[发明专利]光编码器和光编码器的计算方法

权利要求书

1.一种光编码器，包括：

标尺，其具有沿着测量方向设置的周期性标尺图案；

头部，其面向所述标尺并沿着所述测量方向相对于所述标尺位移，所述头部包括：

光源，其向所述标尺发射光；

图像捕获器，其捕获经由所述标尺到达的、来自所述光源的光的图像；和

透镜阵列，其布置在所述标尺和所述图像捕获器之间，所述透镜阵列包括：

第一透镜，其在所述图像捕获器上形成经由所述标尺图案到达的图像；和

第二透镜，其沿着所述测量方向平行于所述第一透镜排列，并且在所述图像捕获器上形成经由所述标尺图案到达的图像，和

计算器，其计算基于所述标尺和所述头部之间的相对位移的信号，所述计算器包括处理器和存储可执行指令集的存储器，其中在所述处理器执行所述可执行指令时，所述计算器作为以下各项进行操作：

信号生成器，其从所述图像捕获器捕获的由所述第一透镜形成的图像和由所述第二透镜形成的图像来生成相应的正弦波信号；

分析区域提取器，其从由所述第一透镜形成的图像的正弦波信号中提取至少一个周期的正弦波信号，以用作第一分析区域，并且从由所述第二透镜形成的图像的正弦波信号中提取与所述第一分析区域的周期数相同的周期数的正弦波信号，以用作第二分析区域；

信号组合器，其基于作为从所述第一分析区域的第一端到所述第二分析区域的第一端的距离的区域间距离，使用所述第二分析区域的正弦波信号来生成延伸到所述第一分析区域的第一端的正弦波信号，使得生成的正弦波信号与所述第一分析区域的正弦波信号重叠，并且将第一分析区域的正弦波信号与基于第二分析区域的正弦波信号的所述生成的正弦波信号进行组合；和

位移量计算器，其基于由所述信号组合器组合的正弦波信号来计算所述标尺和所述头部之间的相对位移量。

2.根据权利要求1所述的光编码器，其中：

所述图像捕获器包括以放置间距p沿着所述测量方向平行排列的光接收器，

所述分析区域提取器以一个周期Λ乘以整数Q的方式，从由所述第一透镜形成的图像的正弦波信号和由所述第二透镜形成的图像的正弦波信号中提取所述第一分析区域和所述第二分析区域，并且

所述光接收器被平行排列为整数q的倍数，使得所述光接收器被一个周期Λ和所述放置间距p可整除。

3.根据权利要求2所述的光编码器，其中，当所述第一分析区域的第一端上的点被定义为n＝1，所述第一分析区域的第二端上的点被定义为n＝m，所述第二分析区域的第一端上的点被定义为n＝m+1，所述第二分析区域的第二端上的点被定义为n＝N，第n个点的信号强度被定义为yn，被包含在所述第一分析区域和所述第二分析区域中的一个周期被定义为Λ，所述区域间距离被定义为d，所述光接收器的放置间距被定义为p，并且相位被定义为Φ时，所述信号组合器和所述位移量计算器使用公式(1)来组合所述信号，

并且计算所述标尺和所述头部之间的相对位移量。

4.一种光编码器的计算方法，所述光编码器包括具有沿着测量方向设置的周期性标尺图案的标尺、面向所述标尺并沿着所述测量方向相对于所述标尺位移的头部，所述头部包括向所述标尺发射光的光源、捕获经由所述标尺到达的来自所述光源的光的图像的图像捕获器、以及布置在所述标尺和所述图像捕获器之间的透镜阵列，其中，所述透镜阵列包括第一透镜和第二透镜，其中，所述第一透镜在所述图像捕获器上形成经由所述标尺图案到达的图像，并且所述第二透镜沿着所述测量方向平行于所述第一透镜排列，并且在所述图像捕获器上形成经由所述标尺图案到达的图像，所述方法包括：

从所述图像捕获器捕获的由所述第一透镜形成的图像和由所述第二透镜形成的图像来生成相应的正弦波信号；

从由所述第一透镜形成的图像的正弦波信号中提取至少一个周期的正弦波信号，以用作第一分析区域，

从由所述第二透镜形成的图像的正弦波信号中提取与所述第一分析区域的周期数相同的周期数的正弦波信号，以用作第二分析区域；

基于作为从所述第一分析区域的第一端到所述第二分析区域的第一端的距离的区域间距离，使用所述第二分析区域的正弦波信号来生成延伸到所述第一分析区域的第一端的正弦波信号，使得生成的正弦波信号与所述第一分析区域的正弦波信号重叠；

将所述第一分析区域的正弦波信号与基于第二分析区域的正弦波信号的所述生成的正弦波信号进行组合；以及

基于所述组合的正弦波信号来计算所述标尺和所述头部之间的相对位移量。