[發明專利]用于提供位移信號的抗污染和缺陷的旋轉光學編碼器構造

有效

• 申請號: 201811620246.3
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109990812B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: J.D.托比亞森
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 郝倩

1.一種用于提供位移信號的抗污染和缺陷的旋轉光學編碼器構造，包括：

旋轉標尺，其繞旋轉軸線沿旋轉測量方向延伸，該旋轉標尺包括旋轉標尺光柵，該旋轉標尺光柵包括沿旋轉測量方向布置在旋轉表面中的標尺光柵條，其中，標尺光柵條沿旋轉測量方向較窄并沿橫向于旋轉測量方向的旋轉標尺光柵條方向是細長的，并且沿旋轉測量方向以標尺節距P_SF周期性地布置；

照明源，其包括將被準直的光輸出到旋轉標尺上的第一照明區域的光源，該第一照明區域被構造為輸入所述光并沿光路LP將結構化照明輸出到旋轉標尺上的第二照明區域，其中，結構化照明包括照明條紋圖案，該照明條紋圖案包括沿旋轉測量方向較窄且沿橫向于旋轉測量方向取向的照明條紋方向細長的條紋；以及

光檢測器構造，其包括一組N個空間相位檢測器，其沿橫向于旋轉測量方向的檢測到的條紋運動方向以檢測器節距PD周期性地布置，其中，每個空間相位檢測器被構造為提供相應的空間相位檢測器信號，并且至少大部分相應的空間相位檢測器沿旋轉測量方向在相對較長的尺寸上延伸，并沿橫向于旋轉測量方向的檢測到的條紋運動方向相對較窄，并且所述組N個空間相位檢測器沿檢測到的條紋運動方向以空間相位序列布置，其中N是至少為6的整數；

其中：

該旋轉標尺光柵被構造為在第二照明區域處輸入照明條紋圖案，并且輸出在光檢測器構造處形成條紋圖案的標尺光，該標尺光的條紋圖案包括周期性的高強度帶和低強度帶，該高強度帶和低強度帶沿旋轉測量方向在相對較長的尺寸上延伸，并沿橫向于旋轉測量方向的檢測到的條紋運動方向相對較窄且以檢測到的條紋周期PDF呈周期性；

旋轉標尺光柵條方向相對于旋轉軸線以非零的偏轉角ψ取向；

檢測到的條紋周期PDF和橫向于旋轉測量方向檢測到的條紋運動方向至少部分地依賴于非零的偏轉角ψ；

隨著旋轉標尺光柵繞旋轉軸線旋轉，高強度帶和低強度帶沿橫向于旋轉測量方向的檢測到的條紋運動方向移動；并且

光檢測器構造被構造為檢測高強度帶和低強度帶沿橫向于旋轉測量方向的檢測到的條紋運動方向的位移，并且提供指示該旋轉標尺位移的相應的空間相位位移信號。

2.根據權利要求1所述的抗污染和缺陷的旋轉光學編碼器構造，其中，所述N個空間相位檢測器的每一個包括偶數個標尺光接收區域。

3.根據權利要求1所述的抗污染和缺陷的旋轉光學編碼器構造，其中，檢測到的條紋周期PDF至少為40微米。

4.根據權利要求1所述的抗污染和缺陷的旋轉光學編碼器構造，其中，旋轉標尺光柵是透射式光柵。

5.根據權利要求1所述的抗污染和缺陷的旋轉光學編碼器構造，其中，旋轉標尺光柵是反射式光柵。

6.根據權利要求1所述的抗污染和缺陷的旋轉光學編碼器構造，其中，偏轉角ψ滿足以下關系：

7.根據權利要求1所述的抗污染和缺陷的旋轉光學編碼器構造，還包括第一鏡和第二鏡，用于將結構化照明引導至第二照明區域。

8.根據權利要求7所述的抗污染和缺陷的旋轉光學編碼器構造，其中，第一鏡和第二鏡是單體式光學材料的表面。

9.根據權利要求1所述的抗污染和缺陷的旋轉光學編碼器構造，還包括第一光柵和第二光柵，用于將結構化照明引導至第二照明區域。