域的密度也隨之提升。然而，為了能夠分析這些周期性區(qū)域所形成的光信號，這些感測裝置的密度及對位精度也隨之提升。而高密度及高對位精度的感測裝置也提升了制作成本及難度，進而限制了光學(xué)編碼器所能判斷的最高定位分辨率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)編碼器，其可以判斷出更佳的對位分辨率。
[0005]為達上述目的，本發(fā)明的光學(xué)編碼器，包括發(fā)光模塊、定位元件以及分光結(jié)構(gòu)。發(fā)光模塊發(fā)出光束，光束照射定位元件的照射區(qū)域。定位元件包括多個彼此錯位排列的光穿透區(qū)，且這些光穿透區(qū)依序移動至照射區(qū)域中。分光結(jié)構(gòu)配置于光束的傳遞路徑中，且定位元件配置于發(fā)光模塊及分光結(jié)構(gòu)中間。當(dāng)部分光束穿透這些光穿透區(qū)的至少其中之一并傳遞到分光結(jié)構(gòu)時，分光結(jié)構(gòu)將穿透的部分光束傳遞至感應(yīng)區(qū)并形成至少一個第一定位光學(xué)圖案，其中經(jīng)相鄰的二光穿透區(qū)傳遞至感應(yīng)區(qū)的部分光束所形成的二第一定位光學(xué)圖案之間的距離大于上述相鄰的二光穿透區(qū)之間的節(jié)距(pitch)。
[0006]在本發(fā)明的實施例中，上述的定位元件分為多個定位區(qū)，且這些定位區(qū)依序移動至照射區(qū)域中。每一光穿透區(qū)配置于這些定位區(qū)中相鄰的至少二定位區(qū)，且相鄰的二光穿透區(qū)所配置的部分這些定位區(qū)彼此不同但部分相同。
[0007]在本發(fā)明的實施例中，上述的每一光穿透區(qū)配置的定位區(qū)的數(shù)量彼此相同。
[0008]在本發(fā)明的實施例中，上述的定位元件沿著軸心旋轉(zhuǎn)，這些定位區(qū)為多個扇形定位區(qū)，定位元件根據(jù)軸心依角度分成這些扇形定位區(qū)。
[0009]在本發(fā)明的實施例中，上述的這些扇形定位區(qū)環(huán)繞軸心。
[0010]在本發(fā)明的實施例中，上述的定位元件根據(jù)軸心以相同角度分出這些扇形定位區(qū)。
[0011]在本發(fā)明的實施例中，上述的各定位區(qū)還包括子定位區(qū)，這些子定位區(qū)形成多個光穿透圖形與多個遮光圖形。這些光穿透圖形與這些遮光圖形分別沿著多個路徑移動至照射區(qū)域，且這些光穿透圖形與這些遮光圖形沿著這些路徑的延伸方向彼此交錯排列，且這些光穿透圖形與這些遮光圖形在垂直于這些路徑的方向上為錯位排列，部分光束經(jīng)由這些子定位區(qū)并直接在感應(yīng)區(qū)形成多個第二定位光學(xué)圖案，這些第二定位光學(xué)圖案彼此不同。
[0012]在本發(fā)明的實施例中，上述的這些第一定位光學(xué)圖案各會出現(xiàn)的位置的排列方式和這些第二定位光學(xué)圖案各會出現(xiàn)的位置的排列方式不同。
[0013]在本發(fā)明的實施例中，上述的光學(xué)編碼器還包括第一感測模塊以及第二感測模塊。第一感測模塊配置于感應(yīng)區(qū)中，并用以接收穿透這些光穿透區(qū)的部分光束。第二感測模塊配置于感應(yīng)區(qū)中，并用以接收穿透這些光穿透圖形的另一部分光束。第一感測模塊用以接收部分光束的感測面與第二感測模塊用以接收另一部分光束的感測面不同。
[0014]在本發(fā)明的實施例中，上述的這些光穿透區(qū)具有相同的形狀。
[0015]在本發(fā)明的實施例中，上述的這些光穿透區(qū)的形狀為菱形。
[0016]在本發(fā)明的實施例中，上述的分光結(jié)構(gòu)包括多個繞射光柵(diffract1ngrating)，且這些繞射光柵各包括多個平行排列的狹縫。這些繞射光柵的大小大于或等于這些光穿透區(qū)的大小，且這些光穿透區(qū)移動時各會與這些繞射光柵的其中之一重疊，且相鄰的二光穿透區(qū)所重疊的二繞射光柵彼此不同。
[0017]在本發(fā)明的實施例中，上述的這些繞射光柵各以不同的方向排列這些狹縫。
[0018]在本發(fā)明的實施例中，上述的這些繞射光柵各以不同的間距排列這些狹縫。
[0019]在本發(fā)明的實施例中，上述的這些第一定位光學(xué)圖案是由這些繞射光柵所繞射的第一繞射條紋所形成。
[0020]在本發(fā)明的實施例中，上述的分光結(jié)構(gòu)為多個微反射鏡，這些微反射鏡的大小大于或等于這些光穿透區(qū)的大小。
[0021]在本發(fā)明的實施例中，上述的這些微反射鏡各自面向不同方向。
[0022]在本發(fā)明的實施例中，上述的這些微反射鏡的表面與來自發(fā)光模塊的光束夾不同角度。
[0023]在本發(fā)明的實施例中，上述的發(fā)光模塊所發(fā)出的光束為平行光束。
[0024]在本發(fā)明的實施例中，上述的發(fā)光模塊包括發(fā)光單元及透鏡單元，發(fā)光單元發(fā)出光束傳遞至透鏡單元，透鏡單元使光束成為平行光束。
[0025]基于上述，本發(fā)明的實施例所提供的光學(xué)編碼器利用分光結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生更佳的定位光學(xué)圖案，通過這些定位光學(xué)圖案可以更輕易地讓光學(xué)編碼器提供更高的定位分辨率。
[0026]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附的附圖作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的第一實施例的一種光學(xué)編碼器的示意圖以及定位元件、分光結(jié)構(gòu)、感測區(qū)的俯視圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的第一實施例的一種定位元件和分光結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0029]圖3為本發(fā)明的第二實施例的定位元件的俯視圖；
[0030]圖4為本發(fā)明的第二實施例的分光結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0031]圖5為本發(fā)明的第三實施例的光學(xué)編碼器的示意圖；
[0032]圖6為本發(fā)明的第三實施例的第一感測模塊及第二感測模塊的俯視圖；
[0033]圖7為本發(fā)明的第三實施例的定位元件的俯視圖；
[0034]圖8A為本發(fā)明的一實施例的光學(xué)編碼器的局部示意圖；
[0035]圖SB為本發(fā)明的另一實施例的光學(xué)編碼器的局部示意圖。
[0036]符號說明
[0037]A、B、C、D、E:區(qū)域
[0038]dl:節(jié)距
[0039]d2:距離
[0040]kl:方向
[0041]Il:軸心
[0042]100、100A:光學(xué)編碼器
[0043]110、IlOA:發(fā)光模塊
[0044]111、111A、111B:光束
[0045]112:發(fā)光單元
[0046]114:透鏡單元
[0047]120、120A、120B:定位元件
[0048]122、122A、122B:光穿透區(qū)
[0049]124、124A、124B、124C、124D、124E、124G、124H、1241、124J、224、224A、224B、224C:定位區(qū)
[0050]126、226:光穿透圖形
[0051]127、227:遮光圖形
[0052]126A、126B、126C、126D:子定位區(qū)
[0053]128A、228、228A、228B、228C:區(qū)域
[0054]130、130A、130B、130C:分光結(jié)構(gòu)
[0055]132A、132B、132C、132D、132E、132F:繞射光柵
[0056]140:感應(yīng)區(qū)
[0057]142、142A、142B:第一定位光學(xué)圖案
[0058]152:第一感測模塊
[0059]154:第二感測模塊
[0060]154A、154B、154C、154D、154E、154F:光感測器
[0061]232A、232B、232C、232D、232E、232F:微反射鏡
【具體實施方式】
[0062]圖1是依照本發(fā)明的第一實施例的一種光學(xué)編碼器的示意圖以及定位元件、分光結(jié)構(gòu)、感測區(qū)的俯視圖。圖2是依照本發(fā)明的第一實施例的一種定位元件和分光結(jié)構(gòu)的俯視圖。請參照圖1及圖2，在本發(fā)明的第一實施例中，光學(xué)編碼器100包括發(fā)光模塊110、定位元件120以及分光結(jié)構(gòu)130。發(fā)光模塊110發(fā)出光束111，光束111照射定位元件120的照射區(qū)域A。定位元件120包括多個彼此錯位排列的光穿透區(qū)122，且這些光穿透區(qū)122依序移動至照射區(qū)域A中。這些光穿透區(qū)122因為彼此錯位排列，所以穿透定位元件120的光束111也會因為照射區(qū)域A位于定位元件120上的不同位置而隨之改變。具體來說，請參照圖2，定位元件120例如是沿著方向kl移動，而光束111所照射的照射區(qū)域A在定位元件120上也會沿著方向kl相對移動，也就是依序照射到這些光穿透區(qū)122。
[0063]分光結(jié)構(gòu)130配置于光束111的傳遞路徑中，且定位元件120配置于發(fā)光模塊110及分光結(jié)構(gòu)130中間。詳細來說，在實施例中，分光結(jié)構(gòu)130包括多個繞射光柵(這邊以三個繞射光柵132A、132B、132C為例)，且這些繞射光柵132A、132B、132C各包括多個平行排列的狹縫。這些繞射光柵132A、132B、132C的大小大于或等于這些光穿透區(qū)122的大小，且這些光穿透區(qū)122移動時會與這些繞射光柵132A、132B、132C的其中之一重疊，且相鄰的二光穿透區(qū)122所重疊的二繞射光柵彼此不同。也就是說，在本實施例中這些繞射光柵132A、132B、132C各以不同的方向排列這些狹縫，因此分光結(jié)構(gòu)130可以使穿透光穿透區(qū)122的這些部分光束111在感應(yīng)區(qū)140形成至少一個或多個互相分離的第一定位光學(xué)圖案142。進一步來說，這些第一定位光學(xué)圖案142例如是由這些繞射光柵132A、132B、132C所繞射的第一繞射條紋所形成，因此這些第一定位光學(xué)圖案142之間(例如是第一定位光學(xué)圖案142A及142B)的距離d2會較這些光穿透區(qū)122之間(例如是光穿透區(qū)122A及122B)的節(jié)距dl大。因此，定位元件120上的分光結(jié)構(gòu)130使穿透定位元件120的部分光束111以不同傳遞方向到達感應(yīng)區(qū)140，并使照射在感應(yīng)區(qū)140的這些第一定位光學(xué)圖案142之間的距離變大，提供容易感測的第一定位光學(xué)圖案142。
[0064]換句話說，在本實施例中，使用者可以根據(jù)感應(yīng)區(qū)140出現(xiàn)了哪一第一定位光學(xué)圖案142或是哪些第一定位光學(xué)圖案142來判斷光束111所照射的照射區(qū)域A位于哪一個或哪些光穿透區(qū)122。因此，當(dāng)使用者例如將元件固定于發(fā)光模塊110，并將另一元件固定于定位元件120，光學(xué)編碼器100即可判斷出兩個元件之間沿著方向kl的距離和位置。進一步來說，使用者更可以根據(jù)每個第一定位光學(xué)圖案142的亮度或是同時出現(xiàn)的兩個第一定位光學(xué)圖案142的亮度比例來更準(zhǔn)確的判斷照射區(qū)域A在定位元件120上的位置，進而使光學(xué)編碼器100可以提供更高的定位分辨率。另一方面，因為第一定位光學(xué)圖案142是由光束111經(jīng)繞射光柵132A、132B、132C所形成的繞射條紋，因此這些第一定位光學(xué)圖案142不會因為外來油污遮蔽光穿透區(qū)122的部分區(qū)域而消失，進而提升耐用性。
[0065]請參照圖2，在本實施例中，上述的定位元件120分為多個定位區(qū)124，且這些定位區(qū)124依序沿著方向kl移動至照射區(qū)域A中。每一光穿透區(qū)122配置于這些定位區(qū)124中相鄰的至少二定位區(qū)124，且相鄰的二光穿透區(qū)122A、122B所配置的部分這些定位區(qū)124彼此不同但部分相同。具體來說，在本實施例中，這些光穿透區(qū)122所配置的定位區(qū)124的數(shù)量彼此相同，光穿透區(qū)122A配置于定位區(qū)124A、124B、124C、124D，光穿透區(qū)122B配置于定位區(qū)124B、124C、124D、124E，也就是光穿透區(qū)122A所配置的定位區(qū)124A不同于光穿透區(qū)122B所配置的這些定位區(qū)124B、124C、124D、124E，因此照射區(qū)域A位于定位區(qū)124A時，光束111僅能通過光穿透區(qū)122A穿透，而照射區(qū)域A位于定位區(qū)124B時，光束111可同時通過光穿透區(qū)122A及122B穿透，上述穿透的光束111進而傳遞至上述的感測區(qū)140并產(chǎn)生不同組合的第一定位光學(xué)圖案142。也就是說，通過這些錯位排列的光穿透區(qū)122，定位元件120可以依據(jù)這些定位區(qū)124提供不同的光學(xué)信號。另一方面，光穿透區(qū)122的大小大于定位區(qū)124的大小，因此在提升定位分辨率的同時也降低在制作上的難度。
[0066]在本實施例中，上述的這些光穿透區(qū)122具有相同的形狀，且這些光穿透區(qū)122的形狀為菱形，通過菱形的設(shè)計可以使進入光穿透區(qū)122的光束111隨著移動時有更顯著的變化，但本發(fā)明不限于此。在其他實施例中，依據(jù)不同的定位需求，這些光穿透區(qū)還可以是多個大小不同的菱形，且每一光穿透區(qū)所配置的定位區(qū)的數(shù)量彼此不同。在另一實施例中，這些光穿透區(qū)更可以具有橢圓形、多邊形或其他形狀。
[0067]以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標(biāo)號與部分內(nèi)容，其中采用相同的標(biāo)號來表示相同或近似的元件，并且省略了相同技術(shù)內(nèi)容的說明。關(guān)于省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重復(fù)贅述。
[0068]圖3是依照本發(fā)明的第二實施例的定位元件的俯視圖。請參照圖3，在本發(fā)明的第二實施例中，定位元件120A的各定位區(qū)124還包括子定位區(qū)。例如是定位區(qū)124G包括子定位區(qū)126A，定位區(qū)124H包括子定位區(qū)126B，定位區(qū)1241包括子定位區(qū)126C，定位區(qū)124J包括子定位區(qū)126D。這些子定位區(qū)126A、126B、126C、126D形成多個光穿透圖形126及多個遮光圖形127，這些光穿透圖形126與這些遮光圖形127分別沿著多個路徑移動至照射區(qū)域B，且這些光穿透圖形126與這些遮光圖形127沿著由下至上的方向彼此交錯排列。也就是這些光穿透圖形126與這些遮光圖形127沿著上述這些路徑的延伸方向彼此交錯排列，且這些光穿透圖形126與這些遮光圖形127在垂直于這些路徑的方向上為錯位排列。部分光束穿透這些子定位區(qū)126A、126B、126C、126D并直接在感應(yīng)區(qū)形成多個第二定位光學(xué)圖案(未繪示)，這些第二定位光學(xué)圖案彼此不同。舉例而言，第二定位光學(xué)圖案例如是具有亮度的光學(xué)圖案或不具有亮度的陰影。具體來說，在本實施例中，這些光穿透圖形126例如是將定位元件120A區(qū)分為例如是區(qū)域128A大小的四個區(qū)，因此在這些光穿透圖形126沿著例如是由下至上的路徑移動至照射區(qū)域B時，根據(jù)上述第二定位光學(xué)圖案可以判斷部分光束穿透哪些光穿透圖形126，即可判斷照射區(qū)域B是位于定位元件120A上的哪個位置，同時再搭配這些光穿透區(qū)122所產(chǎn)生的第一定位光學(xué)圖案可以判斷照射區(qū)域B位于哪個定位區(qū)124G、124H、1241、124J。另一方面，在本實施例中，上述這些第一定位光學(xué)圖案各會出現(xiàn)的位置的排列方式和上述這些第二定位光學(xué)圖案各會出現(xiàn)的位置的排列方式不同。由于第一定位光學(xué)圖案是經(jīng)繞射的圖形，而第二定位光學(xué)圖案是平行光被定位元件120A遮蔽所形成，第一定位光學(xué)圖案可以例如沿著圓形呈放射狀排列，第二定位光學(xué)圖案可以例如沿著直線排列。
[0069]圖4是依照本發(fā)明的第二實施例的分光結(jié)構(gòu)的俯視圖。請參照圖3及圖4，在本實施例中，定位元件120A并不限于搭配和上述第一實施例相同的分光結(jié)構(gòu)130，定位元件120A還可以搭配分光結(jié)構(gòu)130A，其中繞射光柵132D、132E、132F各以不同的間距排列這些狹縫。由于這些繞射光柵132D、132E、132F具有不同的狹縫間距，其所產(chǎn)生的第一繞射條紋也會具有不同的第一繞射角，使穿透定位元件120A的部分光束以不同傳遞方向到達感應(yīng)區(qū)，進而使照射在感應(yīng)區(qū)的這些第一定位光學(xué)圖案之間的距離變大，以便作后續(xù)關(guān)于位置的測量及判斷。
[0070]圖5是依照本發(fā)明的第三實施例的光學(xué)編碼器的示意圖。圖6是依照本發(fā)明的第三實施例的第一感測模塊及第二感測模塊的俯視圖。圖7是依照本發(fā)明的第三實施例的定位元件的俯視圖。請參照圖5，在本發(fā)明的第三實施例中，發(fā)光模塊IlOA包括發(fā)光單元112及透鏡單元114，發(fā)光單元112發(fā)出光束IllA傳遞至透鏡單元114，透鏡單元114使光束11IA成為平行光束111A。在本實施例中，發(fā)光模塊I1A利用透鏡形成的透鏡單元114來形成平行光束，但本發(fā)明不限于此，在其他實施例中還可以是通過透鏡組所形成透鏡單元114或其他光學(xué)元件來形成平行光束。[0071 ] 請參照圖7，在本發(fā)明的第三實施例中，定位元件120B沿著軸心11旋轉(zhuǎn)，這些定位區(qū)(這邊標(biāo)示出其中三個定位區(qū)224A、224B、224C)為多個扇形定位區(qū)224，定位元件120B根據(jù)軸心Il依角度分成這些扇形定位區(qū)224。詳細來說，上述的這些扇形定位區(qū)224環(huán)繞軸心II，且定位元件120B根據(jù)軸心Il以相同角度α分出這些扇形定位區(qū)224。
[0072]請參照圖7，在本實施例中，定位元件120Β包括環(huán)狀區(qū)域Ε，且各扇形定位區(qū)224中的環(huán)狀區(qū)域E就是光穿透區(qū)配置的位置。在本實施例中，分光結(jié)構(gòu)130對應(yīng)區(qū)域D設(shè)置，區(qū)域D重疊部分的光照射區(qū)C及部分的環(huán)狀區(qū)域Ε。各扇形定位區(qū)224中的子定位區(qū)(未標(biāo)示)形成在環(huán)狀區(qū)域E及軸心Il之間，且這些子定位區(qū)沿著環(huán)狀路徑的延伸方向形成彼此交錯的多個光穿透圖形226與多個遮光圖形227。這些光穿透圖形226及遮光圖形227將定位元件120Β劃分為多個像區(qū)域228(這邊標(biāo)示出其中三個區(qū)域228A、228B、228C) —樣的區(qū)域。具體來說，這些光穿透圖形226例如是以二進制十進位(Binary-Coded Decimal, BO))碼的形式來排列，但本發(fā)明不限于此。在其他實施例中，這些光穿透圖形226還可以是以格雷碼(Gray Code)或其他的形式來排列。
[0073]請參照圖5至圖7，在本發(fā)明的第三實施例中，光學(xué)編碼器10A還包括第一感測模塊152以及第二感測模塊154。第一感測模塊152配置于感應(yīng)區(qū)140A中，并用以接收穿透這些光穿透區(qū)(這邊例如是區(qū)域E)的部分光束111A。第二感測模塊154配置于感應(yīng)區(qū)140A中，并用以接收穿透這些光穿透圖形226的另一部分光束111A。參照圖6所繪示的俯視圖，第一感測模塊152用以接收部分光束IllA的感測面與第二感測模塊154用以接收另一部分光束IllA的感測面不同。詳細來說，第一感測模塊152是接收穿透定位元件120B的區(qū)域E并經(jīng)分光結(jié)構(gòu)130傳遞至感應(yīng)區(qū)140A的部分光束111A，因此第一感測模塊152的感測面需要對應(yīng)分光結(jié)構(gòu)130所產(chǎn)生的第一定位光學(xué)圖案142來設(shè)計，而第二感測模塊154例如是根據(jù)這些光穿透圖形226的旋轉(zhuǎn)路徑來設(shè)計。也就是說，第一感測模塊152的感測面上光感測器(Photo Detector)的排列方式與第二感測模塊154的感測面上光感測器的排列方式不同。舉例來說，第二感測模塊的光感測器154A至154F是沿著直線排列，而第一感測模塊152的感測面上光感測器例如是根據(jù)第一定位光學(xué)圖案142呈放射狀的排列方式。
[0074]由上述可知，通過定位元件120B、分光結(jié)構(gòu)130、第一感測模塊152和第二感測模塊154的搭配，光學(xué)編碼器100A可以以更高的精度來判斷其旋轉(zhuǎn)的位置。詳細來說，第二感測模塊154所感測的部分光束IllA可以判斷出光照射區(qū)C位于哪個區(qū)域228。判斷出所在區(qū)域228后，第一感測模塊152感測的部分光束IllA可以判斷出光照射區(qū)C位于所述區(qū)域228中的哪一定位區(qū)224，提供良好的定位分辨率，同時由于第一感測模塊152的感測面上光感測器(Photo Detector)排列的間隔較大，進而降低了制作難度。
[0075]在本發(fā)明上述的實施例中，上述這些定位元件上的這些光穿透區(qū)及光穿透圖形(也就是子定位區(qū))例如是以開孔形成，且定位元件是以不透光材料形成，但本發(fā)明不限于此。上述這些定位元件還可以是通過在透明材質(zhì)的部分表面配置吸光材料或反射材料，其中沒有配置吸光材料或反射材料的另一部分表面形成這些光穿透區(qū)及光穿透圖形(也就是子定位區(qū))。
[0076]圖8A是依照本發(fā)明的實施例的光學(xué)編碼器的局部示意圖。圖SB是依照本發(fā)明的另一實施例的光學(xué)編碼器的局部示意圖。請參照圖8A，本發(fā)明的實施例的分光結(jié)構(gòu)并不限于由上述的多個繞射條紋組成，還可以是多個微反射鏡232A、232B、232C所形成的分光結(jié)構(gòu)130B，這些微反射鏡232A、232B、232C的大小大于或等于定位元件120B中這些光穿透區(qū)222的大小，且這些微反射鏡232A、232B、232C的表面與來自發(fā)光模塊的光束11IB夾不同角度，使穿透定位元件120B的部分光束IllB以不同方向往感應(yīng)區(qū)傳遞，進而使照射在感應(yīng)區(qū)的這些第一定位光學(xué)圖案之間的距離變大，以便作后續(xù)關(guān)于位置的測量及判斷。在本實施例中，分光結(jié)構(gòu)130B例如是數(shù)字微反射鏡裝置(Digital Micromirror Device, DMD)。
[0077]本發(fā)明通過多個微反射鏡形成的分光結(jié)構(gòu)并不限于上述。請參照圖SB，在本發(fā)明的另一實施例的分光結(jié)構(gòu)130C的這些微反射鏡232D、232E、232F各自面向不同方向，使穿透定位元件120C的部分光束IllB以不同方向往感應(yīng)區(qū)傳遞，進而使照射在感應(yīng)區(qū)的這些第一定位光學(xué)圖案之間的距離變大，以便作后續(xù)關(guān)于位置的測量及判斷。
[0078]綜上所述，本發(fā)明的實施例所提供的光學(xué)編碼器利用分光結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生第一定位光學(xué)圖案，且分光結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的第一定位光學(xué)圖案之間具有較大的距離，因此后續(xù)配置感測模塊時所需的對位精度可以降低，改善組裝的對位品質(zhì)。因為分光結(jié)構(gòu)可以提供良好的第一定位光學(xué)圖案，光學(xué)編碼器中定位元件的光穿透區(qū)可以以密度更高的方式配置，用于提升光學(xué)編碼器的對位精度。
[0079]雖然結(jié)合以上實施例公開了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種光學(xué)編碼器，其特征在于，包括: 發(fā)光模塊，發(fā)出光束； 定位元件，該光束照射該定位元件的照射區(qū)域，該定位元件包括: 多個光穿透區(qū)，呈錯位排列，且該些光穿透區(qū)依序移動至該照射區(qū)域中；以及 分光結(jié)構(gòu)，配置于該光束的傳遞路徑中，且該定位元件配置于該發(fā)光模塊及該分光結(jié)構(gòu)中間，當(dāng)部分該光束穿透該些光穿透區(qū)的至少其中之一并傳遞到該分光結(jié)構(gòu)時，該分光結(jié)構(gòu)將穿透的該部分光束傳遞至感應(yīng)區(qū)并形成至少一個第一定位光學(xué)圖案，其中經(jīng)相鄰的二該光穿透區(qū)傳遞至該感應(yīng)區(qū)的部分該光束所形成的二該第一定位光學(xué)圖案之間的距離大于相鄰的該二光穿透區(qū)之間的節(jié)距。2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該定位元件還包括多個定位區(qū)，該些定位區(qū)依序移動至該照射區(qū)域中，且每一該光穿透區(qū)配置于該些定位區(qū)中相鄰的至少二該定位區(qū)，且相鄰的二該光穿透區(qū)所配置的部分該些定位區(qū)彼此不同但部分相同。3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中每一該光穿透區(qū)配置的該至少二定位區(qū)的數(shù)量彼此相同。4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該定位元件沿著軸心旋轉(zhuǎn)，該些定位區(qū)為多個扇形定位區(qū)，該定位元件根據(jù)該軸心依角度分成該些扇形定位區(qū)。5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該些扇形定位區(qū)環(huán)繞該軸心。6.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該定位元件根據(jù)該軸心以相同角度分出該些扇形定位區(qū)。7.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中每一該定位區(qū)還包括子定位區(qū)，該些子定位區(qū)形成多個光穿透圖形與多個遮光圖形，該些光穿透圖形與該些遮光圖形分別沿著多個路徑移動至該照射區(qū)域，該些光穿透圖形與該些遮光圖形沿著該些路徑的延伸方向彼此交錯排列，且該些光穿透圖形與該些遮光圖形在垂直于該些路徑的方向上為錯位排列，部分該光束經(jīng)由該些子定位區(qū)并直接在該感應(yīng)區(qū)形成多個第二定位光學(xué)圖案，該些第二定位光學(xué)圖案彼此不同。8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該些第一定位光學(xué)圖案各會出現(xiàn)的位置的排列方式和該些第二定位光學(xué)圖案各會出現(xiàn)的位置的排列方式不同。9.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)編碼器，其特征在于還包括: 第一感測模塊，配置于該感應(yīng)區(qū)中，該第一感測模塊用以接收穿透該些光穿透區(qū)的部分該光束；以及 第二感測模塊，配置于該感應(yīng)區(qū)中，該第二感測模塊用以接收穿透該些光穿透圖形的另一部分該光束，其中該第一感測模塊用以接收該部分光束的感測面與該第二感測模塊用以接收該另一部分光束的感測面不同。10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該些光穿透區(qū)具有相同的形狀。11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該些光穿透區(qū)的形狀為菱形。12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該分光結(jié)構(gòu)包括多個繞射光柵，該些繞射光柵各包括多個平行排列的狹縫，該些繞射光柵的大小大于或等于該些光穿透區(qū)的大小，該些光穿透區(qū)移動時各會與該些繞射光柵的其中之一重疊，且相鄰的二該光穿透區(qū)所重疊的二該繞射光柵彼此不同。13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該些繞射光柵各以不同的方向排列該些狹縫。14.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該些繞射光柵各以不同的間距排列該些狹縫。15.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該些第一定位光學(xué)圖案是由該些繞射光柵所繞射的第一繞射條紋所形成。16.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該分光結(jié)構(gòu)為多個微反射鏡，該些微反射鏡的大小大于或等于該些光穿透區(qū)的大小。17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該些微反射鏡各自面向不同方向。18.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該些微反射鏡的表面與來自該發(fā)光模塊的該光束夾不同角度。19.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該發(fā)光模塊所發(fā)出的該光束為平行光束。20.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，其中該發(fā)光模塊包括發(fā)光單元及透鏡單元，該發(fā)光單元發(fā)出該光束傳遞至該透鏡單元，該透鏡單元使該光束成為平行光束。
【文檔編號】G01D5/32GK105987714SQ201510056929
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月4日
【發(fā)明人】陳慶昌, 陳易呈, 周明杰
【申請人】財團法人工業(yè)技術(shù)研究院