CN100487382C - 反射式光学编码器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射式光学编码器。在一种实施例中，光学编码器包括编码元件、光源和检测器阵列。编码元件在其上具有多个反射器；光源布置为对编码元件上包括反射器中的至少一个反射器的区域进行照明。检测器阵列包括至少一个检测器组，每个检测器组包括多个检测器元件。编码元件和检测器阵列可以沿位移方向相对于彼此运动，随着编码元件相对于检测器阵列运动，编码元件上的反射器对光源发射的光进行反射，从而产生在检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑。

Description

反射式光学编码器

技术领域

本发明涉及反射式光学编码器。

背景技术

可动部件的运动(例如可动部件的运动方向和速率)经常可以通过光学编码器来进行表征。对于绝对式光学编码器，即一开始已经被校准到已知位置的光学编码器，也可以用光学编码器来对可动部件的位置来进行表征。

尽管光学编码器可以采取各种形式，但是大多数都可以表征为线性的或旋转的。正如它们各自的名字所含之意，线性编码器用于提供线性运动的读数(有时是位置)，而旋转编码器用于提供旋转运动的读数(有时是位置)。

大多数光学编码器还可以表征为透射式或反射式。在透射式光学编码器中，光源和光检测器位于编码元件(例如码带或码盘)的相对侧。随着可动部件使编码元件运动，编码元件中的多个窗口使光检测器受到变化图样的光的照明，因此，这种图样可以与可动部件的运动关联起来。在反射式光学编码器中，光源和光检测器位于编码元件的同一侧。因此，随着可动部件使编码元件运动，编码元件中的多个反射器使光检测器受到变化图样的光的照明。

发明内容

在一个实施例中，光学编码器包括编码元件、光源和检测器阵列。编码元件在其上具有多个反射器；光源布置为对编码元件的包括反射器中的至少一个反射器的区域进行照明。检测器阵列包括至少一个检测器组，每个检测器组包括多个检测器元件。编码元件和检测器阵列可以沿位移方向相对于彼此运动，且随着编码元件相对于检测器阵列运动，编码元件上的反射器对光源发射的光进行反射，从而产生在检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑。

在另一个实施例中，光学编码器包括编码元件、光源、检测器阵列、以及第一加法器和第二加法器。编码元件在其上具有多个反射器；光源布置为对编码元件的包括反射器中的至少一个反射器的区域进行照明。检测器阵列包括至少一个检测器组，检测器组中的第一检测器组包括以相邻关系布置的第一检测器元件、第二检测器元件、第三检测器元件和第四检测器元件。编码元件和检测器阵列可以沿位移方向相对于彼此运动，随着编码元件相对于检测器阵列运动，编码元件上的反射器对光源发射的光进行反射，从而产生在检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑。第一加法器与第一检测器元件和第三检测器元件可操作地相关联，以从第一检测器元件产生的输出信号中减去第三检测器元件产生的输出信号，从而产生第一输出。第二加法器与第二检测器元件和第四检测器元件可操作地相关联，以从第二检测器元件产生的输出信号中减去第四检测器元件产生的输出信号，从而产生第二输出。

在另一个实施例中，一种方法包括1)提供其上具有多个反射器的编码元件；2)将光源布置在编码元件的一侧上，该光源产生对编码元件的包括反射器中至少一个反射器的区域进行照明的光束；以及3)将检测器阵列布置在编码元件的与光源相同的一侧上。检测器阵列包括至少一个检测器组；每个检测器组包括至少四个检测器元件。检测器阵列可以沿位移方向相对于编码元件运动，且随着编码元件相对于检测器阵列运动，编码元件上的反射器产生在检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑。本方法还包括将来自检测器阵列的至少第一对非相邻检测器元件的输出信号进行合并，从而产生第一准正弦信号。

还公开了其他的实施例。

附图说明

附图中示出了本发明的说明性和示例性实施例，其中：

图1是第一示例性光学编码器的立体图，其中编码器具有包括单个检测器组的检测器阵列；

图2是可以与图1的光学编码器一起使用的码带的俯视图；

图3是可以与图1的光学编码器一起使用的码轮的俯视图；

图4是图1所示检测器阵列的示意图，示出了其各个单独检测器元件是如何连接到一对加法器的；

图5是图1所示检测器阵列的检测器元件产生的输出信号的示意图，横坐标表示光斑沿检测器阵列的运动，纵坐标表示各个检测器元件和加法器的输出；

图6(a)是图1的光斑沿位移方向的路径示意图，该位移方向基本平行于检测器阵列的宽度方向；

图6(b)是图1的光斑沿位移方向的路径示意图，该位移方向相对于检测器阵列的宽度方向倾斜；

图7是光学编码器的另一个实施例的立体图，其中编码器具有包括两个检测器组的检测器阵列；

图8是图7所示检测器阵列的示意图，示出了其各个单独检测器元件是如何连接到一对加法器的；且

图9图示了图1或图7所示反射器的示例性可选表面轮廓。

具体实施方式

图1示出了一种示例性光学编码器10，它包括光源12、检测器阵列13和编码元件20。光源12可以包括适于产生光56的各种光源中的任何光源，所述光56可以由形成检测器阵列13的检测器元件16检测。通常，优选的但不是限制性的，光源12产生光56的准直或基本准直的光束62。这样的准直光束62可以由光源12产生，也可以借助于独立的准直透镜66来形成。

例如，在一种实施例中，光源12包括发光二极管64。在某些情况下，发光二极管64可以设有集成准直透镜(未示出)。

光源12可以安装在框架或外壳(未示出)上，所述框架或外壳适于使光源12维持与编码元件20相互隔开的关系。尽管示出的光源12是相对于编码元件20以某个角度安装的，但是光源12也可以平行于编码元件20安装。在后一种情况下，优选为使光源12和/或集成的或独立的准直透镜66可以将光56准直成以某个角度(α)照射编码元件20的光束62。由于本领域的普通技术人员熟悉本文的教导之后可以容易地提供光源12的各种安装结构，所以此处不再对光源12的安装结构进行更详细说明。

检测器阵列13也以与编码元件20间隔开的关系布置在编码元件20的与光源12相同的一侧上，并包括至少一个检测器组14。例如，图1示出的检测器阵列13包括单个检测器组14。但是，还可以设置附加的检测器组，本说明书中将会更详细地对此进行说明。

无论检测器阵列13中检测器组14的数目如何，每个检测器组14包括多个单独的检测器元件16，这些检测器元件沿检测器阵列13的宽度方向18以并排相邻的关系布置。参见图1，例如，检测器组14包括四(4)个单独的检测器元件16：第一检测器元件32，第二检测元件34，第三检测器元件36和第四检测器元件38。但是，在可选实施例中，检测器组14可以包括多于四(4)个单独的检测器元件16。检测器组14中的这些检测器元件32、34、36和38一起界定了检测器组14的宽度28。

单独的检测器元件16(例如第一、第二、第三和第四检测器元件32、34、36和38)可以包括适于对光源12产生的光56进行检测的较宽范围的器件中的任何器件。但是，例如，在一个实施例中，形成检测器组14的各个单独检测器元件16包括光电二极管。

各个单独检测器元件16可以安装到下述多种结构中的任何结构(例如印刷电路板68)，所述结构适于将各个检测器元件16保持在沿宽度方向18上的适当位置以形成检测器组14。或者，也可以采用其他可能的安装结构，如对于熟悉本文教导之后的本领域技术人员将变得显而易见的那些。

应当明白，在图1所示的实施例中，其中检测器阵列13包括单个检测器组14，所以检测器阵列13的宽度29与检测器组14的宽度28一样。但是，如果检测器阵列13包括多于一个检测器组14，情况就不是这样。例如，下面会参考图7所示光学编码器110的实施例进行说明，如果检测器阵列113包括两个检测器阵列114，则检测器阵列113的宽度129是检测器组114的宽度128的两倍。在某些情况下，如本说明书下文中会进行讨论的，检测器阵列13的宽度29可以用于确定编码元件20上反射器22的尺度和间距。

编码元件20和检测器阵列13安装为可以彼此相对运动(例如沿位移方向24)的关系。编码元件20的面对光源12和检测器阵列13的一侧设有多个反射器22，这些反射器布置为随着编码元件20相对于检测器阵列13的运动，将光源12产生的光56中的一些反射到检测器阵列13上。如图1所示，反射光80以多个光斑58的形式照明检测器阵列13，各个光斑响应于编码元件20的运动而在检测器阵列13上行进。

在一种结构中，编码元件20可以安装到可动部件(未示出)，光源12和检测器阵列13可以固定在静止位置。在另一种结构中，编码元件20可以固定，而将光源12和检测器阵列13安装在可动部件上。无论采用那种具体结构，光学编码器10都将对编码元件20与检测器阵列13之间的相对运动进行检测。

取决于应用情况，编码元件20可以采用较宽范围的形式或构造中的任何形式或构造。例如，如果光学编码器10用作线性编码器，则如图2最佳地示出的，编码元件20可以采用大体上细长的带状元件74的形式或构造，而各个反射器22沿直线布置。或者，如果光学编码器10用作旋转编码器，则参见图3，编码元件20可以采用盘状元件或“轮”70的形式或结构，各个反射器22以大体上环形的方式围绕盘70的周边布置。因此，此处所用的术语“编码元件”不应认为受限于任何具体形式或构造的编码元件，而是可以广义地解释为包括线性码带、圆形码“轮”或具体应用所需或期望的任何其他编码元件形式或构造。

如前所述，编码元件20设有多个反射器22。反射器22可以包括多种多样形状中的任何形状。如下面将在本说明书中更详细地说明的，圆形或椭圆形可以使光学编码器10能够产生一个或多个准正弦波形(例如分别来自加法器40和42的输出信号52和54)。取决于光源12所发射的光56的方向和周界，圆形反射器有时使加法器40和42可以产生与真正的正弦波形匹配得最接近的输出52和54。但是，在与位移方向24垂直的方向78上形成椭圆的反射器可以有利于提供更高质量的光以便检测器阵列13感知(同时仍然使加法器40和42能够产生准正弦波形)。还存在为检测器阵列13提供更高质量的光的其他方式。例如，编码元件20可以设有两组或更多组的反射器组，其中的一组的反射器组沿方向78对准(例如，每个反射器22可以由沿方向78对准的一对反射器代替)。可选地或者附加地，反射器22可以成形为捕捉更多的光。图9中示出了一种这样的形状200。如其所示，反射器的形状200趋于将光56的较宽的光束进行聚焦，从而使与仅具有平表面的反射器(在任何给定时间都会有许多光线56散失，参见图1)相比，有更大数量的反射光线202形成光斑58。

尽管反射器22可以有各种各样的形状，但是对于本说明书的其他部分，反射器22将假定为平的和圆的。

当每个反射器22都与光源12产生的光束62对准时，反射器22可以反射光80的窄光束72，如图1最佳地示出。窄光束72使得在检测器阵列13上形成光斑58，参见图4和图5。编码元件20上反射器22的尺寸和形状界定了窄光束72的尺寸和形状，从而界定了光斑58的尺寸和形状。如果光源12和透镜80产生的光束62是基本准直的，则光斑58的尺寸和形状大致等于反射器22的尺寸和形状。例如，如果反射器是圆形或椭圆形，则光斑58也应当是圆形或椭圆形。但是，如果光源12产生的光束不是准直的(例如，如果没有透镜80，并且光束62包括发散光线)，则反射器22的尺寸和形状可能不同于(例如小于)光斑58的尺寸和形状。

为了提供适量的空间滤波，光斑58在位移方向24上的尺度26优选为小于检测器组14的宽度28，但是大于单个检测器元件16的宽度76。更优选地，光斑58在位移方向24上的尺度是检测器组14的宽度28的约40％到约80％。

除了光斑58的尺度之外，相继的光斑之间的间距优选地调整为使得在任何给定时间，都只有单个光斑58照明检测器阵列13。但是，应当总有至少一个光斑58照明检测器阵列13。为了消除当编码元件20运动但没有光斑58在检测器阵列上运动时运动检测的“间隙”，有时可能希望允许有多于一个光斑58在同一时刻照明检测器阵列13。但是，在这些情况下，优选为将多个光斑保持为“大约一个”光斑58。此处所称的“大约一个”光斑定义为小于或等于一个半(1 1/2)光斑58。

为了对照明检测器阵列13的光斑58的尺寸和间距进行调节，对于给定的光源12和检测器阵列13，可以调节光源12、检测器阵列13和编码元件20的位置(即间距)。另外，还可以调整编码元件20中反射器22的尺寸26和间距30。如果光束62是准直光束，则在光斑58的尺寸和间距约等于编码元件20上反射器22的尺寸26和间距30的情况下，对光源12、检测器阵列13和编码元件20的位置(即间距)可以不那么苛刻。

现在主要参考图4和图5，光学编码器10还可以包括第一加法器40和第二加法器42，它们连接到形成检测器阵列13的各个单独检测器元件16，使得这些单独的检测器元件16“相互交叉”。即，这些检测器元件16中的交错的检测器元件可以连接到加法器40和42中不同的一个加法器。由此，编码元件20和检测器阵列13形成“空间滤波器”。同样，如果编码元件20上的反射器22是圆形或椭圆形，则加法器40、42的输出52、54将包括准正弦波形，如图5最佳所示。

更具体地说，第一加法器40可操作地连接到第一检测器元件32和第三检测器元件36，而第二加法器42可操作地连接到第二检测器元件34和第四检测器元件38。第一加法器40通过从第一检测器元件32的输出信号44中减去第三检测器元件36的输出信号48，来对第一检测器元件32和第三检测器元件36的输出信号进行合并。参见图5，第一加法器40得到的输出信号52包括准正弦波形。

第二加法器42通过从第二检测器元件34的输出信号46中减去第四检测器元件38的输出信号50，来对第二检测器元件34和第四检测器元件38的输出信号进行合并。同样如图5最佳地示出的，第二加法器42得到的输出信号54包括准正弦波形。

处理系统60可以连接到第一和第二加法器40和42，使处理系统60对第一和第二加法器40、42产生的输出信号52和54作出响应。然后，处理系统60可以进行操作，对来自第一和第二加法器40、42的输出信号52和54进行分析，以便得到与编码元件20与检测器阵列13之间的相对运动有关的信息。例如，处理系统60可以通过对来自第一加法器40的输出信号52或来自第二加法器42的输出信号54的准正弦波形的频率进行测量，来确定编码元件20与检测器阵列13之间运动的速度(即速率)。处理系统60还可以用于，例如通过对输出信号52和54的准正弦波形之间的相位差或相移进行测量，来确定编码元件20与检测器阵列13之间运动的方向。当然，处理系统60还可以用于通过例如对输出信号52和54进行积分和微分来确定编码元件20与检测器阵列13之间相对运动的其他方面。

例如，在一个实施例中，处理系统60可以包括一般意义上的可编程计算机(例如PC)，该计算机被编程为检测准正弦波形的频率及其相位差，从而进行期望的计算并产生期望的输出数据。或者，处理系统60可以包括专用集成电路(ASIC)。

光学编码器10可以如下操作以检测编码元件20与检测器阵列13之间的相对运动。例如，在编码元件20安装在可动部件(未示出)而检测器阵列13保持静止这样的结构中，来自光源12的光56会从设在编码元件20上的反射器22反射，然后在光斑58处照明检测器阵列13。在一个实施例中，光斑58的尺寸与设在编码元件20上的反射器22的尺寸基本一样。编码元件20与检测器阵列13之间的相对运动使光斑58在检测器阵列13的各个检测器元件32、34、36和38上运动或扫描。参见图5。

随着光斑58照明每个检测器元件32、34、36和38，被照明的一个检测器元件(或多个元件)产生与入射到其上的光的数量相关的输出信号。例如，参考图5，光斑58在组成检测器阵列13的每个相继的检测器元件32、34、36、38上的运动使得每个检测器32、34、36和38产生具有准正弦脉冲的输出信号。更具体地说，第一、第二、第三和第四检测器元件32、34、36和38产生包括准正弦脉冲的相应输出信号44、46、48和50，每个脉冲以与光斑58在检测器阵列13上的运动相对应的方式产生偏移(即，时间延迟)。

各个检测器元件32、34、36和38输出的准正弦脉冲由第一和第二加法器40和42组合，产生对应于输出信号52和54的准正弦波形。更具体地说，第一加法器40从第一输出信号44中减去第三输出信号48以产生准正弦输出信号52(即“I”信道)，而第二加法器42从第二输出信号46中减去第四输出信号50以产生准正弦输出信号54(即“Q”信道)。

然后，可以用处理系统60对来自第一和第二加法器40和42的输出信号52和54进行分析，以得到跟编码元件20与检测器阵列13的相对运动相关的信息。例如，可以由处理系统60根据来自第一和第二加法器40和42之一的输出信号(例如52或54)的频率，确定编码元件20与检测器阵列13之间的相对速度或速率。即，与第一加法器40的输出信号52对应的准正弦波形的频率跟编码元件20与检测器阵列13之间的相对速度相关。同样，与第二加法器42的输出信号54对应的准正弦波形的频率也跟编码元件20与检测器阵列13之间的相对速度相关。因此，通过对第一加法器40的输出信号52、第二加法器42的输出信号54或其各种组合的频率进行测量，可以进行对速度或速率的确定。

根据第一和第二加法器40和42的准正弦波形52和54之间的相位关系或相位差，可以确定编码元件20相对于检测器阵列13的运动方向。更具体地说，在此处所示并说明的实施例中，“I”信道和“Q”信道有90°的异相。因此，如果“I”信道领先“Q”信道90°，则检测器阵列13与编码元件20之间的相对运动沿着第一方向。如果“I”信道落后于“Q”信道90°，则检测器阵列13与编码元件20之间的相对运动沿着与第一方向相反的方向。另外，通过对加法器40和42产生的输出信号52和54进行积分或微分，还可以确定编码元件20与检测器阵列13之间相对运动的其他信息。

如上所述，检测器阵列13可以包括多于一个的单独检测器组14。提供更多的检测器组14可以容许设在编码元件20中的相邻反射器22之间有更大的间距，这在某些情况下是有利的。现在参考图7和图8，光学编码器的第二实施例110包括位于编码元件120一侧上的光源112和检测器阵列113。本实施例中的检测器阵列113包括两个检测器组114，每个检测器组包括四(4)个单独的检测器元件116。与编码元件20一样，编码元件120设有多个反射器122。

当光源112照明编码元件112时，一个或多个光斑158照明检测器阵列113。为了提供适量的空间滤波，光斑158在位移方向124上的尺度优选为小于一个检测器组114的宽度128，但大于单个检测器元件116的宽度。更优选地，光斑158在位移方向124上的尺度是一个检测器组114的宽度128的约40％到约80％。

除了光斑158的尺寸之外，相继的光斑之间的间距优选地调节为使得在任何给定时间，都只有单个光斑158照明检测器阵列113。但是，应当总有至少一个光斑158照明检测器阵列113。为了消除当编码元件120运动但没有光斑158在检测器阵列上运动时运动检测的“间隙”，有时可能希望允许有多于一个光斑158在同一时刻照明检测器阵列113。但是，在这些情况下，优选为将多个光斑保持为“大约一个”光斑158。此处所称的“大约一个”光斑定义为小于或等于一个半(1 1/2)光斑158。

为了对照明检测器阵列113的光斑158的尺寸和间距进行调节，对于给定的光源112和检测器阵列113，可以调节光源112、检测器阵列113和编码元件120的位置(即间距)。另外，还可以调节编码元件120中反射器122的尺寸126和间距130。如果光源112是准直光源(或者导向到准直透镜166)，则在光斑158的尺寸和间距约等于编码元件120上反射器122的尺寸126和间距130的情况下，对光源112、检测器阵列113和编码元件120的位置(即间距)可以不那么苛刻。

现在主要参考图8，检测器阵列113包括总共八个单独的检测器元件116：一起形成第一检测器组114的各个第一检测器元件132、第二检测器元件134、第三检测器元件136和第四检测器元件138，以及一起形成第二检测器组114的各个第五检测器元件132′、第六检测器元件134′、第七检测器元件136′和第八检测器元件138′。各个检测器元件116也是“相互交叉”的。更具体地说，第一和第五检测器元件132、132′连接在一起，并连接到第一加法器140。第三和第七检测器元件136、136′连接在一起，并连接到第一加法器140。第一加法器140以对于第一实施例10的加法器40已经说明过的方式对来这些检测器的信号进行合并。即，第一加法器140从第一和第五检测器元件132、132′的合并信号中减去第三和第七检测器元件136、136′的合并信号，从而产生准正弦输出信号152。

第二和第六检测器元件134、134′连接在一起，并连接到第二加法器142。第四和第八检测器元件138、138′以图8所示方式连接在一起，并连接到第二加法器142。第二加法器142以对于第一实施例10的加法器42已经说明过的方式对来自这些检测器的信号进行合并。即，第二加法器142从第二和第六检测器元件134、134′的合并信号中减去第四和第八检测器元件138、138′的合并信号，从而产生准正弦输出信号154。

可操作地连接到第一和第二加法器140和142的处理系统160以已说明的方式对第一和第二准正弦信号152和154进行处理，从而产生与编码元件120和检测器阵列113的相对运动相关的信息。

在大多数应用中，光学编码器10和110可以用来产生准正弦输出信号而无需使用分离的调制盘。分离的调制盘除了增加编码器的元件数量外，还难于正确对准。另外，由检测器阵列与编码元件20和120上的反射器组合的形成空间滤波器与传统的编码器设计相比提高了分辨率。编码元件20和120以及光学编码器10和110的空间滤波器还使光学编码器10和110能够对编码元件20和120与检测器阵列13和113的未对准的容许程度更好。例如，参考图6(a)和图6(b)，通常希望位移方向24与检测器阵列13的宽度方向18大体平行，如图6(a)最佳所示。但是，本发明的光学编码器10即使在位移方向24′不平行的情况下(即，即使位移方向24′相对于检测器阵列13的宽度方向18翘起或倾斜某个角度Θ)，也可以提供令人满意的操作。这种不平行的对准可能是生产或操作期间发生的积累公差或其他未对准引起的结果。

Claims (23)

1.一种光学编码器，包括：

编码元件，其上具有多个反射器；

光源，布置为对所述编码元件的包括所述反射器中的至少一个反射器的区域进行照明；以及

检测器阵列，包括至少一个检测器组，所述至少一个检测器组中的每个组包括多个检测器元件，所述编码元件和所述检测器阵列可以沿位移方向相对于彼此运动；

其中，随着所述编码元件相对于所述检测器阵列运动，所述编码元件上的所述反射器对所述光源发射的光进行反射，从而产生在所述检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑，

其中，所述光源、所述检测器阵列和所述编码元件的位置以及所述编码元件上所述反射器的尺度，被设定为使得所述光斑沿所述位移方向的尺度小于所述检测器组之一的宽度，但是大于所述检测器元件之一的宽度。

2.根据权利要求1所述的光学编码器，其中所述反射器是圆形或椭圆形的。

3.根据权利要求1所述的光学编码器，其中所述光源、所述检测器阵列和所述编码元件的位置以及所述编码元件上所述反射器的间距，被设定为使得在同一时刻有大约一个光斑照明所述检测器阵列。

4.根据权利要求1所述的光学编码器，其中所述光源、所述检测器阵列和所述编码元件的位置以及所述编码元件上所述反射器的间距，被设定为使得在同一时刻只有一个光斑照明所述检测器阵列。

5.根据权利要求1所述的光学编码器，其中所述光源、所述检测器阵列和所述编码元件的位置以及所述编码元件上所述反射器的尺度，被设定为使得所述光斑沿所述位移方向的尺度在所述检测器组之一的宽度的约40％到约80％的范围内。

6.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，

所述光源是准直光源；且

所述编码元件上的每个所述反射器沿所述位移方向的尺度小于所述检测器组之一的宽度，但大于所述检测器元件之一的宽度。

7.根据权利要求6所述的光学编码器，其中，所述编码元件上的每个所述反射器与相邻的反射器分开的距离约等于所述检测器阵列的宽度。

8.根据权利要求1所述的光学编码器，其中，

所述光源是准直光源；且

所述编码元件上的每个所述反射器沿所述位移方向的尺度在所述检测器组之一的宽度的约40％到约80％的范围内。

9.根据权利要求1所述的光学编码器，其中所述光源包括发光二极管。

10.根据权利要求1所述的光学编码器，其中每个所述检测器元件包括光电二极管。

11.根据权利要求1所述的光学编码器，其中所述至少一个检测器组包括第一检测器组，所述第一检测器组包括以相邻关系布置的第一检测器元件、第二检测器元件、第三检测器元件和第四检测器元件；所述光学编码器还包括：

第一加法器，与所述第一检测器元件和所述第三检测器元件可操作地相关联，以从所述第一检测器元件产生的输出信号中减去所述第三检测器元件产生的输出信号，从而产生第一输出；以及

第二加法器，与所述第二检测器元件和所述第四检测器元件可操作地相关联，以从所述第二检测器元件产生的输出信号中减去所述第四检测器元件产生的输出信号，从而产生第二输出。

12.根据权利要求11所述的光学编码器，其中：

所述至少一个检测器组还包括第二检测器组，所述第二检测器组包括与所述第一检测器组中的检测器元件相邻布置的第五检测器元件、第六检测器元件、第七检测器元件和第八检测器元件；

所述第一加法器将所述第五检测器元件产生的输出信号减去所述第七检测器元件产生的输出信号加到其输出；

所述第二加法器将所述第六检测器元件产生的输出信号减去所述第八检测器元件产生的输出信号加到其输出。

13.根据权利要求11所述的光学编码器，还包括与所述第一加法器和所述第二加法器可操作地相关联的处理系统，所述处理系统根据来自所述第一加法器和所述第二加法器之一的输出信号的频率，来确定所述编码元件与所述检测器阵列之间相对运动的速度。

14.根据权利要求11所述的光学编码器，还包括与所述第一加法器和所述第二加法器可操作地相关联的处理系统，所述处理系统根据所述第一加法器和所述第二加法器各自的所述第一输出和所述第二输出之间的相位差，来确定所述编码元件与所述检测器阵列之间相对运动的方向。

15.根据权利要求1所述的光学编码器，其中所述编码元件包括细长形元件，且其中所述编码元件上的所述多个反射器沿直线布置。

16.根据权利要求1所述的光学编码器，其中所述编码元件包括盘状元件，且其中所述编码元件上的所述多个反射器围绕所述盘状元件的周边布置。

17.一种方法，包括：

提供其上具有多个反射器的编码元件；

将光源布置在所述编码元件的一侧上，所述光源产生对所述编码元件的包括所述反射器中的至少一个反射器的区域进行照明的光束；

将检测器阵列布置在所述编码元件的与所述光源相同的一侧上，所述检测器阵列包括至少一个检测器组，每个检测器组包括至少四个检测器元件，所述检测器阵列可以沿位移方向相对于所述编码元件运动；其中随着所述编码元件相对于所述检测器阵列运动，所述编码元件上的所述反射器产生在所述检测器阵列上行进的圆形或椭圆形光斑；以及

将来自所述检测器阵列的至少第一对非相邻检测器元件的输出信号进行合并，从而产生第一准正弦信号，

其中，所述光源、所述编码元件和所述检测器阵列的位置以及所述编码元件上所述反射器的尺寸和间距，被设定为使得所述编码元件上的所述反射器在所述检测器阵列上产生如下光斑，所述光斑1)沿所述位移方向的尺度小于所述检测器组之一的宽度，但大于所述检测器元件之一的宽度，2)与相邻光斑分开的距离约等于所述检测器阵列的宽度。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述编码元件设有圆形或椭圆形的反射器。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括，根据所述第一准正弦信号的频率，来确定所述编码元件与所述检测器阵列之间相对运动的速度。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，将来自至少所述第一对非相邻检测器元件的输出信号进行合并的步骤包括将所述输出信号相减。

21.根据权利要求17所述的方法，还包括，将来自至少第二对非相邻检测器元件的输出信号进行合并以产生第二准正弦信号，所述第二对非相邻检测器元件与所述第一对非相邻检测器元件相互交叉。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括，根据所述第一准正弦信号与所述第二准正弦信号之间的相位差，来确定所述编码元件与所述检测器阵列之间相对运动的方向。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，将来自至少所述第二对非相邻检测器元件的输出信号进行合并的步骤包括将所述输出信号相减。

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