[发明专利]用于提供位移信号的抗污染和缺陷光学编码器配置

说明书

一种光学编码器配置包括标尺、照明源和光电检测器配置。照明源被配置为向标尺输出结构化照明。该标尺沿着测量轴方向延伸并且被配置为输出标尺光，该标尺光形成检测器条纹图案，该检测器条纹图案包括沿着测量轴方向在相对较长的尺寸上延伸的周期性高强度带和低强度带，并且沿着横向于测量轴方向的检测到的条纹运动方向是相对窄且周期性的。当标尺光栅沿着测量轴方向移位时，高强度带和低强度带沿横向于测量轴方向的检测到的条纹运动方向移动。光电检测器配置被配置为检测沿检测到的条纹运动方向的高强度带和低强度带的位移，并提供指示标尺位移的相应空间相位位移信号。

相关申请的交叉引用

本申请是于2017年9月12日提交的标题为“用于提供位移信号的抗污染和缺陷光学编码器配置(CONTAMINATION AND DEFECT RESISTANT OPTICAL ENCODER CONFIGURATIONFOR PROVIDING DISPLACEMENT SIGNALS)”的美国专利申请序列第15/702,520号的部分继续申请案；其是于2017年6月29日提交的标题为“用于提供位移信号的抗污染和缺陷光学编码器配置(CONTAMINATION AND DEFECT RESISTANT OPTICAL ENCODER CONFIGURATION FORPROVIDING DISPLACEMENT SIGNALS)”的美国专利申请序列号15/637,750的部分继续申请，它们的公开内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及精确位置或位移测量仪器，并且更具体地涉及一种具有信号处理的编码器配置，该信号处理能够抵抗可以与标尺的污染或缺陷部分相关联的错误。

背景技术

光学位置编码器确定读数头相对于标尺的位移，该标尺包括由读数头检测到的图案。典型地，位置编码器采用包括至少一个具有周期性图案的标尺轨道的标尺，并且从标尺轨道产生的信号作为读取头沿着标尺轨道的位移或位置的函数而是周期性的。绝对式位置编码器可以使用多个标尺轨道在沿着绝对标尺的每个位置提供独特的信号组合。

光学编码器可以利用增量或绝对位置标尺结构。增量位置标尺结构允许读数头相对于标尺的位移通过沿着标尺从初始点开始累积位移的增量单位来确定。这种编码器适用于某些应用，特别是那些线路功率可用的应用。在低功耗应用(例如，电池供电仪表等)中，更希望使用绝对位置标尺结构。绝对位置标尺结构在沿标尺的每一个位置提供独特的输出信号或信号组合，因此允许各种节能方案。美国专利号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公开了与绝对位置编码器相关的各种编码器配置和/或信号处理技术，并且因此通过引用将其全部内容合并于此。

一些编码器配置通过在编码器配置的照明部分中利用照明源光衍射光栅而实现某些优点。其中的每一个通过引用整体并入本文的美国专利号8,941,052；9,018,578；9,029,757和9,080,899公开了这样的编码器配置。这些专利中公开的一些配置也可以表征为利用超分辨率莫尔成像。