[发明专利]采用串联多比特内插子编码器的绝对编码器

权利要求书

1.一种位置编码器，包括：

标尺，包括周期性的第一和第二轨迹，所述第二轨迹的周期超过所述第一轨迹的周期一轨迹比；

检测器电路，用于响应于分别来自所述第一和第二轨迹的第一和第二周期性能量图样而生成相应的第一和第二组模拟信号，所述第一和第二组模拟信号表示在预定空间位置上所述第一和第二周期性能量图样的各自幅度；和

处理电路，用于响应于所述第一和第二组模拟信号来：

分别生成所述第一和第二轨迹的第一和第二位置估计，每个位置估计是在各自所述轨迹的周期内的增量位置估计，所述第二位置估计表示为解决所述轨迹比相对于所述第一位置估计而放大的所述第二轨迹的位置样本，所述第二位置估计具有足够的分辨率，使得所述第二位置估计的最低有效部分与所述第一位置估计的相应最高有效部分重叠至少最小重叠量，所述最小重叠量由所述第一和第二轨迹之间的相位关系的不确定度大小确定；

从所述第二位置估计中减去所述第一位置估计以产生校正的第二位置估计；以及

组合所述第一位置估计和所述校正的第二位置估计的非重叠最高有效部分。

2.根据权利要求1所述的位置编码器，其中，在所述第一和第二轨迹之间的所述相位关系包括一固定分量，所述固定分量表示在所述标尺的预定部分上所述第一和第二轨迹之间的平均相位差，以及其中所述处理电路进一步用于在生成所述第一和第二位置估计时包括对所述固定分量的调整。

3.根据权利要求2所述的位置编码器，其中，所述调整是一个全局相位常量。

4.根据权利要求2所述的位置编码器，其中，所述调整是一个依赖位置的相位值组。

5.根据权利要求4所述的位置编码器，其中，所述依赖位置的相位值组保存在查找表格中，在所述编码器的操作期间访问所述查找表格。

6.根据权利要求1所述的位置编码器，其中，当从所述第二位置估计中减去所述第一位置估计时，所述处理器根据所述第一位置值和相位偏移值来计算相应的反转位置值，所述相位偏移值表示在所述标尺的预定部分上所述第一和第二轨迹之间的平均相位偏移，通过将所述反转位置值加到所述第二位置估计上来计算粗梯级值，以及对所述粗梯级值应用平滑函数以产生所述校正的第二位置估计。

7.根据权利要求6所述的位置编码器，其中，所述平滑函数包括：

确定所述粗梯级值落入多个分级区间的哪一个中；以及

将所述粗梯级值改变成预定常量值，所述预定常量值与所述粗梯级值所落入的所述分级区间相关。

8.根据权利要求1所述的位置编码器，其中，所述标尺是光学标尺，所述第一和第二轨迹包括各自的光学元件阵列，所述周期性能量图样是光学能量图样，以及所述检测器电路包括光学检测器电路。

9.根据权利要求8所述的位置编码器，其中，所述第一轨迹包括间隔排列的长方形区域的线性阵列，以及所述第二轨迹包括所述第一轨迹的空间调制的边缘部分。

10.根据权利要求9所述的位置编码器，其中，所述检测器电路包括光检测器元件的第一和第二线性阵列，所述第一阵列具有与所述第一轨迹的周期相对应的精确栅距，而所述第二阵列具有与所述第二轨迹的周期相对应的较粗栅距。

11.根据权利要求10所述的位置编码器，其中，所述光检测器元件的阵列的每一个组成正交检测器。

12.根据权利要求1所述的位置编码器，其中：

所述标尺包括一个或多个具有比所述第二轨迹的周期依次更大的周期的附加轨迹，并用于生成相应的附加周期性能量图样；

所述检测器电路用于响应于所述附加周期性能量图样以生成相应的附加模拟信号组，在每个附加组内的模拟信号表示在预定空间位置上所述相应的附加能量图样的幅度；以及

所述处理电路反复地操作以重复地生成、减去和组合所述轨迹的连续对。

13.根据权利要求12所述的位置编码器，其中，所述标尺是光学标尺，每个轨迹包括各自的光学元件阵列，所述周期性能量图样是光学能量图样，以及所述检测器电路是光学检测器电路。

14.根据权利要求13所述的位置编码器，其中，一个或多个所述附加轨迹包括倾斜区域的线性阵列。