專利名稱：光學(xué)編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)編碼器，其提供代表編碼器兩個元件的相對位置的增量的二進(jìn)制邏輯信號，這兩個元件相對彼此是可移動的。這些光學(xué)編碼器(例如角度光學(xué)編碼器)如電位計一樣，例如用于對連續(xù)變化或幾乎連續(xù)變化的輸入?yún)?shù)敏感的電子設(shè)備的手動控制， 但是它們比電位計可靠得多。通常，在涉及航空設(shè)備的應(yīng)用中，利用光學(xué)角編碼器向自動駕駛計算機提供飛行員通過操作導(dǎo)致編碼器旋轉(zhuǎn)的控制按鈕選擇的海拔或速度的設(shè)置點是可能的。該編碼器和它提供的信息的可靠性因此是該編碼器的重要屬性。
背景技術(shù)：
光學(xué)角度編碼器通常包括具有規(guī)則標(biāo)記的盤，可以利用(例如手動)控制按鈕旋轉(zhuǎn)該盤。當(dāng)控制旋鈕導(dǎo)致盤旋轉(zhuǎn)時，固定于盤前面的光電單元檢測連續(xù)標(biāo)記通過的標(biāo)記。這些標(biāo)記通常是在不透明盤上的縫隙，發(fā)光二極管被放置在盤的一側(cè)，光電單元被放置于另一側(cè)。標(biāo)記的每一次通過導(dǎo)致在盤的旋轉(zhuǎn)計數(shù)中增加一個單位。角分辨率由規(guī)則地分布在盤的一周上的標(biāo)記的角度間隔決定。為了在旋轉(zhuǎn)方向被反轉(zhuǎn)時能夠同一時間一次就能檢測旋轉(zhuǎn)角度的增加和減小，提供了兩個光電單元，彼此物理上偏離奇數(shù)個四分之一周的間隔。因而，這兩個單元的點亮/未點亮邏輯狀態(tài)被編碼為兩個位，當(dāng)盤以一個方向旋轉(zhuǎn)時其依次序的取以下四個值00，01，11，10，而當(dāng)盤以另一個方向旋轉(zhuǎn)時取下面的四個連續(xù)值 00，10,11,01,以便不僅容易確定旋轉(zhuǎn)的增量的產(chǎn)生(一個位的狀態(tài)的變化)，而且也容易確定旋轉(zhuǎn)的方向(通過在所述單元的狀態(tài)與即時較早的狀態(tài)之間的比較)。發(fā)光二極管安裝在固定的印刷電路上。光電單元安裝在另一個固定的印刷電路上。包括窗口的旋轉(zhuǎn)盤穿過兩個印刷電路之間。位于旋轉(zhuǎn)盤和承載發(fā)光二極管的印刷電路之間的固定膜片，使得能夠提高編碼的精度。該方案需要兩個印刷電路、該電路之間的連線以及該裝置的各部件的精確的相對定位。所有這些都導(dǎo)致編碼器變得復(fù)雜和在工業(yè)上難于制造。并且，與導(dǎo)線以及微機械部件相關(guān)的電子元件的裝配使這種類型的編碼器的結(jié)構(gòu)容易被破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過將發(fā)光二極管、或更廣泛的是發(fā)射器，以及光電單元或更廣泛的是檢測器放置于同一個印刷電路上來簡化光學(xué)編碼器的制造。本發(fā)明的一個主題是一種增量式光學(xué)編碼器，包括可移動元件和固定元件；由固定到固定元件上的光發(fā)射器和光檢測器組成的至少一個成對物，所述發(fā)射器產(chǎn)生檢測器能檢測到的光輻射；以及固定到可移動元件的至少一個標(biāo)記；在可移動元件相對于固定元件移動期間，該標(biāo)記能夠?qū)⒆陨碇糜诠廨椛涞穆窂街幸员粰z測器檢測，其特征在于編碼器進(jìn)一步包括平面印刷電路，其固定到固定元件并且在其上布置由發(fā)射器和檢測器構(gòu)成的成對物。


在閱讀通過實施例的方式給出的具體實施方式
的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本發(fā)明，本發(fā)明的其它優(yōu)點也更清晰，這些描述由附圖進(jìn)行了闡述，其中圖1以透視的方式表示根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器的實施例，其在發(fā)射器和檢測器之間進(jìn)行直接的光傳輸；圖2表示該第一實施方式的可移動元件；圖3表示安裝到編碼器固定元件上的發(fā)射器和檢測器之間的圖2中的可移動元件的通道；圖4以截面的方式表示第二實施方式的第一變形，其在發(fā)射器和檢測器之間的傳播中進(jìn)行反射；圖5以截面的形式表示第二實施方式的第二變形；圖6以透視的方式表示圖5的第二變形；圖7和8以透視的方式表示圖5和6的編碼器的兩個部件，設(shè)計為其中一個相對于另一個是運動的；圖9a到9d表示圖7和8的兩個部件的各種相對位置；圖10以透視的方式表示第二實施方式的第三變形；圖Ila到Ild表示第三變形的編碼器的部件的各種相對位置；圖12表示示意性雙編碼器；圖13表示在處于圖9a到9d和圖Ila到Ild定義的各種相對位置時通過編碼器獲得的信息的例子，該編碼器包括兩對發(fā)射器和檢測器。為了表述清楚，在不同附圖中相同元件具有相同標(biāo)號。
具體實施例方式圖1表示旋轉(zhuǎn)編碼器，其包括相對固定元件11能夠移動的可移動元件10?？梢苿釉?0包括，例如用戶可圍繞軸12旋轉(zhuǎn)以向設(shè)備的電子部件輸入數(shù)據(jù)項的按鈕?？梢苿釉?0還包括固定到按鈕的所有部件。固定元件11包括編碼器的外殼和固定到外殼的所有部件。固定元件11固定到設(shè)備的部件上。本發(fā)明用旋轉(zhuǎn)編碼器來描述，但也同樣可用于線性編碼器?？梢苿釉蚨軌蛳鄬潭ㄔ揭?。編碼器包括固定到固定元件11的平面印刷電路13。編碼器還包括能夠為可移動元件10相對于固定元件11提供旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的軸承。在描述的實施例中，印刷電路13的平面垂直于軸12。兩個成對物14和15固定到印刷電路13，其中的每一個成對物由分別為14e 和15e的發(fā)射器和分別為14ι 和15r的檢測器構(gòu)成。發(fā)射器14e和15e例如是發(fā)光二極管， 而檢測器14r和15r是對發(fā)光二極管發(fā)出的輻射敏感的光檢測器。在該實施方式中，發(fā)射器14e和15e中的每一個圍繞平行于印刷電路13的平面的主要方向發(fā)射光輻射。該方向通常是光密度最大的方向。在該方向的四周，光密度下降而形成圍繞主要方向的角區(qū)域。在極坐標(biāo)中能夠定義表示由發(fā)射器發(fā)出的光密度的圖。在該圖中，該密度形成集中于該主要方向的波瓣。在每一個成對物14和15中，相應(yīng)的檢測器14r或15r面向光輻射圍繞其發(fā)射的該主要方向。還定義一個檢測器圍繞其能夠檢測光輻射的主要方向。通過類推，能夠為檢測器14r和15r的每一個定義接收波瓣。在本實施方式中，對于每一個成對物14和15，發(fā)射器14e或15e的主要方向和相應(yīng)檢測器14r或15r的主要方向?qū)嵸|(zhì)上融合為一個，并具有相同的標(biāo)號，分別為14d和15d。實際上，發(fā)射器相對于相應(yīng)檢測器的主要方向之間具有偏差也是可以接受的，只要各自的波瓣是一致的即可。
編碼器包括固定到可移動元件10的至少一個標(biāo)記16。在可移動元件10相對于固定元件11運動期間，標(biāo)記16能夠?qū)⒆陨碇糜谝粋€光輻射的路徑內(nèi)以被相應(yīng)的檢測器14r 或15r檢測到。在本實施方式中，標(biāo)記16形成能夠阻斷光輻射的屏蔽物。實際上，編碼器通常具有圍繞軸12規(guī)則分布的多個標(biāo)記16。圖2表示可移動元件10的部件17，在其上制有6個標(biāo)記16。標(biāo)記16被制作在圍繞軸12的圓柱表面17a上。在部件17圍繞軸12旋轉(zhuǎn)期間，標(biāo)記16切斷方向14d和15d， 阻斷發(fā)射器14e或15e中的一個與相應(yīng)的檢測器14r或15r之間的輻射傳輸。在標(biāo)記16 之間，制有槽18。當(dāng)在部件17旋轉(zhuǎn)期間槽18位于被考慮的成對物14或15的方向14d或 15d上時，這些槽18構(gòu)成允許發(fā)射器發(fā)出的光輻射到達(dá)相應(yīng)檢測器的縫隙。圖3表示兩個成對物14和15以及在垂直于軸12并包括方向14d和15d的平面上截面的部件17。在這個視圖中，可以觀察到標(biāo)記16對發(fā)射器14e和15e的屏蔽并不完全。 實際上，發(fā)射器14e和15e以及檢測器14r和15r包括平行于軸12的平面。此外，標(biāo)記16 形成面向發(fā)射器14e和15e以及檢測器14r和15r的平面的圓柱部分。發(fā)射器14e和15e 的阻斷因而不可能是完美的，光泄漏可能會干擾檢測器14r和15r實施的檢測。圖4表示第二實施方式的第一變形的截面圖，其在發(fā)射器14e和15e以及相應(yīng)檢測器14r和15r之間的光傳輸中進(jìn)行反射。以另一個方式表述就是，標(biāo)記20形成將從發(fā)射器14e或15e發(fā)出的光朝向相應(yīng)檢測器14r或15r反射的元件。在第一實施方式中，標(biāo)記16阻斷發(fā)射器和檢測器之間的光輻射。在第二實施方式中，標(biāo)記反過來允許發(fā)射器和檢測器之間的光傳輸。這是一種非常常見的不同。對于兩個實施方式，編碼器包括標(biāo)記的存在與不存在的交替，其允許發(fā)射器和相應(yīng)檢測器之間光輻射的傳輸和阻斷的交替。如果標(biāo)記允許傳輸，那么隨后標(biāo)記的相應(yīng)不存在將使傳輸中斷。反過來的規(guī)定也是同樣的如果標(biāo)記使傳輸中斷，那么隨后標(biāo)記的相應(yīng)不存在允許光傳輸。在第一實施方式中，主要方向14d和15d平行于印刷電路13的平面。另一方面， 在第二實施方式中，表示給發(fā)射器14e的主要方向14a、表示給檢測器14r的主要方向14b、 表示給發(fā)射器15e的主要方向15a、表示給檢測器15r的主要方向15b不再平行于印刷電路 13的平面。主要方向14a、14b、15a和15b面向反射元件20。有利地，發(fā)射器14e和15e圍繞平行于編碼器旋轉(zhuǎn)的軸12、分別為14a和15a的第一方向發(fā)射光輻射，而檢測器14r和 15r接收它們圍繞也平行于軸12、分別為14b和15b的第二方向的光輻射。這種常見有源型器件、發(fā)射器和檢測器或者插在印刷電路13上，或者表面安裝到印刷電路13的導(dǎo)電焊盤上。各個器件的主要方向因而垂直于印刷電路13。這種在其中主要方向14a、14b、15a和15b平行的布局中，當(dāng)反射元件20不對由發(fā)射器14e或15e中的一個發(fā)出的光輻射進(jìn)行反射時，這種布局能夠避免在發(fā)射器和檢測器之間結(jié)成的成對物中產(chǎn)生直接耦合。然而，槽18可以制作在部件17上，以避免可能干擾編碼器的可能出現(xiàn)的雜散輻射。 有利地，兩個成對物14和15以這樣的方式被布置在印刷電路13上發(fā)射器14e和 15e的主要方向14a和15a比檢測器14r和15r的方向14b和15b更靠近編碼器的軸12。 在可移動元件10的位移中，當(dāng)反射元件20面向發(fā)射器14e或15e中的一個發(fā)出的光輻射時，反射元件20大體上集中于考慮的發(fā)射器14e或15e的主要方向14a或15a上，且形成相對于印刷電路13平面大體上傾斜的區(qū)域。該區(qū)域的傾斜角度α被限定為能夠?qū)⒈豢紤]的發(fā)射器發(fā)射的光線反射回成對物14或15的相應(yīng)檢測器。實際上，鑒于反射元件20的位置，選擇其接收波瓣充分寬的檢測器14ι 和15r以接收從軸14b或15b偏離中心的光線。但是不采用其波瓣太寬的發(fā)射器或接收器是非常重要的，以避免在發(fā)射器和相關(guān)接收器之間產(chǎn)生直接耦合。圖5表示采用反射元件20的實施方式的變形實施例。在該變型中，編碼器包括固定到印刷電路13的不透明屏蔽物22。該屏蔽物22能夠限制光泄漏并限制光線的角區(qū)域。 在圖5中，屏蔽物22環(huán)繞發(fā)射器14e和15e中的每一個。另一個屏蔽物22也環(huán)繞檢測器 14ι 和15r中的每一個。每一個屏蔽物22包括限定角區(qū)域的窗23。另一種方式表述就是， 窗23使一部分光線通過，執(zhí)行元件(發(fā)射器或接收器)的光學(xué)薄膜的功能，窗23位于元件的前面。角區(qū)域不必以屏蔽物22環(huán)繞的元件、發(fā)射器或接收器的主要方向為中心。以另一種方式表述就是，屏蔽物22能夠減小其環(huán)繞的元件的波瓣。窗23的尺寸和位置被限定為成對物的元件的相對位置和反射元件20的位置的函數(shù)。圖5中粗線24表示的是從發(fā)射器15e發(fā)射的光線、被反射元件20反射并由檢測器15r接收的路徑。有利地，部件17包括屏蔽物25，其通過關(guān)閉窗23阻斷光線，此時反射元件20不能將從發(fā)射器14e或15e中的一個發(fā)射的光線返回。以另一種方式表述就是，可移動元件10 在反射元件20的每一面包括屏蔽物25。將環(huán)繞每一個發(fā)射器14e或15e的屏蔽物22與關(guān)閉窗23的屏蔽物25綁定是非常有利的。因而，當(dāng)檢測器14r和15r不必接收任何光輻射時，編碼器內(nèi)部的光泄漏的可能性被限定為僅從光源泄漏。當(dāng)反射標(biāo)記不存在時，通過屏蔽物25限制光泄漏，能夠得到精確的光學(xué)解碼。為了從泄漏產(chǎn)生的噪聲中提取光學(xué)信號，這種泄漏使得有必要對信號進(jìn)行處理。關(guān)閉窗23的屏蔽物25的存在能夠限制信號的處理。 在這種組合中，反射元件20和屏蔽物25的交替輪換實際上是以考慮的發(fā)射器14e或15e 的主要方向14a或15a為中心的。圖6表示圖5的編碼器的透視圖。在如該圖中所示的兩個元件10和11的相對位置中，反射元件20允許從發(fā)射器14e發(fā)射的光線被檢測器14r接收。另一方面，發(fā)射器15e 被屏蔽物25屏蔽。圖7表示固定到可移動元件10的部件17的一部分，圖8表示固定到印刷電路13 從而安裝到編碼器內(nèi)的部件27。在圖7中顯示了反射元件20和屏蔽物25的交替輪換，每一個占據(jù)了圍繞軸12的同樣的角區(qū)域。部件27包括與印刷電路13接觸的平面28。孔 30,31和32構(gòu)成在部件27上，形成所述孔以使每一個接收發(fā)射器或接收器。更精確地，孔 30被設(shè)計為接收檢測器15r。孔31被設(shè)計為接收發(fā)射器15e，而孔32被設(shè)計為接收發(fā)射器14e。部件27形成各種屏蔽物22。部件27包括平行于表面28并意在用于使移動部件 17的平面16滑動的第二平面34。各種屏蔽物25設(shè)置于平面36并且反射元件20設(shè)置為平面36內(nèi)的洞。實際上，為了限制編碼器內(nèi)的摩擦，在平面34和36之間留有功能性間隙。 這個間隙依賴于在軸12的方向上連接固定元件11和可移動元件10的一系列尺寸。在屏蔽物25覆蓋發(fā)射器14e和15e時為了最好的屏蔽它們，需要小心設(shè)置這些間隙。 圖9a到9d表示圖7和8中所示的兩個部件17和27在垂直于軸12并在平面36 的鄰近切割部件17的平面上的不同相對位置。在圖9a中，反射元件20面向發(fā)射器14e和 15e,并且檢測器14r和15r都被相應(yīng)的發(fā)射器發(fā)出的光輻射照射到。在圖9b中反射元件 20面對發(fā)射器14e，屏蔽物25面對發(fā)射器15e。在圖9c中，屏蔽物25面向發(fā)射器14e和 15e，在圖9d中，屏蔽物25面向發(fā)射器14e，反射元件20面向發(fā)射器15e。前面描述的可替換變形在它們的構(gòu)造中要求非常高的精度。值得注意的是，檢測器14ι 和15r的相對位置必須依賴于增量的間隔。對于部件17也一樣，其標(biāo)記中每一個的尺寸和位置與檢測器14r和15r的尺寸和位置有關(guān)。圖10表示本發(fā)明的實施方式的另一個變形，其目的是通過放寬編碼器特定元件的制造容許偏差(顯著地，檢測器14r和15r的位置的容許偏差及部件17的標(biāo)記20的尺寸和位置的容許偏差)來簡化光學(xué)編碼器的制造。圖10所示的變形采用反射元件20。在該變形中，發(fā)射器40與位于彼此附近的兩個檢測器41和42互相配合。當(dāng)然應(yīng)該理解，在發(fā)射器和兩個檢測器之間的配合可以在借助圖1到圖3描述的實施方式中實施。兩個檢測器41和42能夠檢測一個相同的標(biāo)記20。限定標(biāo)記20的尺寸以便被兩個檢測器41和42 都檢測不到，或被一個檢測器檢測到，或被兩個檢測器都檢測到。在所示變形中，已經(jīng)對單個發(fā)射器40作出安排以便能夠照亮兩個檢測器41和42。單個發(fā)射器40能夠減少安裝到印刷電路13上的部件的數(shù)量。為每一個檢測器41和42提供專用的發(fā)射器也是可能的。固定到印刷電路13的部件43與如上所述的部件27具有相同的功能，即特別提供屏蔽物22圍繞兩個檢測器41和42以允許它們中的每一個獨立于另一個地檢測標(biāo)記20。 固定到可移動元件10的部件44與如上所述的部件17具有相同的功能，即構(gòu)成標(biāo)記20的反射元件和屏蔽物25的交替。圖Ila到Ild表示圖10所示的兩個部件43和44的不同相對位置。在圖Ila中， 反射元件20能夠照亮兩個檢測器41和42。在圖lib中，反射元件20能夠照亮檢測器41 并且屏蔽物25阻止檢測器42被照亮。在圖Ilc中，屏蔽物25阻止兩個檢測器41和42都被照亮。最后在圖Ild中，反射元件20能夠照亮檢測器42并且屏蔽物25阻止檢測器41 被照亮。對于編碼器，長度的測量被限定在沿著可移動元件10相對于固定元件11的位移的方向。對于線性編碼器，這就是線性長度。對于旋轉(zhuǎn)編碼器，長度的測量就是角度的測量。對于標(biāo)記20可被兩個檢測器檢測的變形中，包括兩個檢測器41和42的固定元件 11的區(qū)域的長度Ll小于標(biāo)記20的長度L2。該區(qū)域是被兩個檢測器41和42占據(jù)的最小區(qū)域，包括位于檢測器41和42之間的空間。標(biāo)記20的檢測在其邊緣完成。因而，標(biāo)記20的長度對標(biāo)記20的檢測沒有影響。 標(biāo)記20的制造容許誤差因而被放寬。實際上，標(biāo)記20的最小長度L2是包括兩個檢測器41 和42的區(qū)域的長度。另一方面，標(biāo)記20的最大長度L2與該區(qū)域的長度L2沒有關(guān)系，而僅僅依賴于編碼器的增量的數(shù)量。而且，兩個檢測器41和42的相對位置并不依賴于增量的數(shù)量。因而，使得將承載有用于不具有相同增量數(shù)量的不同編碼器的兩個檢測器41和42的印刷電路13標(biāo)準(zhǔn)化成為可能。在旋轉(zhuǎn)編碼器的例子中，例如如圖10和11所示，優(yōu)選地將發(fā)射器40設(shè)置于比檢測器41和42更接近編碼器的旋轉(zhuǎn)軸12。這能夠加寬檢測器41和42的位置容許誤差。

圖12表示示意性雙編碼器，其中印刷電路13承載四對發(fā)射器和檢測器，兩對45 和46固定于印刷電路13的第一表面47，兩對48和49固定于印刷電路13的第二表面50。 第二表面50與第一表面47相反。以更一般的方式，印刷電路13在其每一個表面上承載至少一對。該編碼器能夠以變小的體積獲得雙數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。編碼器的電功能都集中在一個單獨的印刷電路上。這些功能必不可少的包括發(fā)射器、接收器和它們的連線。數(shù)據(jù)的第一輸入由固定到與成對物48和49配合的部件17a的第一旋鈕52a產(chǎn)生。 第一旋鈕52a和部件17a形成可以相對于固定元件11移動的第一可移動元件10a。數(shù)據(jù)的第二輸入由固定到與成對物45和46配合的部件17b的第二旋鈕52b產(chǎn)生。 第二旋鈕52b和部件17b形成可以相對于固定元件11移動的第二可移動元件10b。部件 17a和17b與前文描述的部件17相同并具有相同的功能。部件17a和17b具有均勻分布的標(biāo)記20和標(biāo)記不存在的交替輪換。旋鈕52a和52b都與軸12同中心，并可以獨立致動。有利地，編碼器包括機械地限定兩個元件10和11相對于彼此的固定位置的部件。在圖12所示的例子中，這些部件包括例如固定到可移動元件IOa的有凹口的輪 54a和連接到固定元件11的球55a。球55a在沿著固定元件11的徑向56a相對于固定元件11平移時是自由的。球55a可以從輪54a的一個凹口移動到另一個凹口。球55a可以被彈簧57a擠壓，以使其保持在每個凹口的底部?？梢苿釉蘒Oa相對于固定元件11的穩(wěn)定位置由在輪54a的每個凹口底部的球55a的位置限定。用于限定可移動元件IOb相對于固定元件11的穩(wěn)定位置的類似部件也在圖12中示出。在圖1、4、5、6和10所示的實施例中，用于限定可移動元件10相對于固定元件11 的穩(wěn)定位置的部件包括屬于可移動元件10的盤60。盤60在垂直于軸12的平面中延伸，并被鉆有多個孔61。球62連接到固定元件11。球62可以相對于固定元件11沿著平行于軸 12的方向63自由移動?？?1以球62能夠從一個孔移動另一個孔的方式設(shè)置于盤60上。 球62可以由沿著軸63的彈簧64擠壓以使其保持在每個孔61內(nèi)?？梢苿釉?0相對于固定元件11的穩(wěn)定位置由每個孔61中的球62的位置限定。圖13表示由兩個檢測器得到的作為可移動元件10相對于固定元件11的穩(wěn)定位置的函數(shù)的編碼。圖13的上面部分顯示了八個穩(wěn)定位置，從1到8編號?？梢苿釉?0 相對于固定元件11的位移在圖13中水平地表示。鋸齒狀虛線70表示通過使例如有凹口的輪54a符號化后的穩(wěn)定位置。曲線71表示由檢測器14r或41得到的編碼，曲線72表示由檢測器15r或42得到的編碼。由檢測器得到的編碼是二進(jìn)制的，取由0和1表示的兩個值。由檢測器14r或41得到的編碼在位置1、2、5和6處取值0，在位置3、4、7和8處取值 1。由檢測器15r或42得到的編碼在位置1、4、5和8處取值0，在位置2、3、6和7處取值
Io位置1和5相應(yīng)于在圖9c和Ilc中表示的位置。位置2和6相應(yīng)于在圖9d和 lib中表示的位置。位置3和7相應(yīng)于在圖9a和Ila中表示的位置。位置4和8相應(yīng)于在圖9b和Ild中表示的位置。
權(quán)利要求
1.一種增量式光學(xué)編碼器，包括可移動元件(10)和固定元件(11)；由固定到固定元件的光發(fā)射器(14e，15e，40)和光檢測器(14r，15r，41，42)構(gòu)成的至少一對成對物(14， 15，45，46)，所述發(fā)射器(14e,15e,40)產(chǎn)生檢測器(14r, 15r,41,42)能夠檢測到的光輻射； 以及固定到可移動元件(10)的至少一個標(biāo)記(16，20)，在可移動元件(10)相對固定元件 (11)運動期間，該標(biāo)記00)能夠?qū)⒆陨碇糜诠廨椛涞穆窂街幸员粰z測器(14r，15r，41，42) 檢測到，其特征在于，該編碼器還包括被固定到固定元件(11)上的平面印刷電路(13)，并在其上設(shè)置有由發(fā)射器(14e,15e,40)和檢測器(14r, 15r,41,42)構(gòu)成的成對物(14，15， 45,46)；并且該編碼器包括固定到印刷電路(13)的不透明屏蔽物(22)，該屏蔽物Q2)能夠限制光輻射的角區(qū)域；并且屏蔽物02)圍繞發(fā)射器和/或檢測器并且包括限定角區(qū)域的窗；并且該標(biāo)記00)形成將發(fā)射器(He，1 ，40)產(chǎn)生的光輻射反射向檢測器(14r， 15r,41,42)的元件；并且該屏蔽物(22)能夠避免發(fā)射器(14e,15e,40)和檢測器(14r, 15r，41，42)之間建立直接輻射；以及，該編碼器包括通過關(guān)閉窗03)可以阻斷光輻射的屏蔽物(25)，此時反射元件OO)不反射發(fā)射器(14e，15e)發(fā)出的光輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，該編碼器圍繞軸(12)旋轉(zhuǎn)，以及印刷電路(13)的平面垂直于該軸(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，發(fā)射器(He，1 ，40)圍繞平行于該軸(12)的第一方向(14a，15a)發(fā)射光輻射，以及檢測器(14r，15r，41，42)圍繞平行于該軸(12)的第二方向(14b，15b)接收光輻射。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，所述第一方向(14a，15a)比所述第二方向(14b，15b)更靠近編碼器的所述軸(1 ；以及反射元件OO)大體上集中于第一方向(14a，15a)并形成相對于印刷電路(13)的平面大體上傾斜的區(qū)域；以及該區(qū)域的傾斜角度(α)被限定為能夠?qū)l(fā)射器(14e,15e,40)發(fā)射的光輻射反射回檢測器(14r,15r,41, 42)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的其中一項所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，在可移動元件 (10)相對于固定元件(11)的位移方向上，可移動元件(10)在反射元件OO)任一側(cè)包括能夠中斷光輻射的屏蔽物05)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的其中一項所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，固定元件(11)包括固定到固定元件(11)的第二光檢測器(42)，該兩個檢測器01，42)能夠檢測同一個標(biāo)記(20)，該標(biāo)記OO)的尺寸被限定為能夠使該標(biāo)記被該兩個檢測器(41,4 都檢測不到、 或者被一個檢測器(41,4 檢測到、或者被兩個檢測器(41,4 都檢測到；以及其中固定元件(11)包括該兩個檢測器Gl，42)的區(qū)域的長度小于該標(biāo)記OO)的長度，該長度沿著可移動元件(10)相對固定元件(11)的位移方向被測量。
7.根據(jù)在引用權(quán)利要求2情況下的權(quán)利要求6所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，發(fā)射器 (40)被設(shè)置為比檢測器(41和4 更靠近于編碼器的旋轉(zhuǎn)軸(12)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的其中一項所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，所述編碼器包括兩個相對于固定元件(11)可移動的可移動元件(10a，IOb)；包括相反表面07，50)的印刷電路(13)；由固定到印刷電路(13)第一表面07)的光發(fā)射器和光檢測器構(gòu)成的至少一個第一成對物05，46)，以及由固定到印刷電路(1 第二表面(50)的光發(fā)射器和光檢測器構(gòu)成的至少一個第二成對物G8，49)；固定到該第一可移動元件(IOa)的至少一個第一標(biāo)記，在該第一可移動元件(IOa)相對該固定元件(11)運動時，該第一標(biāo)記能夠?qū)⒆约褐糜诠廨椛涞穆窂街幸允蛊浔辉摰谝怀蓪ξ?45，46)的檢測器檢測到；以及固定到該第二可移動元件(IOb)的至少一個第二標(biāo)記，在該第二可移動元件(IOb)相對該固定元件(11)運動時，該第二標(biāo)記能夠?qū)⒆约褐糜诠廨椛涞穆窂街幸允蛊浔辉摰诙蓪ξ?48，49)的檢測器檢測到。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的其中一項所述的光學(xué)編碼器，其特征在于，所述編碼器包括用于機械地限定可移動元件(10)相對于固定元件(11)的穩(wěn)定位置的部件(54a，55a，57a; 60,61,62,64)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)編碼器，其提供代表編碼器的兩個元件(10，11)相對位置的增量的二進(jìn)制邏輯信號，這兩個元件相對彼此是可移動的。該編碼器包括由固定到固定元件的光發(fā)射器(14e，15e)和光檢測器(14r，15r)構(gòu)成的至少一個成對物(14，15)，該發(fā)射器(14e，15e)產(chǎn)生檢測器(14r，15r)能夠檢測的光輻射；以及至少一個固定到可移動元件(10)的標(biāo)記(20)，在可移動元件(10)相對固定元件(11)移動的期間，所述標(biāo)記(20)能夠被置于光輻射的路徑中以使其被檢測器(14r，15r)檢測到。根據(jù)本發(fā)明，編碼器進(jìn)一步包括固定到固定元件(11)上的平面印刷電路(13)，并且發(fā)射器(14e，15e)和檢測器(14r，15r)組成的成對物(14，15)設(shè)置于該平面印刷電路上。
文檔編號G01D5/347GK102183268SQ20101062505
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者J-L·比岡, M·布里斯 申請人:塔萊斯公司