[发明专利]包括无源读头的光学编码器

权利要求书

1.一种光学编码器构造，其包括：

标尺光栅，其包括沿着测量轴方向延伸的周期光栅图案；

无源读头，其定位为紧邻所述标尺光栅，其中所述标尺光栅和所述无源读头之一可沿着所述测量轴方向相对于另一个移动到多个测量位置，所述无源读头包括标尺照明路径部分和测量光程部分；和

远程配套系统，其包括光源和感应部分，所述感应部分包括远程透镜部分和光电探测器装置，其中：

所述远程配套系统远程从所述无源读头配置以沿着第一路径输出源光到所述无源读头，所述无源读头被配置来输入所述源光并且从所述标尺照明路径部分输出标尺照明光到所述标尺光栅；

所述标尺光栅被配置来接收所述标尺照明光并且输出干涉光到所述无源读头，所述干涉光的空间相位取决于所述测量位置；

所述无源读头被配置成使得所述测量光程部分接收来自所述标尺光栅的所述干涉光，并且沿着第二路径输出包括多个对应强度区域的测量光到所述远程透镜部分，其中所述测量光程部分包括包括输入所述干涉光并且提供相应的对应强度区域的多个相径的相位信号部分，其中所述相径具有相应的相位偏移并且被构造成使得每个对应强度区域的强度与所述输入干涉光的所述空间相位和所述相应的相径的所述相位偏移相关；

所述远程透镜部分被配置来输入所述测量光并且提供所述多个对应强度区域的影像到所述光电探测器装置；且

所述光电探测器装置被构造来感应所述成像的多个对应强度区域中每个的强度并且根据所感应到的强度输出指示所述测量位置的多个信号。

2.根据权利要求1所述的光学编码器构造，其中所述相位信号部分包括光阻元件以一定间距配置成周期图案的空间滤波器，所述间距可操作用于对所述测量光进行空间滤波。

3.根据权利要求2所述的光学编码器构造，其中所述光阻元件的所述周期图案的至少一部分相对于所述测量光的所述周期图案旋转。

4.根据权利要求2所述的光学编码器构造，其中所述光阻元件具有相对于平行于所述测量轴的轴对称的V形。

5.根据权利要求2所述的光学编码器构造，其中所述无源读头包括基板且所述空间滤波器固定到所述基板且所述标尺照明光透射穿过所述基板。

6.根据权利要求5所述的光学编码器构造，其中所述标尺照明路径部分包括输入所述源光并且输出包括衍射级的标尺光的源光栅。

7.根据权利要求6所述的光学编码器构造，其中所述源光栅在所述基板上。

8.根据权利要求1所述的光学编码器构造，其中所述相位信号部分包括具有光栅元件以一定间距配置为周期图案的至少一个组合光栅，所述间距可操作用于输入来自所述标尺光栅的所述干涉光的光线并且沿着平行路径输出所述干涉光的各种不同衍射级的所述光线，使得所述平行光线干涉以提供从每个相径输出的相应强度区域。

9.根据权利要求8所述的光学编码器构造，其中所述无源读头包括基板且所述光栅元件固定到所述基板且所述标尺照明光透射穿过所述基板。

10.根据权利要求1所述的光学编码器构造，其中所述测量光程部分包括被定位来接收来自所述相位信号部分的光并且输出所述测量光的测量光散射元件。

11.根据权利要求10所述的光学编码器构造，其中所述测量光散射元件包括漫射体和磷光体颗粒层中的至少一个。

12.根据权利要求1所述的光学编码器构造，其中所述第二路径比所述无源读头与所述标尺光栅之间的间隔距离和所述无源读头的最大尺寸中至少一个更长。

13.根据权利要求12所述的光学编码器构造，其中所述第二路径比所述无源读头与所述标尺光栅之间的间隔距离和所述无源读头的所述最大尺寸中至少一个长至少五倍。

14.根据权利要求1所述的光学编码器构造，其中所述第二路径包括与围绕所述无源读头的外罩相关联的透明材料。

15.根据权利要求1所述的光学编码器构造，其中所述无源读头包括被构造来接收来自所述标尺光栅的所述干涉光的放大装置，其中所述干涉光包括具有第一间距的干涉条纹，并且所述放大装置还用于输出包括具有第二间距的干涉条纹的干涉光到所述测量光程部分的元件。