光編碼器的照射部分的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]總體上，本申請(qǐng)涉及精確測(cè)量?jī)x器，更具體地，本申請(qǐng)涉及光位移編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]各種光位移編碼器已為人們所熟悉，它們使用了具有光設(shè)置的讀寫(xiě)頭，所述光設(shè)置把刻度圖案成像于讀寫(xiě)頭中的光檢測(cè)器設(shè)置?？潭葓D案的圖像與刻度構(gòu)件串聯(lián)位移，并且使用光檢測(cè)器設(shè)置檢測(cè)所位移的刻度圖案圖像的移動(dòng)或位置。為了檢測(cè)包含刻度光柵的刻度構(gòu)件的位移，光編碼器可以利用自成像設(shè)置。Cowley, J.M.和A.F.Moodie的論文“Fourier Images: 1-The Point Source”(1957 年，Proc.Phys.Soc.B, 70，486)中描述了自成像圖像(也稱為T(mén)albot圖像)的基本原理，將這一論文的全部?jī)?nèi)容并入此處，以作參考。專利號(hào)為7，608，813的美國(guó)專利(’813專利)中公開(kāi)了利用自成像的示范性光編碼器，將全部?jī)?nèi)容并入此處，以作參考。類似的編碼器可能會(huì)利用根據(jù)Lau效應(yīng)原理、按2或3個(gè)光柵編碼器設(shè)置生成的自成像圖像。Crespo等人的論文“Optical Encoder Based on theLau Effect”(2000年3月，Opt.Eng.39(3)，817-824)中公開(kāi)了一個(gè)實(shí)例。其它的光編碼器可能會(huì)利用moir6成像技術(shù)。申請(qǐng)?zhí)枮閁S20130161499A1的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)了利用moire成像技術(shù)的示范性光編碼器，將這一專利的全部?jī)?nèi)容并入此處，以作參考。
[0003]諸如’813專利中所公開(kāi)的典型的編碼器配置依賴于具有固定節(jié)距的照射光柵，因而不能夠針對(duì)照射光柵不同節(jié)距利用可互換照射部分部件。在各種編碼器配置中，人們希望提供一種能夠以高性價(jià)比制造的、并且具有簡(jiǎn)單和可交換部件的緊致的讀寫(xiě)頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]公開(kāi)了一種光編碼器的照射部分。所述光編碼器包含照射部分、沿測(cè)量軸方向延伸以及被配置為從照射部分接收光的刻度光柵、以及被配置為從刻度光柵接收光的檢測(cè)器配置。所述照射部分包含可尋址光源陣列?？蓪ぶ饭庠搓嚵邪販y(cè)量軸方向設(shè)置的各個(gè)(individual)源?？蓪ぶ饭庠搓嚵信渲脼樘峁└鱾€(gè)源的至少第一和第二可尋址集合。
[0005]在各種實(shí)施例中，提供了用于提供第一和第二光位置編碼器的方法。所述方法包含:提供第一光編碼器，其包含沿測(cè)量軸方向延伸的第一刻度光柵、檢測(cè)器配置、以及第一照射部分配置的第一實(shí)例，所述第一實(shí)例包含可尋址光源陣列，可尋址光源陣列包含沿測(cè)量軸方向設(shè)置的各個(gè)源，并且將可尋址光源陣列配置為至少提供各個(gè)源的第一可尋址集合和第二可尋址集合；提供第二光編碼器，其包含與第一刻度光柵不同的第二刻度光柵、檢測(cè)器配置、以及第一照射部分配置的第二實(shí)例；并且使用第一光編碼器中各個(gè)源的第一可尋址集合操作第一照射部分配置的第一實(shí)例以照射第一刻度光柵，以及使用第二光編碼器中各個(gè)源的第二可尋址集合操作第一照射部分配置的第二實(shí)例以照射第二刻度光柵。
[0006]在各種實(shí)施例中，提供了操作光位置編碼器的方法。所述方法包含:提供光編碼器，所述光編碼器包含沿測(cè)量軸方向延伸的刻度光柵、檢測(cè)器配置、以及包含可尋址光源陣列的照射部分，其中，所述可尋址光源陣列包含沿測(cè)量軸方向設(shè)置的各個(gè)源，并且將其配置為至少提供各個(gè)源的第一可尋址集合和第二可尋址集合；以及使用包括不足整個(gè)可尋址光源陣列的各個(gè)源的操作集合來(lái)操作照射部分，以照射刻度光柵。
【附圖說(shuō)明】
[0007]當(dāng)與附圖相結(jié)合時(shí)，通過(guò)參照以下的詳細(xì)描述，上述各方面以及諸多伴隨優(yōu)點(diǎn)將變得更加易于察覺(jué)，因?yàn)閷⒛軐?duì)它們更好地加以理解，其中:
[0008]圖1為現(xiàn)有技術(shù)光自成像編碼器配置的部分示意性分解圖；
[0009]圖2為光自成像編碼器配置的部分示意性分解圖；
[0010]圖3A?3C為光編碼器的照射部分的實(shí)施例的圖；
[0011]圖4為光編碼器的照射部分的實(shí)施例的圖；
[0012]圖5為光編碼器的照射部分的實(shí)施例的圖；
[0013]圖6A?6C為光編碼器的照射部分的實(shí)施例的圖；
[0014]圖7為用于操作光編碼器的方法的流程圖；以及
[0015]圖8為用于操作光編碼器的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的光自成像編碼器配置100的部分示意性分解圖。編碼器配置100的某些方面類似于’ 813專利中所描述的編碼器配置，并且可以用類推法加以了解。如圖1中所示，編碼器配置100包括刻度光柵110、照射部分160以及檢測(cè)器配置125。照射部分160包含光源130、透鏡140以及照射光柵150。把刻度光柵110與照射部分160分隔一段源間隙距離Zs。把檢測(cè)器配置125與刻度光柵110分隔一段距離Zi。在某些實(shí)施例中，光源130為L(zhǎng)ED。
[0017]根據(jù)此處所使用的約定，圖1描述了正交的X、Y、以及Z方向。X和Y方向平行于刻度光柵110的平面，其中，X方向平行于預(yù)期的測(cè)量軸方向MA 82(例如，垂直于刻度光柵110的拉長(zhǎng)的圖案元件)。Z方向?yàn)榭潭裙鈻?10的平面的法向。
[0018]在操作中，在足以照射刻度光柵110的光束區(qū)上，從光源130發(fā)射的光與透鏡140部分或者全部地準(zhǔn)直。光131穿過(guò)照射光柵150的光柵結(jié)構(gòu)，以在光柵開(kāi)口處提供部分相干照射源的陣列，根據(jù)已知自成像照射原理選擇這一陣列照射刻度光柵110。當(dāng)照射刻度光柵110時(shí)，其輸出作為至檢測(cè)器配置125的刻度光132的空間調(diào)制的光圖案(例如，在某些實(shí)施例中，為來(lái)自衍射序列的干擾條紋光)。根據(jù)已知的方法配置刻度光柵110，以使若干衍射序列互相作用，以在檢測(cè)器配置125的平面上產(chǎn)生自圖像(例如，Talbot圖像或者Fresnel 圖像)。
[0019]在各種應(yīng)用中，可以按互相相對(duì)的固定關(guān)系，例如，在讀寫(xiě)頭中或者在量規(guī)外殼(未在圖中加以顯示)中安裝檢測(cè)器配置125和照射部分160，并且根據(jù)已知的技術(shù)，通過(guò)軸承系統(tǒng)沿測(cè)量軸相對(duì)刻度光柵110引導(dǎo)檢測(cè)器配置125和照射部分160。在各種應(yīng)用中，可以把刻度光柵110附接于移動(dòng)平臺(tái)或者量規(guī)軸。圖1所示的配置是透射性配置。刻度光柵110包含光阻擋部分和通過(guò)透射把空間調(diào)制的光圖案輸出于檢測(cè)器軌跡的光透射部分(例如，使用已知的薄膜圖案形成技術(shù)等在透明基片上制造)。應(yīng)該意識(shí)到，可以在反射實(shí)施例中設(shè)置類似的部件，其中，在刻度光柵110的同一側(cè)設(shè)置照射部分160和檢測(cè)器配置125，而且，如果需要的話，根據(jù)已知的技術(shù)針對(duì)傾斜照射和反射對(duì)它們加以定位。
[0020]應(yīng)該意識(shí)到，在Lau效應(yīng)編碼器配置中可以利用編碼器配置100。在某些并入了Lau效應(yīng)編碼器配置的實(shí)施例中，可以取消透鏡140，因?yàn)檫@樣的配置不要求高度準(zhǔn)直的光源。
[0021]圖2為光自成像編碼器配置200的部分示意性分解圖。標(biāo)記數(shù)字2XX的編碼器配置200的元件與圖1中標(biāo)記數(shù)字IXX的元件類似或者相同，并且可以用類推法加以了解。如圖2中所示，編碼器配置200包括刻度光柵210、照射部分260以及檢測(cè)器配置225。照射部分260包含可尋址光源陣列265?？蓪ぶ饭庠搓嚵?65包括沿測(cè)量軸方向82布置的各個(gè)源265η。在某些實(shí)施例中，各個(gè)源265η可以為L(zhǎng)ED源?？潭裙鈻?10沿測(cè)量軸方向82延伸，而且將其設(shè)置為從照射部分260接收光231。刻度光柵包含刻度節(jié)距PSF。把刻度光柵210與照射部分260分隔一段源間隙距離Zs。把檢測(cè)器配置225與刻度光柵210分隔一段距離Zi，并且將其設(shè)置為從刻度光柵210接收光232。檢測(cè)器配置225包含根據(jù)相應(yīng)于空間調(diào)制的光232的節(jié)距的檢測(cè)器節(jié)距Pd所設(shè)置的檢測(cè)器部分226η。光編碼器配置200不包括可尋址光源陣列265和刻度光柵210之間的光阻擋元件。
[0022]如將在圖3Α?3C、4、5以及6A?6C中所示的，在各種實(shí)施例中，可尋址光源陣列265至少包含各個(gè)源265η的第一可尋址集合和第二可尋址集合。
[0023]在某些實(shí)施例中，各個(gè)源265η可以包括配置有沿橫穿測(cè)量軸方向的方向拉長(zhǎng)并具有沿測(cè)量軸方向的短尺寸的條形的LED、以及接近LED的基底的反射元件。愛(ài)爾蘭科克的InfiniLED制造了可適合于照射部分260的示范性的各個(gè)源。應(yīng)該意識(shí)到，各個(gè)源265η中的每一個(gè)可以為連續(xù)的條狀源，也可以使用條狀區(qū)域中所設(shè)置的點(diǎn)源(例如，微LED)加以構(gòu)造。
[0024]盡管自成像編碼器配置200為透射型編碼器配置，然而應(yīng)該意識(shí)到，可以適當(dāng)?shù)剡m配照射部分260為反射型編碼器配置。另外，也可以適當(dāng)?shù)剡m配照射部分260為m0ir6成像型編碼器配置，例如，申請(qǐng)?zhí)枮閁S20130161499A1的美國(guó)專利申請(qǐng)中所公開(kāi)的。