[发明专利]用于提供位移信号的抗污染和缺陷的旋转光学编码器构造

摘要

提供了一种用于提供位移信号的抗污染和缺陷的旋转光学编码器构造，其包括旋转标尺、照明源和光检测器构造。照明源构造为在第一照明区域处将准直光输出到标尺，该光随后在第二照明区域处输出至标尺，标尺从该第二照明区域输出形成检测器条纹图案的标尺光，该检测器条纹图案包括周期性的高强度带和低强度带，其沿旋转测量方向在相对较长的尺寸上延伸，并且沿横向于旋转测量方向的检测到的条纹运动方向相对较窄且呈周期性。随着标尺光栅沿旋转测量方向移位，高强度带和低强度带沿检测到的条纹运动方向移动。光检测器构造被构造为检测高强度带和低强度带的位移，并且提供指示该旋转标尺位移的相应的空间相位位移信号。

主权项

1.一种用于提供位移信号的抗污染和缺陷的旋转光学编码器构造，包括：旋转标尺，其绕旋转轴线沿旋转测量方向延伸，该旋转标尺包括旋转标尺光栅，该旋转标尺光栅包括沿旋转测量方向布置在旋转表面中的标尺光栅条，其中，标尺光栅条沿旋转测量方向较窄并沿横向于旋转测量方向的旋转标尺光栅条方向是细长的，并且沿旋转测量方向以标尺节距P_SF周期性地布置；照明源，其包括将被准直的光输出到旋转标尺上的第一照明区域的光源，该第一照明区域被构造为输入所述光并沿光路LP将结构化照明输出到旋转标尺上的第二照明区域，其中，结构化照明包括照明条纹图案，该照明条纹图案包括沿旋转测量方向较窄且沿横向于旋转测量方向取向的照明条纹方向细长的条纹；以及光检测器构造，其包括一组N个空间相位检测器，其沿横向于旋转测量方向的检测到的条纹运动方向以检测器节距PD周期性地布置，其中，每个空间相位检测器被构造为提供相应的空间相位检测器信号，并且至少大部分相应的空间相位检测器沿旋转测量方向在相对较长的尺寸上延伸，并沿横向于旋转测量方向的检测到的条纹运动方向相对较窄，并且所述组N个空间相位检测器沿检测到的条纹运动方向以空间相位序列布置；其中：该旋转标尺光栅被构造为在第二照明区域处输入照明条纹图案，并且输出在光检测器构造处形成条纹图案的标尺光，该条纹图案包括周期性的高强度带和低强度带，该高强度带和低强度带沿旋转测量方向在相对较长的尺寸上延伸，并沿横向于旋转测量方向的检测到的条纹运动方向相对较窄且以检测到的条纹周期PDF呈周期性；旋转标尺光栅条方向相对于旋转轴线以非零的偏转角ψ取向；检测到的条纹周期PDF和检测到的条纹运动方向横向于旋转测量方向，并且至少部分地依赖于非零的偏转角ψ；随着标尺光栅绕旋转轴线旋转，高强度带和低强度带沿横向于旋转测量方向的检测到的条纹运动方向移动；并且光检测器构造被构造为检测高强度带和低强度带沿横向于旋转测量方向的检测到的条纹运动方向的位移，并且提供指示该旋转标尺位移的相应的空间相位位移信号。