[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

提供了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，其包括旋轉標尺、照明源和光檢測器構造。照明源構造為在第一照明區域處將準直光輸出到標尺，該光隨后在第二照明區域處輸出至標尺，標尺從該第二照明區域輸出形成檢測器條紋圖案的標尺光，該檢測器條紋圖案包括周期性的高強度帶和低強度帶，其沿旋轉測量方向在相對較長的尺寸上延伸，并且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呈周期性。隨著標尺光柵沿旋轉測量方向移位，高強度帶和低強度帶沿檢測到的條紋運動方向移動。光檢測器構造被構造為檢測高強度帶和低強度帶的位移，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。

相關申請的交叉引用

本申請是2018年3月30日提交的名稱為“CONTAMINATION AND DEFECT RESISTANTOPTICAL ENCODER CONFIGURATION FOR PROVIDING DISPLACEMENT SIGNALS”的美國專利申請序列號15/942,135的部分繼續申請，該專利申請是2017年12月29日提交的名稱為“CONTAMINATION AND DEFECT RESISTANT OPTICAL ENCODER CONFIGURATION FORPROVIDING DISPLACEMENT SIGNALS”的美國專利申請序列號15/858,218的部分繼續申請；該專利申請是2017年9月12日提交的名稱為“CONTAMINATION AND DEFECT RESISTANTOPTICAL ENCODER CONFIGURATION FOR PROVIDING DISPLACEMENT SIGNALS”的美國專利申請序列號15/702,520的部分繼續申請；該專利申請是2017年6月29日提交的名稱為“CONTAMINATION AND DEFECT RESISTANT OPTICAL ENCODER CONFIGURATION FORPROVIDING DISPLACEMENT SIGNALS”的美國專利申請序列號15/637,750的部分繼續申請，它們的公開內容通過引用被整體并入本文。

技術領域

本發明總體上涉及精密位置或位移測量儀器，更具體地，涉及具有信號處理的編碼器構造，該編碼器構造能夠抵抗可與標尺的被污染或有缺陷的部分相關聯的誤差。

背景技術

光學位置編碼器確定讀取頭相對于包括由讀取頭檢測的圖案的標尺的位移。通常，位置編碼器使用包括具有周期性圖案的至少一個標尺軌道的標尺，并且，從所述標尺軌道產生的信號作為讀取頭沿標尺軌道的位置或位移的函數是周期性的。絕對型位置編碼器可使用多個標尺軌道，以提供在沿絕對標尺的每個位置處的信號的獨一組合。

光學編碼器可以使用增量式或絕對式位置標尺結構。增量式位置標尺結構允許通過累積從沿標尺的起始點開始的位移增量單元而確定讀取頭相對于標尺的位移。這樣的編碼器可適用于特定的應用，特別是線路電源可用的應用。在低功耗應用(例如，電池供電的測量計等)中，更加期望使用絕對式位置標尺結構。絕對式位置標尺結構在沿標尺的每個位置處提供獨一的輸出信號或信號的組合，并因此允許各種節能方案。美國專利第3,882,482、5,965,879、5,279,044、5,886,519、5,237,391、5,442,166、4,964,727、4,414,754、4,109,389、5,773,820和5,010,655號公開了與絕對式位置編碼器相關的各種編碼器構造和/或信號處理技術，其全部內容通過引用合并于此。

一些編碼器構造通過在編碼器構造的照明部分中使用照明源光衍射光柵實現了一些優點。美國專利第8,941,052、9,018,578、9,029,757和9,080,899號公開了這樣的編碼器構造，其每一個通過引用整體合并于此。這些專利中公開的一些構造還可特征在于使用超分辨率莫爾(moiré)成像。