CN102853855A - 包括无源读头的光学编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有无源读头的光学编码器系统。所述无源读头没有附接的线缆，并且是全光学读头，其中通过直接视线光学传输远程将相对于标尺的测量位置信息读取到远程配套系统。所述远程配套系统包括光源和感应部分。在一个实施方案中，所述感应部分可包括远程透镜部分和光电探测器装置。所述远程配套系统被构造来光学感应来自所述无源读头的成像区域的强度，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。

Description

包括无源读头的光学编码器
技术领域
本发明大致涉及精密测量仪器，且更具体地说涉及光学位移编码器。
发明背景
目前可购得用于感应线性、旋转或角度移动的各种光学编码器。光学编码器通常使用周期标尺，所述周期标尺允许通过累积沿着周期标尺上的轨道从起始点开始的位移的增量单位而确定读头相对于标尺的位移标尺。在一些应用中，编码的标尺轨道可补充或取代这样一种周期标尺，以在沿着标尺的任意点提供绝对位置输出。
在一些应用中，至少光学编码器的电子部分须远程于标尺定位。例如，这可允许定位为紧邻标尺的编码器读头更紧凑或更可靠。一种用于将电子设备远程于标尺定位的方法是将光学读头定位为靠近标尺，并且通过光纤在读头与远程电子设备或主机系统之间安排照明和光信号的路线。授予Tokunaga的美国专利4,733,071中公开了一种使用光纤的系统公开在。'071专利中所描述的系统具有编码部件标尺和光学传感器头，所述光学传感器头包括沿着编码部件测量轴紧密配置的光纤发光头和两个光纤接收头。但是，所得编码器的精确度相对粗糙。美国专利6,906,315和7,126,696中公开了用于以更高精确度感应标尺光栅的位移的两个额外示例性光纤编码器读头系统，所述专利全文以引用的方式并入本文中。如'315专利所述，读头的检测器通道是具有对应相位光栅掩模的光纤检测器通道，且所述光纤编码器读头被构造来检测标尺光栅的自成像的位移。如'696专利所述，读头的检测器通道是具有对应的相位光栅掩模的光纤检测器通道，且所述光纤编码器读头被构造来检测因标尺光栅产生的干涉条纹的位移。但是在诸如'315和'696专利的读头系统中，至读头所需的线缆可能相对昂贵、难以安排路线并且可能导致相对较小的感应区域。
标尺的远程或望远成像可用于检测标尺的位移而无需电子线缆或光学线缆紧邻标尺。或者，如授予Shelander的美国专利4,899,048所公开，聚焦激光光束可用于在远处检测标尺的位移。但是源与成像系统相距标尺的距离之间的取舍、距离增大时光学和/或的受限测量分辨率以及所需光学调准的难度和可靠性使得这类系统对于许多实际应用而言不可行。需要一种用于从远处以高分辨率感应光学编码器标尺位移并且无需紧邻标尺安排缆线的路线的改进系统。
发明概要
提供本概要以简化形式介绍选择的概念，其在下文详细描述中进一步描述。本概要并非旨在确认所主张标的的关键特征，也不旨在用于协助确定所主张标的的范围。
提供一种具有无源读头的光学编码器。根据本发明的一个方面，无源读头没有附接的线缆并且是全光学读头，其中通过直接视线光学传输将相对于标尺的测量位置信息远程读取到远程配套系统。
根据本发明的另一个方面，在一个实施方案中，无源读头包括标尺照明路径部分和测量光程部分，而远程配套系统包括光源和感应部分。在一个实施方案中，远程配套系统的感应部分可包括远程透镜部分和光电探测器装置。远程配套系统远程于无源读头配置（例如，远程配套系统和无源读头定位在单独的外壳中）以沿着第一路径输出源光到无源读头，所述无源读头被配置来输入源光并且从标尺照明路径部分输出标尺照明光到标尺光栅。标尺光栅被配置来接收标尺照明光并输出干涉光到无源读头，其中干涉光的空间相位取决于无源读头相对于标尺光栅的测量位置。
根据本发明的另一个方面，在一个实施方案中，无源读头还被配置成使得测量光程部分接收来自标尺光栅的干涉光，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远程透镜部分。测量光程部分包括包括输入干涉光并且提供相应的对应强度区域的多个相径（例如，在一个特定的实施方案中为空间滤波器）的相位信号部分。在不同的实施方案中，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输入干涉光的空间相位和相应的相径的相位偏移相关。远程透镜部分被配置来输入测量光并且提供多个对应强度区域的图像到光电探测器装置。在一些实施方案中，远程透镜部分可被构造来提供所要量的图像模糊；帮助空间均化或模糊其所输出的光的图案使得光电探测器装置上成像的强度区域各自更均匀。这可有利地使调准较不苛刻且/或更稳健，并且/或减小或消除在一些实施方案中可能因在所检测到的测量光中可能另外保留的干涉条纹残余而出现的误差。光电探测器装置被构造来感应所成像的多个对应强度区域中的每一个的强度并且基于所感应到的强度输出指示测量位置的多个信号。由于相位信号（例如，条纹图）由远程配套系统转换和/或成像为“肉眼可见的”强度区域，所以所检测到的信号对于在从无源读头转送到远程配套系统时遇到的环境变化（例如，变动）而言是稳健的。相比之下，长距离发射相干光条纹图并且从条纹图中得出位置信息的系统易受环境变化（例如，变动）对条纹图的干扰的影响。
根据本发明的另一个方面，在一个实施方案中，相位信号部分可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测量光进行空间滤波。在一个实施方案中，光阻元件的周期图案的至少一部分可相对于测量光的周期图案旋转且在一个特定实施方案中可具有相对于平行于测量轴的一个轴对称的V形。无源读头可包括基板，空间滤波器固定到所述基板且标尺照明光可透射穿过基板。在一个实施方案中，标尺照明路径部分可包括（例如，位于基板上的）源光栅，所述源光栅输入源光并且输出包括衍射级的标尺光。
根据本发明的另一个方面，在一个实施方案中，相位信号部分可包括各包括组合光栅的相径，所述组合光栅输入来自标尺光栅的干涉光的光线并且沿着平行路径输出干涉光的不同衍射级的光线，使得平行光线干涉以提供从每个相径输出的相应强度区域。
根据本发明的另一个方面，在一个实施方案中，测量光程部分包括被定位来接收来自相位信号部分的光并且输出测量光的漫射体。在一个替代实施方案中，测量光程部分包括被定位来接收来自相位信号部分的光并且输出测量光的一层磷光体颗粒。
根据本发明的另一个方面，在一个实施方案中，第二路径比无源读头与标尺光栅之间的间隔距离更长（例如，至少长5倍）。在一个实施方案中，第二路径可包括与围绕无源读头的外罩相关联的透明材料，所述透明材料可用于在测量操作期间在机械稳定构造中建立远程配套系统相对于无源读头的所要间隔。
附图简述
结合附图参考以下详细描述时，本发明的上述方面和许多相关优点将变得更容易明白且同样变得更好了解，其中：
图1是包括无源读头和远程配套系统的光学编码器构造的一般示例性实施方案的示意图；
图2是光学编码器构造的示例性实施方案的示意图，其中无源读头包括测量光部分的第一实施方案，且分光镜用于引导输入光程和输出光程使得其沿着X轴分隔开；
图3是光学编码器构造的示例性实施方案的示意图，其中无源读头包括测量光部分的第二实施方案且输入光程和输出光程沿着Y轴分隔开；
图4是包括可用于无源读头的相位信号部分的倾斜光阻元件的基板的示例性实施方案的示意图；
图5是光学编码器构造的示例性实施方案的示意图，其中无源读头包括测量光部分的第三实施方案且输入光程和输出光程沿着Y轴分隔开；
图6是偏转器元件邻近无源读头的光学编码器构造的示例性实施方案的示意图，其中输入光程和输出光程大致平行于测量轴方向；和
图7是可用于图6的远程配套系统的动态跟踪系统的示例性实施方案的示意图。
具体实施方式
图1是包括无源读头110、远程配套系统180和标尺光栅80的光学编码器构造100的一般示例性实施方案的示意图。如下文将更详细描述，无源读头110无需附接的缆线并且是全光学读头，其中相对于标尺光栅80的测量位置信息是通过直接视线光学传输远程读取到远程配套系统180的。
如图1所示，无源读头110定位为紧邻标尺光栅80，所述标尺光栅80包括沿着测量轴方向X延伸的周期光栅图案85。无源读头110和标尺光栅80可沿着测量轴方向X相对于彼此移动。在一个实施方案中，如图1示意所示，光学编码器构造100可结合包括围绕无源读头110的透明窗TW的外罩ENCL（例如，真空腔室）使用。与需要线缆附接（图1中线缆10W所示）以与主机系统交换电力和/或控制信号的现有技术编码器读头（图1中方块10所示）相比，无源读头110可在无线缆附接的情况下使用。因此，对于包括无源读头110的光学编码器构造100，外罩ENCL无需提供消除这类应用的复杂性和费用的接线通孔。但是，应当了解不需要外罩ENCL。相反，其是一个光学编码器构造100特别有用的应用环境。可为远程配套系统180提供外壳HSR，使得无源读头110和远程配套系统180包含在单独的外壳中。远程配套系统180和无源读头110在测量操作期间相对于彼此安装为机械稳定的构造。即，如下文所述，其被安装到机框元件或类似物使得其相对于彼此固定，以可靠地交换源光30和测量光50。
远距于无源读头110定位（例如，单独外壳中）的远程配套系统180包括光源181和感应部分182。远程配套系统180可通过电线180W方便地连接到主机系统或类似物。或者，其可包括自给型和/或无线的电力和信号处理构造，使得其可与主机系统无线地运行或提供独立的位置显示或类似情况。在运行时，光源181（例如，激光二极管）沿着第一路径输出源光30到无源读头110。标尺光栅80接收来自无源读头110的光并且将位置相关干涉光返回到无源读头110。无源读头110光学处理干涉光并且沿着第二路径从无源读头110输出测量光50到远程配套系统180的感应部分182。在包括外罩ENCL的应用中，可提供源光30和测量光50穿过的透明窗TW。如下文更详细描述，远程配套系统180被构造来光学感应来自无源读头110的测量光50中的成像区域的强度，并且根据所感应到的强度输出指示测量位置的多个信号。
应当明白光学编码器构造100具有好过现有技术读头10的某些优势，尤其在读头10的所需线缆10W方面（例如，包括电线、光纤或两者的线缆）。更具体地，在某些实现中，至读头10所需的线缆10W可能相对昂贵（例如，高于读头成本的50%）、难以安排路线（例如，尤其是穿过电部件相对昂贵的真空外罩）、可能存在疲劳和寿命问题并且可能限制（例如，尤其是缆线中的）数据速率。相比之下，在光学编码器构造100中，无源读头110没有附接的线缆（例如，任意电线180W与远程配套系统180定位在一起）并且是全光学系统，其中信息通过直接视线光学传输远程读取到远程配套系统180，这也可允许无源读头110比现有技术读头10更紧凑。下文参考图2更详细地描述光学编码器构造100的额外优点和更具体的实现。
应当明白如图1示意所示，本发明允许以高分辨率、远程地和/或穿过外罩方便和经济地监测标尺的运动。与现有技术方法相比，测量分辨率不会因远程配套系统与标尺之间的距离而明显降低（例如，可提供1微米、0.1微米、0.01微米和更好数量级的测量分辨率）。额外的好处是无源读头可能相对紧凑。（例如，与使用干涉仪相比）监测标尺的这样一种系统的额外好处在于标尺可能是实惠的且提供已知的精确度，并且可供相对不熟练的用户安装和使用。
图2是示出了光学编码器构造200的示例性实施方案的（沿着Y轴方向的）侧视图，所述光学编码器200使用包括测量光部分150（或150'）的第一实施方案的无源读头，其可被视作示出图1的光学编码器构造100的一个示例性实施方案。在光学编码器构造200中，输入光程和输出光程沿着X轴分隔开，且远程配套系统180包括分光镜183以引导输入光程和输出光程。图2所示的特定实施方案只是示例性的并且不是限制性的。在下文描述中，参考图2描述两个单独的测量光程。第二测量光程元件用质数编号。应当明白实际上可能只需要一个测量光程用于操作且因此在某些实施方案中可免去第二测量光程。但是，通过在某些实施方案中具有冗余的光程，可通过用适当的信号处理组合来自两个路径的信号而改进信号强度以及抑制某些共模误差。
如图2所示，无源读头110包括标尺照明路径部分120和测量光程部分150和150'，而远程配套系统180包括光源181（例如，激光二极管）、感应部分182和分光镜183。感应部分182包括远程透镜部分184和光电探测器装置188。所述远程配套系统180被配置来输出源光30，通过分光镜183沿着第一路径将源光30从光源181校准到无源读头110。光源181中的光学器件可使用已知原理提供所要照明光束横截面大小和形状。
无源读头110被配置来输入源光30并且从标尺照明路径部分120输出标尺照明光35到标尺光栅80。对此在图2的下部分中更详细示出无源读头110的某些元件。更具体地，虽然图2的上部分示出了光学编码器构造100的侧视图（即，沿着Y轴方向的视图），但是图2的下部分沿着上部分中所界定的截面AA（即，沿着Z轴方向）示出了无源读头110的基板190上的某些元件的视图。如图2的下部分所示，在标尺照明路径部分120中，源光30到达照明分束器123，诸如位于基板190上的源光栅，其具有提供标尺光35的多个衍射级（例如，35-0 0级、35-P+1级、35-M-1级）光束到标尺光栅80的照明光栅间距IGP。或者，可使用功能类似的折射元件取代源光栅。
标尺光栅80被配置来接收标尺照明光35并且输出干涉光40和40'到无源读头110，其中干涉光的空间相位取决于无源读头110相对于标尺光栅80的测量位置。在图2所示的特定实施方案中，标尺照明光35的多个光束（例如，35-0 0级、35-P+1级、35-M-1级）由标尺光栅80衍射以提供干涉（以例如，在本特定实施方案中形成条纹41和41'）的干涉光40和40'的多个光束（例如，来自衍射35-0光束的40-0、来自衍射35-P光束的40-P、来自衍射35-0光束的40'-0和来自衍射35-M光束的40'-M）。更具体地，在无源读头110上干涉光40-0和40-P导致干涉条纹41而干涉光40'-0和40'-M导致干涉条纹41'。应当明白选择照明光栅间距IGP（或如果其为折射元件，那么是其表面之间的角度）以按相对于彼此的所要角度提供光束，使得当其从标尺光栅80（其具有标尺间距SP）衍射时，其将干涉以提供具有所要条纹间距的条纹。
如下文更详细描述，测量光程部分150和150'接收条纹并且包括对条纹进行空间滤波的相位信号部分160和160'（例如，空间滤波器）以提供输出光。应当明白在不同实施方案中，相位信号部分160和160'可实施为各种形式。在图2的下部分所示的特定示例性实现中，相位信号部分160和160'包括多个相径161-X和161'-X（例如，161-A至161-D以及161'-A至161'-D，其各具有相应的周期空间滤波器165-0至165-270和165'-0至165'-270），所述相径输入干涉光40和40'并且输出经过空间滤波的光以形成测量光50和50'中相应的对应强度区域51-X和51'-X（例如，51-A至51-D和51'-A至51'-D）。在一个实施方案中，相径161-X和161'-X具有相应的相位偏移并且被构造来提供相应的强度区域，其具有与输入干涉光40和40'的空间相位和相应相径的相位偏移相关的强度。
空间滤波器165-X和165'-X固定到基板190（标尺照明光35透射穿过所述基板190），并且具有配置为具有相位滤波器间距PFP的周期图案的光阻元件，所述相位滤波器间距PFP可操作用于对干涉光40和40'进行空间滤波以提供测量光50和50'中的所感应到的强度区域51-X和51'-X。在不同的实施方案中，相位滤波器间距PFP可与条纹间距相同。在一个实施方案中，如下文参考图4更详细描述，空间滤波器区段的光阻元件的周期图案的至少一部分可相对于测量光的周期图案旋转。
在图2的下部分所示的特定示例性实现中，相位信号部分160-X和160'-X（例如，空间滤波器区段165-0、165-90、165-180、165-270和165'-0、165'-90、165'-180、165'-270）被组织为正交构造，并且分别对应于特定相径161-X和161'-X（例如，相径161-A、161-B、161-C、161-D和161'-A、161'-B、161'-C、161'-D）。具有其对应周期空间滤波器165-X和165'-X的相径161-X和161'-X因此输入来自标尺光栅80的干涉光40和40'，并且输出根据不同滤波器的相位偏移（例如，如其下标所示，根据0度、90度、180度和270度的空间相位偏移）进行空间滤波的光。特别地，从每个空间滤波器区段165-X和165'-X空间滤波的输出光提供经空间滤波的光图案，所述光图案具有取决于区段相对于干涉光40和40'的空间相位的相位偏移的平均强度，所述相位偏移接着取决于标尺光栅80的位置。在一些实施方案中，当每个经空间滤波的光图案通过测量光散射元件170或170'（例如，漫射体和/或磷光体颗粒层或类似物）输出或成像，以提供可从不同角度成像并且可具有对应于输入平均强度的相对均匀强度分布的相应强度区域51-X或51'-X时，调准和成像放大要求可以更容易地满足。如本文所述，不同强度区域51-X和51'-X提供可被感应和处理以提供差分正交信号的输出测量光50和50'。
为说明的目的，从光电探测器装置188在感应部分182中运行的角度看，图2示出了用叠加在每个空间滤波器区段165-X和165'-X和相径161-X和161'-X上且用于图示其操作调准的虚线轮廓示意表示的代表性强度区域51-X和51'-X和光电探测器区域188-X（例如188-A至188-D）和188'-X。即远程配套系统180相对于无源读头110调准，使得对应光电探测器区域188-X和188'-X从相应的对应强度区域51-X和51'-X输入测量光。对应光电探测器区域188-X和188'-X因此接收与标尺光栅80的位置和确定其所接收的测量光的相位信号部分160-X和160'-X（例如，空间滤波器区段165-X和165'-X）的空间相位相关的强度信号。
如上所述，远程透镜部分184被配置来输入测量光50和50'并且提供多个对应强度区域的图像到光电探测器装置188。在一个实施方案中，远程透镜部分184使大致在相位信号部分160和160'的输出端上的平面成像到光电探测器装置188上（例如，紧邻测量光散射元件170或170'）。如上所示，光电探测器装置188包括多个光电探测器188-X或188'-X，并且被构造来感应所成像的多个对应强度区域51-X或51'-X中每一个的强度以及根据所感应的强度输出指示测量位置的多个信号60。在一些实施方案中，远程透镜部分184可被构造来提供所要量的图像模糊，以帮助空间均化或模糊其所输出的光的图案，使得光电探测器装置188成像的强度区域各自更均匀。这可有利地使调准较不苛刻且/或更稳健和/或减小或消除一些实施方案中可能因在所检测到的测量光中可能另外保留的干涉条纹残余而出现的误差。
应当明白测量光散射元件170可主要用于散射或以其它方式散射测量光50和50'，使得其可由感应部分182沿着多个可能的成像路径成像（例如，仅相对于可能需要精确调准的特定光线路径）。即在没有散射元件170的情况下，在某些实施方案中，穿过相位信号部分160和160'的光线可沿着其原始“笔直”路径继续并且可能缺少感应部分182或使其调准更困难，尤其在其相距数十或数百毫米的情况下。在某些实施方案中，测量光散射元件170可包括在窄的但是足够的角度范围内使测量光漫射的结构化漫射体。漫射体170可用于在不涉及精确调准无源读头110的情况下，通过在远程配套系统上使条纹从不同角度更明显而解决诸如环境变化（例如，变动）的问题。在替代实施方案中，透镜装置可用于取代测量光散射元件170的漫射体，其中感应部分182能够从多个角度观看透镜装置并且仍接收测量光。但是，取决于调准稳定性和远程配套系统180的距离，在一些实施方案中可以省略测量光散射元件170。在一些实施方案中，光散射元件170还可帮助空间均化或模糊其所输入光中的图案使得所成像的强度区域更均匀。
如上所述，测量光程部分150（和/或150'）可接收来自标尺光栅80的干涉光40（和/或40'）并且沿着第二（和/或第三）路径输出测量光50（和/或50'）到远程透镜部分184。应当明白，由于远程配套系统180远程地定位，所以第二（和/或第三）路径可具有长度D2，所述长度D2明显比无源读头110与标尺光栅80之间的间隔距离D1，以及/或无源读头110外壳本身的最大尺寸更长（例如，至少长5倍，在一些情况下长100倍或1000倍）。因此，当前技术自给型光学编码器读头的光程和设计特征并不足以提供本文针对无源读头110与远程配套系统180之间的路径所预期的长度D2。应当明白，尽管有无源读头110与远程配套系统180之间的路径的长度D2，光学编码器构造200仍可具有与自给的干涉仪型光学编码器读头相当的测量位置分辨率（例如，数微米和低至插置1nm至10nm的数量级）。这是因为上文所公开的无源读头110是干涉仪型读头，其将从空间滤波器区段165-X和165'-X输出的精细结构光图案转换为在相对较大的强度区域（例如，具有数百微米或几毫米数量级的尺寸的区域）内均匀分布和输出的相应平均强度，所述强度区域可在相对较大距离D2上可靠成像。因此，本发明克服可能另外与通过望远镜或类似物简单观察标尺位移相关的分辨率限制。此外，由于相位信号（例如，条纹图）通过远程配套系统转换和/或成像为“肉眼可见的”强度区域，所以所检测到的信号对于在从无源读头110转送到远程配套系统180时遇到的环境变化（例如，变动）而言是稳健的。相比之下，长距离发射相干光条纹图并且从条纹图中得出位置信息的系统易受环境变化（例如，变动）对条纹图的干扰的影响。
应当明白在一个替代实施方案中，图2所示的分光镜183和感应部分182的构造可围绕Z轴旋转90度，其中进行适当微小调整以完成上述操作原理。
图3是示出了使用包括测量光部分350（或350'）的第二实施方案的无源读头310的光学编码器构造300的示例性实施方案的（沿着X轴方向）侧视图的示意图，其可被视作示出了图1的光学编码器构造100的一个示例性实施方案。与光学编码器构造200相比，在光学编码器构造300中，输入光程和输出光程沿着Y轴分隔开。无源读头310包括光束偏转器322使得输入光程和输出光程沿着Y轴分隔开。图3所示的特定实施方案只是示例性的并且不是限制性的。在不同的示例性实施方案中，光学编码器构造300包括类似于上文参考图2所述的光学编码器构造200的不同元件和操作原理。总的来说，图3中编号3XX的元件提供与图2中编号2XX（即具有相同数字下标）的相似元件类似且许多元件和操作方面可通过类推理解并且不在下文中详细描述。
与图2的光学编码器构造200的一个主要差异在于光学编码器构造300包括光束引导元件322（例如，偏转器或棱镜或类似物）。放置并且操作光束引导元件322使得紧邻标尺光栅的光程因其为图2的光学编码器构造200而不平行于X-Y平面。更具体地，如图3的左侧上沿着X轴方向的视图所示，源光30行进到光束引导元件322，所述光束引导元件322将其沿着倾斜路径引导到标尺光栅80，所述标尺光栅80将其沿着倾斜路径反射，导致测量光50和50'沿着Y轴方向与源光30分隔开。
如图3所示，类似于图2的相应元件，无源读头310包括标尺照明路径部分320和测量光程部分350和350'，而远程配套系统380包括光源381和感应部分382。应当明白在光学编码器构造300中无需分光镜（例如，图2的分光镜183），因为光束引导元件322用于沿着Y轴将源光30与测量光50和50'分隔开。感应部分382包括远程透镜部分384和光电探测器装置388。远程配套系统380被配置来输出源光30，沿着第一路径将所述源光30从光源381校准到无源读头310。光源381中的光学器件可使用已知原理提供所要照明光束横截面大小和形状。
无源读头310被配置来通过光束引导元件322输入源光30并且沿着Y-Z平面按入射角输出标尺照明光35到标尺光栅80。对此在图3的下部分中更详细示出无源读头310的某些元件。更具体地，虽然图3的右上方部分示出了光学编码器构造300的侧视图（即，沿着Y轴方向的视图），但是图3的右下部分沿着如右上方部分中所界定的截面AA（即，沿着Z轴方向）示出了无源读头310的基板390上的某些元件的视图。此外，图3的左上方部分示出了光学编码器构造300的端视图（即，沿着X轴方向的视图），而图3的左下部分沿着如左上方部分中所界定的截面BB（即，沿着Z轴方向）示出了无源读头310的基板390上的某些元件的视图。如图3的右上方部分所示，在标尺照明路径部分320中，源光30到达照明分束器123，诸如定位在基板390上的源光栅，其具有提供标尺光35的多个衍射级（例如，35-0 0级、35-P+1级、35-M-1级）光束到标尺光栅80的照明光栅间距IGP。或者，可使用功能类似的折射元件取代源光栅。
标尺光栅80被配置来接收标尺照明光35并且在X-Y平面中按一个角度反射输出干涉光40和40'到无源读头310，其中干涉光的空间相位取决于无源读头310相对于标尺光栅80的测量位置。在图3所示的特定实施方案中，标尺照明光35的多个光束（例如，35-0 0级、35-P+1级、35-M-1级）由标尺光栅80衍射以提供干涉（以例如，在本特定实施方案中形成条纹41和41'）的干涉光40和40'的多个光束（例如，来自衍射35-0光束的40-0、来自衍射35-P光束的40-P、来自衍射35-0光束的40'-0和来自衍射35-M光束的40'-M）。
测量光程部分350和350'接收干涉光40和40'的条纹，并且包括对条纹进行空间滤波的相位信号部分360和360'（例如，空间滤波器）以根据上述原理提供经空间滤波的光。应当明白在不同实施方案中，相位信号部分360和360'可实施为不同形式。在图3的下部分所示的特定示例性实现中，相位信号部分360和360'包括多个相径361-X和361'-X（各具有相应的周期信号空间滤波器365-0至365-270和365'-0至365'-270），所述多个相径361-X和361'-X输入干涉光40和40'并且输出经空间滤波的光以形成测量光50和50'中的相应的对应强度区域51-X和51'-X。强度区域具有与输入干涉光40和40'的空间相位和相应相径的相位偏移相关的平均强度。如上所述，在一个实施方案中，空间滤波器365-X和365'-X固定到基板390并且具有配置成相位滤波器间距PFP的光阻元件，所述相位滤波器间距PFP可操作用于对干涉光40和40'进行空间滤波以提供测量光50和50'中的所感应到的强度区域51-X和51'-X。特别地，从每个空间滤波器区段365-X和365'-X空间滤波的输出光提供经空间滤波的光图案，所述光图案具有取决于所述区段相对于干涉光40和40'的空间相位的相位偏移的平均强度，所述相位偏移接着取决于标尺光栅80的位置。在一些实施方案中，每个经空间滤波的光图案通过测量光散射元件370或370'输出或成像以提供相应的强度区域51-X或51'-X，所述强度区域51-X或51'-X可从不同角度成像并且可具有对应于输入平均强度的相对均匀强度分布。如本文所述，不同强度区域51-X和51'-X提供可被感应和处理以提供位置指示信号的输出测量光50和50'。
为说明的目的，从光电探测器装置388在感应部分382中运行的角度看，图3示出了用叠加在每个空间滤波器区段365-X和365'-X和相径361-X和361'-X上用于图示其操作调准的虚线轮廓示意表示的代表性强度区域51-X和51'-X和光电探测器区域388-X和388'-X。即远程配套系统380相对于无源读头310调准使得对应光电探测器区域388-X和388'-X从相应的对应强度区域51-X和51'-X输入测量光。对应光电探测器区域388-X和388'-X因此接收与标尺光栅80的位置和确定其所接收的测量光的相位信号部分360-X和360'-X（例如，空间滤波器区段365-X和365'-X）的空间相位相关的强度信号。
如上所述，远程透镜部分384被配置来输入测量光50和50'并且提供多个对应强度区域的图像到光电探测器装置388。在一个实施方案中，远程透镜部分384使大致在相位信号部分360和360'的输出端上的平面成像到光电探测器装置388上（例如，紧邻测量光散射元件370或370'）。如上所示，光电探测器装置388包括多个光电探测器388-X或388'-X并且被构造来感应所成像的多个对应强度区域51-X或51'-X中每个的强度以及根据所感应的强度输出指示测量位置的多个信号60。在一些实施方案中，远程透镜部分384可被构造来提供所要量的图像模糊；帮助空间均化或模糊其所输出的光的图案使得光电探测器装置388上成像强度区域各自更均匀。
如上文所示，测量光散射元件370可用于散射或另外散射测量光50和50'使得其可由感应部分382沿着多个可能的成像路径成像。即在没有散射元件370的情况下，在某些实施方案中，穿过相位信号部分360和360'的光线可沿着其原始“笔直”路径继续并且可能缺少感应部分382或使其调准更困难，尤其在其相距数十或数百毫米的情况下。在一个替代实施方案中，透镜装置可用于取代测量光散射元件370的漫射体，其中感应部分382能够从多个角度观看透镜装置并且仍接收测量光。
如上所示，测量光程部分350（和/或350'）可接收来自标尺光栅80的干涉光40（和/或40'）并且沿着第二（和/或第三）路径输出测量光50（和/或50'）到远程透镜部分384。应当明白，由于远程配套系统380远程地定位，所以第二（和/或第三）路径可具有长度D2，所述长度D2明显比无源读头310与标尺光栅80之间的间隔距离D1和/或无源读头310本身外壳内的任意光程长度更长（例如，至少长5倍）。
图4是可用于无源读头的相位信号部分中的基板490的示例性实施方案的示意图（例如，其可用于取代图3所示的基板390）。在不同的示例性实施方案中，基板490上的元件包括类似于上文参考图3所述的基板390上的元件的不同元件和操作原理。总的来说，除非下文另有描述，图4中编号4XX的元件功能类似于图3中编号3XX的相似元件（即，具有相同数字下标）。特别地说，相位信号部分460和460'可包括提供空间滤波器465-0至465-270和465'-0至465'-270的倾斜光阻元件，所述空间滤波器以功能与“非倾斜”光阻元件相当的方式运行，如图3的相位信号部分360和360'所示，所述“非倾斜”光阻元件通过离散相位偏移变化。
为说明的目的，从光电探测器装置488在感应部分（未示出）中运行的角度看，图4示出了用叠加在每个空间滤波器区段465-X和465'-X以及相径461-X和461'-X上用于图示其操作调准的虚线轮廓示意表示的代表性强度区域51-X和51'-X和光电探测器区域488-X和488'-X。即远程配套系统相对于无源读头调准使得对应光电探测器区域488-X和488'-X从相应的对应强度区域51-X和51'-X输入测量光。对应光电探测器区域488-X和488'-X因此接收与标尺光栅80的位置和确定其所接收的测量光的相位信号部分460-X和460'-X（例如，空间滤波器区段465-X和465'-X）的空间相位相关的强度信号。
相位信号部分460和460'中所示的倾斜元件相对于图3中相位信号部分360和360'上所示的“非倾斜”元件的优点在于倾斜元件不易受沿着Y轴方向的轻微未调准影响。即检测间距S与倾斜角组合确定不同相径461-X和461'-X的相对相位偏移，不涉及光电探测器区域488-X和488'-X相对于每个空间滤波器区段465-X和465'-X的整体调准。相比之下，图3的相位信号部分360和360'沿着Y轴方向的未调准可能导致其信号落在其预期的光电探测器区域外，在邻近的光电探测器区域中导致错误信号或使预期的光电探测器区域中的信号减弱，或两者。
应当明白空间滤波器465-0至465-270和465'-0至465'-270中的倾斜光阻元件图示了空间滤波器区段的光阻元件主要相对于测量光的周期图案旋转的构造。在一个更具体的实现中，光阻元件的周期图案的至少一部分可具有包括相反倾斜度的区段的（如本领域中已知的）V形，所述相反倾斜度的区段因此相对于平行于测量轴的轴对称，且因此可通过如图4所示的相同倾斜度区段类推理解。
在不同实施方案中，由光电探测器区域188-X和188'-X、388-X和388'-X或488-X和488'-X表示的光电探测器装置中的光电探测器区域包括多个2D阵列的可寻址像素，其中促进特定相位信号的像素地址可选择作为校准/调准程序的部分。应当了解这样一种构造允许检测器的机械调准的更大灵活性（例如，在一些实施方案中因此可以近似），因为“检测器调准”可在软件中通过界定促进特定相位信号的像素而实现。
应当明白在一些实施方案中，测量光程部分可包括被定位来接收来自标尺光栅的干涉光的放大装置，其中干涉光包括具有第一较精细间距（例如，归因于微小光栅间距，诸如1微米）的干涉条纹并且输出包括具有第二较粗糙间距的干涉条纹的干涉光到测量光程部分的其余元件。例如，测量光程部分的其余元件在（例如，如上所述的）一些实施方案中可包括空间滤波器且较粗糙条纹（例如，诸如4、8或20微米或更大）可允许更经济和/或稳健的空间滤波装置。当然，如果需要输入较粗糙条纹（例如，40微米或100微米或更大）且输出较精细条纹（例如，40微米或更小），放大装置可被构造来提供分数放大倍数（缩倍）。已知用于提供这类放大装置的各种技术，例如根据美国专利3,796,498、5,009,506和美国专利申请公开2009/0279100A1（其全文以引用的方式并入本文中）中所公开的教导的传统和/或焦阑放大透镜装置和/或光栅系统。
图5是示出了使用包括测量光部分550的第三实施方案的无源读头510的光学编码器构造500的示例性实施方案的（沿着Y轴方向的）侧视图的示意图，其可被视作示出了图1的光学编码器构造100的一个示例性实施方案。光学编码器500可视作相似于光学编码器构造300且可通过类推理解，主要与下述测量光部分550的第三实施例相关的区别除外。总的来说，图5中编号5XX的元件提供与图3中编号3XX（即具有相同数字下标）的相似元件类似且许多元件和操作方面可通过类推理解并且不在下文中详细描述。
无源读头510包括光束偏转器522使得输入光程和输出光程类似于图3的编码器构造300沿着Y轴分隔开，且沿着X轴方向的端视图（未示出）可相似于图3的左部分所示。更具体地，源光30行进到光束引导元件522，所述光束引导元件522将其沿着Y-Z平面中的倾斜路径引导到标尺光栅80，所述标尺光栅80将其沿着Y-Z平面中的倾斜路径反射，导致测量光50和50'沿着Y轴方向与源光30分隔开。
如图5所示，类似于图3的相应元件，无源读头510包括标尺照明路径部分520和测量光程部分550，而远程配套系统580包括光源581和感应部分582。光源581可类似于上述光源381运行。感应部分582包括远程透镜部分584和光电探测器装置588。
无源读头510被配置来通过光束引导元件522输入源光30并且沿着Y-Z平面按入射角输出标尺照明光35到标尺光栅80。对此在图5的下部分中更详细示出无源读头510的某些元件。更具体地，虽然图5的右上方部分示出了光学编码器构造500的侧视图（即，沿着Y轴方向的视图），但是图5的右下部分沿着如右上方部分中所界定的截面DD（即，沿着Z轴方向）示出了无源读头510的基板590上的某些元件的视图。如图5的右上方部分所示，在标尺照明路径部分520中，源光30到达照明分束器523，诸如定位在基板590上的源光栅，其具有提供标尺光35的多个衍射级（例如，35-0 0级、35-P+1级、35-M-1级）光束到标尺光栅80的照明光栅间距IGP。或者，可使用功能类似的折射元件取代源光栅。
标尺光栅80被配置来接收标尺照明光35并且在X-Y平面中按一个角度反射或输出干涉光40到无源读头510，其中干涉光的空间相位取决于无源读头510相对于标尺光栅80的测量位置。在图5所示的特定实施方案中，标尺照明光35的多个光束（例如，35-0 0级、35-M-1级）由标尺光栅80衍射以提供输入到测量光部分550的干涉光40的多个光束（例如，来自衍射35-0光束的40-0和来自衍射35-M光束的40-M）。
测量光部分550的第三实施方案分别不同于上述第一实施方案150和第二实施方案350运行。虽然干涉光40可包括紧邻标尺光栅80的干扰条纹，但是这些不直接使用。实际上，干涉光40的衍射光线40-0和40-M输入到测量光程部分550的相位信号部分560中所包括的组合光栅560CG。选择组合光栅560CG的光栅间距PCG使得其输出平行于来自输入衍射光线40-M的“未衍射”输出分量的输入衍射光线40-0的进一步衍射分量，以形成测量光分量50-A。这些平行分量干涉测量光分量50-A。由于其平行，所以测量光分量50-A不含大的条纹结构。实际上，其提供所要的强度区域而无需额外的空间滤波，且强度区域的强度取决于其平行输出分量的相对空间相位，所述相对空间相位接着取决于随标尺光栅80的测量位置而变化的干涉光的空间相位。
类似地，组合光栅560CG输出平行于来自输入衍射光线40-0的“未衍射”输出分量的输入衍射光线40-M的进一步衍射分量以形成测量光分量50-B。这些平行分量干涉测量光分量50-B。由于其平行，所以测量光分量50-B不含大的条纹结构。实际上，其提供所要的强度区域而无需额外的空间滤波，且强度区域的强度取决于其平行输出分量的相对空间相位，所述相对空间相位接着取决于随标尺光栅80的测量位置而变化的干涉光的空间相位。偏转器元件DEFL可将测量光分量50-B偏转以朝向远程配套系统580输出。在这样一种情况下，在一些实施方案中，测量光散射元件570可以是选用的或可以省略，前提是（例如，如下文所述）测量光分量50-A和50-B可维持与光电探测器装置588的相应元件调准。或者，在一些实施方案中，当包括测量光散射元件570时，偏转器DEFL可以是选用的或可以省略，因为根据上述原理测量光散射元件570本身允许由测量光分量50-B提供的强度区域通过感应部分582从不同角度成像。
应当明白相位信号部分560可包括多个相径561-X（每个具有相应的组合光栅560CG-0至560CG-270），所述相径561-X输入干涉光40并且输出测量光50中的相应对应强度区域51-X。强度区域具有与输入干涉光40的空间相位和相应相径的相位偏移相关的平均强度。每个相径的相位偏移取决于无源读头510中的不同光栅间距和/或不同组合光栅560CG-0至560CG-270的空间相位偏移（相对放置）。本领域技术人员可通过基于分析或实验的设计实现所要的相位偏移。例如，与设计分析相关的教导可见美国专利4,776,701，其全文以引用的方式并入本文中。在一个实施方案中，如上所述，组合光栅560CG-0至560CG-270固定到基板590并且具有配置成可按所要衍射角度运行的组合光栅间距PCG的光阻元件。如本文所述，不同强度区域51-X提供可被感应和处理以提供位置指示信号的输出测量光50。
为说明的目的，从光电探测器装置588在感应部分582中运行的角度看，图5示出了用叠加在每个相径561-X中每个组合光栅560CG-X上用于图示其操作调准的虚线轮廓示意表示的代表性强度区域51-X和光电探测器区域588-X。即远程配套系统580相对于无源读头510调准使得对应光电探测器区域588-X从相应的对应强度区域51-X输入测量光。对应光电探测器区域588-X因此接收与标尺光栅80的位置并且确定其所接收的测量光的相位信号部分560-X（例如，组合光栅560CG-X）的空间相位相关的强度信号。
如上所述，远程透镜部分584被配置来输入测量光50并且提供多个对应强度区域的图像到光电探测器装置588。在一个实施方案中，远程透镜部分584使大致在相位信号部分560的输出端上的平面成像到光电探测器装置588上（例如，紧邻测量光散射元件570的输出表面）。如上所示，光电探测器装置588包括多个光电探测器588-X并且被构造来感应所成像的多个对应强度区域51-X中每个的强度以及基于所感应的强度输出指示测量位置的多个信号60。在一些实施方案中，远程透镜部分584可被构造来提供所要量的图像模糊，以帮助空间均化或模糊其所输出的光中的图案使得光电探测器装置588上成像强度区域各自更均匀。
图6是偏转器元件635邻近无源读头610的光学编码器构造600的示例性实施方案的示意图，其中输入光程和输出光程大致平行于测量轴方向。在一个实施方案中，偏转器元件635包括在无源读头610的外壳中。在另一个实施方案中，偏转器元件635简单地调准和安装成相对于无源读头610的固定关系。应当明白图6所示的特定实施方案仅旨在作为示例性的且非限制性的。在不同的示例性实施方案中，光学编码器构造600包括类似于上文参考图2所述的光学编码器构造200的不同元件和操作原理。总的来说，图6中编号6XX的元件提供类似于图2中编号2XX的相似元件（即，具有相同数字下标）的功能；因此，在下文描述中仅强调明显的差异。
在一个特定的示例性实现中，远程配套系统680、偏转器元件635和无源读头610固定在适当的位置，而标尺光栅80在测量操作期间沿着X轴方向移动。这样一种光学编码器构造可类似于上文参考图2所述运行。
在另一个特定的示例性实现中，标尺光栅80和远程配套系统680固定在适当的位置，而无源读头610和偏转器元件625在测量操作期间移动。在这样一种实现中，如下文进一步参考图7所述，光学编码器构造600可根据上述原理运行，除了远程配套系统683的成像元件684必须根据用于聚焦和放大的已知技术来构造和主动控制，以使紧邻测量光部分650和650'（例如，紧邻测量光散射元件670或670'的输出表面）的测量光50适当成像并且配合和/或调准上述光电探测器上的强度区域，而不涉及相距测量光部分650和650'的变化距离。在一个实施方案中，为促进这样一种实现中的稳健操作，光电探测器装置688中的光电探测器区域的间隔和/或大小和/或相位信号部分460和460'中的相径的间隔和大小可相对于上述实施方案增大，使得调准和聚焦要求不那么苛刻。但是，这在一些实施方案中并不是必需的。
应当明白上述实施方案仅是示例性的且非限制性的。例如，图6公开使用类似于图2所示的无源读头装置的实施方案。或者，使用类似于图3所示的无源读头装置的实施方案可行。在这样一种情况下，远程配套系统可相对于图6所示围绕X轴旋转90度，而远程配套系统680中所示的分光镜因输入路径和输出路径沿着Y轴方向彼此偏移而可省略。本领域技术人员根据本文所包括的教导可明白提供大致平行于测量轴方向的输入光程和输出光程的其它实施方案。
图7是包括适用于取代图6的远程配套系统680中的感应部分682的动态跟踪系统的感应部分782的示例性实施方案的示意图。总的来说，图7中编号7XX的元件提供类似于图6中的编号6XX和/或图3中编号3XX的相似元件（即，具有相同数字下标）的功能，因此，在下文描述中仅强调明显差别。
如图7所示，感应部分782与测量光（路径或光线）50A至50D（其可对应于上述单独的强度区域751A至751D）调准。感应部分782包括可包括缩放和/或自动聚焦透镜装置和启动器以及根根据已知原理构造的控制部分784'（例如，如果需要，市售装置）的远程自动聚焦透镜部分784、分光镜785、光电探测器装置788、自动聚焦光圈786和一组自动聚焦检测器789A至789D。在一个实施方案中，检测器789A至789D可包括正交检测器或PSD等。在运行期间，对应强度区域751A至751D沿着对应路径输出测量光750A至750D到感应部分782的远程自动聚焦透镜部分784。远程自动聚焦透镜部分784被配置来输入测量光750A至750D并且通过自动聚焦光圈786提供对应强度区域751A至751D的图像到检测器789A至789D。
检测器789A至789D被构造来感应对应强度区域751A至751D的每个图像的强度和/或位置并且输出指示聚焦程度（例如，其在检测器上的相应点位置和点大小）的信号CS。自动聚焦透镜部分784的控制部分784'输入信号CS并且控制支配透镜构造以使对应强度区域750A至750D的影像聚焦在检测器789A至789D上的启动器。同时，分光镜785引导测量光750A至750D的一部分以在光电探测器装置788上提供对应强度区域750A至750D的聚焦图像，光电探测器装置788如上所述提供指示测量位置的信号。
在一个替代实施方案中，单独的自动聚焦信号区域可设置在无源读头的输出端上，其中（例如，来自由远程配套系统的光源照明的无源读头上的特殊标的产生的反射的）信号总是强烈的。在另一个替代的实施方案中，来自光电探测器装置788的信号可由聚焦信号产生电路或程序处理以提供可由自动聚焦透镜部分784的控制部分784'使用的控制信号。例如，如果光电探测器装置788包括2D像素阵列，那么当强度区域751A至751D的图像展现有关有限数量的像素的最高强度时，可确定聚焦。应当了解聚焦系统的上述实施方案只是例示性的且非限制性的。可使用基于已知技术的不同动态自动聚焦和/或缩放方法。
虽然已说明并且描述了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员根据本公开可显而易知所说明和描述的特征配置和操作顺序的许多变化。因此，应当明白可在其中进行许多改变而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (19)

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。
16.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偏转器元件，所述偏转器元件接收所述源光并且将其按相对于所述标尺光栅的入射角横向于所述测量轴方向引导。
17.根据权利要求1所述的光学编码器构造，其中所述无源读头和远程配套系统定位在单独的外壳中。
18.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偏转器元件，所述偏转器元件沿着所述测量轴方向接收所述源光并且将其朝向所述标尺光栅引导，并且沿着横向于所述测量轴方向的方向接收所述测量光且将其沿着所述测量轴方向朝向所述远程配套系统引导。
19.根据权利要求18所述的光学编码器构造，其中所述远程透镜部分包括自动聚焦装置，其中在测量操作期间，所述读头相对于所述远程配套系统和所述标尺移动，且所述自动聚焦装置被构造来向所述光电探测器装置提供所述多个对应强度区域的自动聚焦影像。
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