[发明专利]提供位移信号的耐污染和耐缺陷旋转光学编码器构造

说明书

光学编码器构造包括圆柱形或平面旋转标尺、照明源、结构化照明生成布置(SIGA)和包括光电探测器的探测器布置，该标尺包括偏航光栅条。结构化照明生成布置配置为将源光输入到旋转标尺上的将光衍射到光束偏转器构造的第一照明区域，光束偏转器构造以在接近标尺上第二照明区域处提供特定条纹图案的形式来传送衍射光。标尺过滤并输出光以形成强度带的探测器条纹图案，图案沿旋转测量方向较长，并沿横向于旋转测量方向的探测到的条纹运动方向(DFMD)相对较窄且是周期性的。光电探测器配置为探测作为旋转标尺位移的函数的强度带的位置并提供对应的位移或位置信号。

相关申请的交叉引用

本申请是2018年9月28日提交的题为“提供位移信号的耐污染和耐缺陷光学编码器构造”、序列号为16/146，617的美国专利申请的部分继续申请；是2018年3月30日提交的题为“提供位移信号的耐污染和耐缺陷光学编码器构造”、序列号为15/942，135的美国专利申请的部分继续申请；是2017年12月29日提交的题为“提供位移信号的耐污染和耐缺陷光学编码器构造”、序列号为15/858，218的美国专利申请的部分继续申请；是2017年9月12日提交的题为“提供位移信号的耐污染和耐缺陷光学编码器构造”、序列号为15/702，520的美国专利申请的部分继续申请；是2017年6月29日提交的题为“提供位移信号的耐污染和耐缺陷光学编码器构造”、序列号为15/637，750的美国专利申请的部分继续申请，其公开内容通过引用被整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及精密位置或位移测量仪器，更具体地，涉及一种带有信号处理的编码器构造(configuration)，该编码器构造能够抵抗可能与标尺的受污染或有缺陷部分相关联的误差。

背景技术

光学位置编码器确定读头相对于标尺的位移，标尺包括由读头探测的图案。典型地，位置编码器采用包括至少一个标尺轨道的标尺，标尺轨道具有周期性图案，并且从标尺轨道产生的信号作为读头沿标尺轨道的位移或位置的函数是周期性的。绝对型位置编码器可以使用多个标尺轨道来提供沿绝对标尺的每个位置处的信号的唯一组合。

光学编码器可以利用增量位置标尺结构或绝对位置标尺结构。增量位置标尺结构允许通过从沿标尺的初始点开始累积位移的增量单位来确定读头相对于标尺的位移。这种编码器适用于某些应用，尤其是线路电源可用的应用。在低功耗应用中(例如，电池供电的仪表等)，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个位置提供唯一输出信号或信号的组合，因此允许各种节能方案。编号为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的美国专利公开了与绝对位置编码器相关的各种编码器构造和/或信号处理技术，并且这些专利通过引用被整体并入本文。

一些编码器构造通过在编码器构造的照明部分中利用照明源光衍射光栅来实现某些优点。编号为8,941,052、9,018,578、9,029,757和9,080,899的美国专利公开了这种编码器构造，这些专利中的每一个都通过引用被整体并入本文。这些专利中公开的一些构造可以被描述为利用超分辨率摩尔(moiré)成像。