[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

摘要

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。

主权项

1.一种用于提供位移信号的抗污染和缺陷光学编码器配置，包括：标尺，沿着测量轴方向延伸，所述标尺包括标尺光栅，所述标尺光栅包括布置在标称平行于测量轴方向的标尺平面中的标尺光栅条，其中，所述标尺光栅条沿着测量轴方向是窄的并且沿着横向于测量轴方向的标尺光栅条方向伸长，并且沿测量轴方向以标尺间距PSF周期性地布置；照明源，包括输出光的光源和被配置为输入光并且将结构化照明沿着源光路径SOLP输出到标尺平面处的照明区域的结构化照明产生部分，其中结构化照明包括照明条纹图案，所述照明条纹图案包括沿测量轴方向是窄的并且沿着横向于测量轴方向定向的照明条纹方向伸长的条纹；以及光电检测器配置，包括N个空间相位检测器的集合，沿着横向于测量轴方向的检测到的条纹运动方向周期性地以检测器间距PD布置，其中，每个空间相位检测器被配置为提供各个空间相位检测器信号，并且至少大部分的各个空间相位检测器沿着测量轴方向在相对较长的尺寸上延伸并且沿着横向于测量轴的检测到的条纹运动方向相对较窄，并且N个空间相位检测器的集合沿着检测到的条纹运动方向在空间相位序列中布置；其中：所述标尺光栅被配置为在照明区域处输入照明条纹图案并且沿着标尺光路径SCLP输出在光电检测器配置处形成条纹图案的标尺光，所述条纹图案包括周期性高强度带和低强度带，所述周期性高强度带和低强度带沿着测量轴方向在相对较长的尺寸上延伸并且相对窄并且周期性地具有沿着横向于测量轴方向的检测到的条纹运动方向的检测到的条纹周期PDF；标尺光栅条方向相对于由源光路径SOLP和标尺光路径SCLP限定的读取头平面RHP定向在非零偏转角ψSC；所述结构化照明产生部分包括：第一照明源衍射光栅，包括第一照明源光栅条，第一照明源光栅条以第一索引间距P1周期性地布置在第一索引平面中，其中第一索引光栅条沿着测量轴方向是窄的，并且沿着横向于测量轴方向并且相对于读取头平面RHP旋转角ψ1的第一光栅条方向伸长；以及第二照明源衍射光栅，包括第二照明源光栅条，第二照明源光栅条以第二索引间距P2周期性地布置在与第一索引平面平行的第二索引平面中，其中第二索引光栅条沿着测量轴方向是窄的，并且沿着横向于测量轴方向并且相对于读取头平面RHP旋转角ψ2的第二索引光栅条方向伸长，；所述检测到的条纹周期PDF和横向于测量轴方向的检测到的条纹运动方向至少部分取决于非零偏转角ψSC；当标尺光栅沿测量轴方向位移时，高强度带和低强度带沿着横向于测量轴方向的检测到的条纹运动方向移动；以及所述光电检测器配置被配置为检测沿着横向于测量轴方向的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各个空间相位位移信号。