CN106168492A - 用在光编码器的照明部分中的光源阵列 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用在光编码器的照明部分中的光源阵列。所述光编码器包括照明部分、刻度光栅和检测器构造，所述刻度光栅沿测量方向延伸并接收来自照明部分的光。光源阵列包括单独源，所述单独源以格栅图案布置，并与两个横向的平行格栅图案线组一致，两个横向的平行格栅图案线组在它们的平行线之间具有两个不同的格栅线间距。光源阵列的不同实例可以不同旋转方位绕正交于格栅图案的轴线安装，以用在不同照明部分中，以适于与沿测量轴线方向具有不同光栅间距的相应刻度光栅一起使用。通过使用不同相应旋转方位，单独源沿相应照明光源线对准，相应照明光源线沿测量轴线方向以不同的相应照明光源线间距分隔开。

Description

用在光编码器的照明部分中的光源阵列
技术领域
本申请总体上涉及精密测量仪器，更具体地涉及光学位移编码器。
背景技术
已知各种光学位移编码器使用读头，读头具有将刻度图案成像至读头中的光检测器装置的光学装置。刻度图案的图像与刻度构件协作而移位，移位的刻度图案图像的移动或位置用光检测器装置检测。光编码器可利用自成像装置来检测包括刻度光栅的刻度构件的位移。Cowley,J.M.和A.F.Moodie在1957年在Proc.Phys.Soc.B,70,486的文章“Fourier Images:I-The Point Source”描述了自图像(还已知为塔尔博特图像)的基本原理，该文章作为引用并入本文。美国专利No.7608813(’813专利)公开了利用自成像的示例性光编码器，该专利的全部内容作为引用并入本文。类似的编码器可利用在两个或三个光栅编码器装置中根据Lau效应原理产生的自图像。Crespo等人在2000年3月在Opt.Eng.39(3),817-824的文章“OpticalEncoder Based on the Lau Effect”公开了一个示例。其它光编码器可利用莫尔成像技术。美国专利No.US20130161499A1公开了利用莫尔成像技术的示例性光编码器，该专利的全部内容作为引用并入本文。
典型的编码器构造(比如’813专利中公开的编码器构造)依靠具有固定间距的照明光栅，从而对于照明光栅的不同间距不能利用可互换照明部分部件。在各编码器构造中，希望提供一种紧凑的读头，其可以成本有效的方式由简单和可互换的部件制造。
发明内容
公开了一种用在光编码器的照明部分中的光源阵列。该光编码器包括照明部分、刻度光栅和检测器构造，刻度光栅沿测量轴线方向延伸并布置成接收来自照明部分的光，检测器构造布置成接收来自刻度光栅的光。光源阵列包括单独源，单独源以大致平面二维(2D)格栅图案布置，并定位成与平行于第一格栅轴线的一组第一格栅图案线一致，并还定位成与平行于第二格栅轴线的一组第二格栅图案线一致，第二格栅轴线横向于第一格栅轴线。第一格栅图案线组的成员沿垂直于第一格栅图案线的方向由第一格栅线间距P1分隔开，第二格栅图案线组的成员沿垂直于第二格栅图案线组的方向由第二格栅线间距P2分隔开。光源阵列构造成以第一旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第一照明部分中，以与沿测量轴线方向具有第一刻度光栅间距SGP1的刻度光栅一起使用，其中，当使用第一照明部分中的第一旋转方位时，单独源沿垂直于测量轴线方向的照明光源线对准，照明光源线沿测量轴线方向由第一照明光源线间距IP1分隔开。光源阵列还构造成以第二旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第二照明部分中，以与沿测量轴线方向具有第二刻度光栅间距SGP2的刻度光栅一起使用，其中，当使用第二照明部分中的第二旋转方位时，单独源沿垂直于测量轴线方向的照明光源线对准，照明光源线沿测量轴线方向由第二照明光源线间距IP2分隔开。第一照明光源线间距IP1和第二照明光源线间距IP2是不同的。
在各实施例中，公开了一种用于提供第一和第二光编码器的方法。该方法包括提供光源阵列的第一和第二实例的步骤，其中，单独源以大致平面二维(2D)格栅图案布置，并定位成与平行于第一格栅轴线的第一格栅图案线组一致，并还定位成与平行于第二格栅轴线的第二格栅图案线组一致，第二格栅轴线横向于第一格栅轴线。第一格栅图案线组沿垂直于第一格栅图案线的方向由第一格栅线间距P1分隔开，第二格栅图案线组沿垂直于第二格栅图案线的方向由第二格栅线间距P2分隔开。光源阵列构造成以第一旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第一照明部分中，以与沿测量轴线方向具有第一刻度光栅间距SGP1的刻度光栅一起使用，其中，当使用第一照明部分中的第一旋转方位时，单独源沿垂直于测量轴线方向的照明光源线对准，照明光源线沿测量轴线方向由第一照明光源线间距IP1分隔开。光源阵列还构造成以第二旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第二照明部分中，以与沿测量轴线方向具有第二刻度光栅间距SGP2的刻度光栅一起使用，其中，当使用第二照明部分中的第二旋转方位时，单独源沿垂直于测量轴线方向的照明光源线对准，照明光源线沿测量轴线方向由第二照明光源线间距IP2分隔开。第一照明光源线间距IP1和第二照明光源线间距IP2在光源阵列中是不同的。该方法还包括在第一光编码器中包含光源阵列的第一实例的步骤，第一光编码器包括：以第一旋转方位安装在第一照明部分中的光源阵列的第一实例；第一刻度光栅，具有第一刻度光栅间距SGP1，第一刻度光栅沿测量轴线方向延伸，并布置成接收来自第一照明部分的光；以及第一检测器构造，布置成接收来自第一刻度光栅的光。该方法还包括在第二光编码器中包含光源阵列的第二实例的步骤，第二光编码器包括：以第二旋转方位安装在第二照明部分中的光源阵列的第二实例；第二刻度光栅，具有第二刻度光栅间距SGP2，第二刻度光栅沿测量轴线方向延伸，并布置成接收来自第二照明部分的光；以及第二检测器构造，布置成接收来自第二刻度光栅的光。
附图说明
当与附图结合时，通过参考下面详细描述，前述方面和许多伴随优点会变得更好理解，从而更易明白，附图中：
图1是现有技术光编码器构造的局部示意性分解图；
图2是使用本文所公开光源阵列实施例的光编码器构造的局部示意性分解图；
图3A、3B和3C是示出使用本文所公开的光源阵列的第一实施例的三个旋转方位的三个光编码器的照明部分的简图；
图4A和4B是示出使用本文所公开的光源阵列的第二实施例的两个旋转方位的两个光编码器的照明部分的简图；以及
图5A和5B示出说明提供第一和第二光编码器的方法的简图。
具体实施方式
图1是在各实施例中，现有技术光编码器构造100的局部示意性分解图，该光编码器构造可根据已知的“自成像”原理操作。编码器构造100的某些方面与’813专利描述的编码器构造类似，并可通过类比来理解。如图1所示，编码器构造100包括刻度光栅110、照明部分160和检测器构造125。照明部分160包括光源130、透镜140和照明光栅150。刻度光栅110与照明部分160通过源间隙距离Zs分隔开。检测器构造125与刻度光栅110通过距离Zi分隔开。在一些实施例中，光源130是LED。
图1示出根据本文使用的转换的正交X、Y和Z方向。X和Y方向平行于刻度光栅110的平面，X方向平行于预期测量轴线方向MA(例如垂直于刻度光栅110的纵长图案元件)。Z方向正交于刻度光栅110的平面。
在操作时，从光源130发出的光131部分地或全部地在足以照明刻度光栅110的射束区上由透镜140准直。光131穿过照明光栅150的光栅结构，以在光栅开口处提供部分相干照明光源的阵列(选择成根据已知的自成像照明原理照明刻度光栅110)。当刻度光栅110被照明时，其输出空间调制光图案(例如在一些实施例中，来自衍射级的相干边缘光)作为刻度光132至检测器构造125。编码器构造100根据已知方法构造，使得若干衍射级互相作用以在检测器构造125的平面处产生自图像(例如塔尔博特图像或菲涅尔图像)。
在各应用中，检测器构造125和照明部分160以彼此固定关系安装在例如读头或量规壳体(未示出)中，并沿测量轴线相对于刻度光栅110由轴承系统根据已知技术引导。在各应用中，刻度光栅110可以附接至移动台或量规杆等。图1所示构造是透射构造。刻度光栅110包括光阻挡部分和光透射部分(例如使用已知薄膜图案化技术等制造在透明基底上)，其通过透射将空间调制光图案输出至检测器轨道。应明白，类似的部件可布置在反射实施例中，其中，照明部分160和检测器构造125布置在刻度光栅110的同一侧，并根据已知技术定位用于倾斜照明和反射(必要的话)。
应明白，编码器构造100可用在Lau效应编码器构造中。在一些合并Lau效应编码器构造的实施例中，可以省略透射140，因为这种构造不需要高度准直的光源。
图2是使用本文所公开的光源的实施例的光编码器构造200的局部示意性分解图，该光编码器可在各实施例中根据已知的“自成像”原理操作。编码器构造200的某些用2XX编号的元件可与在图1中使用类似“XX”数值下标的元件1XX类似或相同，并且可通过类比理解。如图2所示，编码器构造200包括刻度光栅210、照明部分260和检测器构造225。应理解，照明部分260和检测器构造225包括用于根据已知方法连接功率、控制和/或数据信号至各部件以及连接来自各部件的功率、控制和/或数据信号的电连接件(未示出)。
照明部分260包括光源阵列265的实施例，该光源阵列构造成根据本文公开原理以不同方位安装在不同照明部分中。特别地，光源阵列265包括单独源265n，单独源以大致平面二维(2D)格栅图案布置，并定位成与平行于第一格栅轴线GA1的第一格栅图案线GPL1组一致，并还定位成与平行于第二格栅轴线GA2的第二格栅图案线GPL2组一致，第二格栅轴线横向于第一格栅轴线GA1。在一些实施例中，单独源265n可以是LED源。第一格栅图案线GPL1组中的成员沿垂直于第一格栅图案线GPL1的方向由第一格栅线间距P1分隔开，第二格栅图案线GPL2组中的成员沿垂直于第二格栅图案线组的方向由第二格栅线间距P2分隔开。第一照明光源线间距IP1和第二照明光源线间距IP2是不同的。应明白，仅第一格栅图案线GPL1中的两个和第二格栅图案线GPL2中的两个在图3A和3B中标记为示例性格栅图案线，但是应理解，格栅图案线沿光源阵列265规则地间隔开。
如先前所述，光源阵列265构造成其设计的第一实例可以第一旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线(即Z方向)安装在第一照明部分(即，照明部分260)中，以与沿测量轴线方向MA具有第一刻度光栅间距SGP1的刻度光栅210一起使用。当使用所述照明部分260中的第一旋转方位时，单独源265n沿垂直于测量轴线方向MA的照明光源线ISL1对准，照明光源线沿测量轴线方向MA由第一照明光源线间距IP1分隔开。光源阵列265还构造成其设计的第二实例可以第二旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线(即Z方向)安装在第二照明部分中，以与沿测量轴线方向MA具有第二刻度光栅间距SGP2的刻度光栅一起使用。当使用第二照明部分中的第二旋转方位时，单独源265n沿垂直于测量轴线方向MA的照明光源线ISL2对准，照明光源线ISL2沿测量轴线方向MA由第二照明光源线间距IP2分隔开。那么，检测器构造225可包括检测器部分226n，检测器部分根据检测器间距DP2布置，检测器间距对应于空间调制光232的间距。在图2中，第二刻度光栅间距SGP2和第二检测器间距DP2以虚线示出，以表明它们表示与SGP1和DP1构造不同的替代构造。下面参考图3A-3C更详细地描述使用类似光源阵列(处于不同方位，处于三个不同照明部分中)的三个实例的示例。
在光编码器构造200的各实施例中，刻度光栅210沿测量轴线方向82延伸，并布置成接收来自照明部分260的光231。刻度光栅210与照明部分260以源间隙距离Zs分隔开。检测器构造225与刻度光栅210以距离Zi分隔开，并布置成接收来自刻度光栅210的空间调制光232。检测器构造225包括检测器部分226n，检测器部分根据检测器间距DP1布置，检测器间距对应于空间调制光232的间距。应明白，在各实施例中，检测器间距DP1可被理解为是检测器部分226n(对应于空间调制光232的相同相位)之间的距离。为了简化，图2示出根据单个相位间隔开的检测器部分226n。然而，在各实施例中，检测器部分226n可针对四相位检测或三相位检测而布置。光编码器构造200在光源阵列265和刻度光栅210之间不包括光阻挡元件。
在一些实施例中，间距IP1、SGP1和DP1可满足下式：
IP1＝DP1*SGP1/(DP1-SGP1) 式1
在一些实施例中，照明部分260可输出具有波长λ的光，光源的第一实例可沿正交于第一刻度光栅的方向以距离Zs与第一刻度光栅分隔开，距离Zs可满足式子：
Zs＝2*IP1*SGP1/λ 式2
在一些实施例中，距离Zi可满足式子：
Zi＝Zs*SGP1/(IP1-SGP1) 式3
在一个示例性实施例中，第一编码器构造可包括光源阵列设计的第一实例，其以第一旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第一照明部分(具有40μm第一照明光源线间距IP1)中；刻度光栅，具有10μm刻度光栅间距SGP1；以及检测器部分，具有13.3μm检测器间距DP1。第一编码器构造可构造有1.98mm的距离Zs和0.66mm的距离Zi。第二编码器构造可包括相同光源阵列设计的第二实例，其以第二旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第二照明部分(具有23μm第二照明光源线间距IP2)中；刻度光栅，具有8μm刻度光栅间距SGP2；以及检测器部分，具有12.3μm检测器间距DP2。第二编码器构造可构造有0.91mm的距离Zs和0.49mm的距离Zi。
尽管光编码器构造200是透射型编码器构造，但是应明白，照明部分260可恰当地适配于反射型编码器构造。额外地，尽管描述了可用于自成像型光编码器实施例中的特定尺寸，但是照明部分260还可恰当地适配于莫尔成像型编码器构造，比如美国专利No.US20130161499A1中描述的，该专利的全部内容作为引用并入本文。
图3A、3B和3C是示出用于使用光源阵列365的第一实施例的相应实例的三个旋转方位的三个光编码器的照明部分360A、照明部分360B和照明部分360C的简图。照明部分360A与编码器构造200中的照明部分260类似，并可代替其使用。光源阵列365包括沿测量轴线方向MA布置的单独源365n。应理解，光源阵列365还包括用于将功率供给至装置的电连接件(未示出)，并还可根据已知技术包括各种信号和控制线和/或控制电路(如果必要的话)。应理解，光源阵列365可以期望安装方位使用已知技术安装到各照明部分360A、360B和/或360C中的电路板等(未示出)。
如图3A所示，对于光源阵列365的第一实例，使用所示第一旋转方位会对准垂直于测量轴线方向MA的第一格栅轴线GA1，从而，垂直于测量轴线方向MA的得到的照明光源线ISL1具有与第一格栅线间距P1相同的第一照明光源线间距IP1(沿测量轴线MA的方向)。如图3B所示，对于光源阵列365的第二实例，使用所示第二旋转方位会对准垂直于测量轴线方向MA的第二格栅轴线GA2，从而，垂直于测量轴线方向MA的得到的照明光源线ISL2具有与第二格栅线间距P2相同的第二照明源线间距IP2(沿测量轴线MA的方向)。如图3C所示，对于光源阵列365的第三实例，使用所示第三旋转方位既不会对准垂直于测量轴线方向MA的第一格栅轴线GA1，也不会对准第二格栅轴线GA2。确切地，单独照明源365n的“对角”组沿垂直于测量轴线方向的照明光源线ISL3对准。因此，照明光源线间距IP3(与横跨在第三格栅图案线GPL3之间的第三格栅线间距P3相同)与第一格栅线间距P1不同，与第二格栅线间距P2不同。
应明白，尽管光源阵列365布置为矩形点阵，但是其它布置根据本文所述原理也是合适的。例如，光源阵列可替代地布置为六角形点阵、倾斜点阵或菱形点阵，并仍可根据本文所公开的原理使用。
使用比如在各照明部分360A、360B和360C中所示的光源阵列会减少编码器读头中的元件数量，从而给照明部分提供更紧凑的单个元件，而不需要光源、透镜和照明“掩模”光栅(比如图1所示照明部分160的光源130、透镜140和照明光栅150)，以获得类似效应。而且，使用各照明部分360A、360B和360C中的相同光源阵列设计的多个实例允许当制造具有许多操作参数(比如不同的刻度间距和或分辨率)的编码器生产线时，通过允许增加光源阵列制造数量和简化要使用的部件存储来降低成本。
图4A和4B是示出照明部分460A和460B分别用于两个不同光编码器的简图。照明部分460A和460B使用光源阵列465的第二实施例的相应实例的两个不同旋转方位。光源阵列465包括单独源465n。如图4A和4B所示，光源阵列465构造成提供至少第一可寻址的单独源466a组和第二可寻址的单独源466b组。单独源465n以大致平面二维(2D)格栅图案布置，并定位成与平行于第一格栅轴线GA1的第一格栅图案线GPL1组一致，并还定位成与平行于第二格栅轴线GA2的第二格栅图案线GPL2组一致，第二格栅轴线GA2横向于第一格栅轴线GA1。第一格栅图案线GPL1组中的成员沿垂直于第一格栅图案线GPL1的方向由第一格栅线间距P1分隔开，第二格栅图案线组沿垂直于第二格栅图案线组的方向由第二格栅线间距P2分隔开。光源阵列465构造成以第一旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线(即Z方向)安装在第一照明部分460A中，以与沿测量轴线部分MA具有第一刻度光栅间距SGP1的刻度光栅一起使用。当使用照明部分460A中的第一旋转方位时，单独源465n沿垂直于测量轴线方向MA的照明光源线ISL1对准，照明光源线沿测量轴线方向MA由第一照明光源线间距IP1分隔开。如图4B所示，光源阵列465还构造成以第二旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线(即Z方向)安装在第二照明部分460B中，以与沿测量轴线方向MA具有第二刻度光栅间距SGP2的刻度光栅一起使用。
在图4A和4B所示实施例中，第一光编码器和第二光编码器构造成维持单独源465n中的一些在操作期间不活动。更确切地，第一光编码器构造成维持不属于第一可寻址的单独源466a组的一部分的单独源465n在操作期间不活动，第二光编码器构造成维持不属于第二可寻址的单独源466b组的一部分的单独源465n在操作期间不活动。维持一些单独源不活动会允许光编码器通过不启动对光编码器的检测器部分的视场没有贡献光的单独源来节省功率。还应明白，单独源465n沿测量轴线方向MA的一些排可以被设定为不活动的(即一些排可以“略过”)，以调节来自光源阵列465的光源的强度等级。
图4A示出光源阵列465的单独源467n组。单独源467n组包括在照明部分460A和照明部分460B中均不活动的相邻的单独源。因此，应明白，在一些实施例中，光源阵列465可以不包括单独源467n组，因为它们没有对照明部分460A和照明部分460B贡献光。
有利地，单独源465n中的一些在照明部分460A和照明部分460B中均是活动的，因此，光源阵列465要求更少的单独源465n。在根据本文公开的原理包括可寻址的单独源组的一些实施例中，单独源的至少50％可用在第一和第二光编码器两者中。
在包括可寻址的单独源组的一些实施例中，不活动的单独源可包括沿相应照明光源线对准的单独源组，使得对应于活动的单独源的照明光源线之间的间隔沿测量轴线方向等于n*IP1，其中，n是整数。更确切地，在一些实施例中，光源阵列可构造成维持一个或多个格栅图案线不活动，即“略去”格栅图案线，以提供期望照明光源线间距。
组装成本还得以减少，因为单独源465n组可以沿测量轴线方向MA和/或垂直于测量轴线方向MA根据需要启动或失活，以校正相对于检测器构造的对准而不是在组装期间机械对准整个照明部分460A或照明部分460B。
图5A和5B示出提供第一和第二光编码器的方法的简图500。在图5A，在块510处，提供光源阵列的第一和第二实例。单独源以大致平面二维(2D)格栅图案布置，并定位成与平行于第一格栅轴线的第一格栅图案线组一致，并还定位成与平行于第二格栅轴线的第二格栅图案线组一致，第二格栅轴线横向于第一格栅轴线。第一格栅图案线组沿垂直于第一格栅图案线的方向由第一格栅线间距P1分隔开，第二格栅图案线组沿垂直于第二格栅图案线的方向由第二格栅线间距P2分隔开。光源阵列构造成光源阵列的第一实例以第一旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第一照明部分中，以与沿测量轴线方向具有第一刻度光栅间距SGP1的刻度光栅一起使用，其中，当使用第一照明部分中的第一旋转方位时，单独源沿垂直于测量轴线方向的照明光源线对准，照明光源线沿测量轴线方向由第一照明光源线间距IP1分隔开。光源阵列还构造成光源阵列的第二实例可以第二旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第二照明部分中，以与沿测量轴线方向具有第二刻度光栅间距SGP2的刻度光栅一起使用，其中，当使用第二照明部分中的第二旋转方位时，单独源沿垂直于测量轴线方向的照明光源线对准，照明光源线沿测量轴线方向由第二照明光源线间距IP2分隔开。第一照明光源线间距IP1和第二照明光源线间距IP2是不同的。该方法持续至参考块A，参考块在图5B中继续。在图5B中，该方法从参考块A继续于块520。在块520，光源阵列的第一实例包含在第一光编码器中，第一光编码器包括：光源阵列的第一实例，以第一旋转方位安装在第一照明部分中；第一刻度光栅，具有第一刻度光栅间距SGP1，第一刻度光栅沿测量轴线方向延伸，并布置成接收来自第一照明部分的光；以及第一检测器构造，布置成接收来自第一刻度光栅的光。在块530，光源阵列的第二实例包含在第二光编码器中，第二光编码器包括：光源阵列的第二实例，以第二旋转方位安装在第二照明部分中；第二刻度光栅，具有第二刻度光栅间距SGP2，第二刻度光栅沿测量轴线方向延伸，并布置成接收来自第二照明部分的光；以及第二检测器构造，布置成接收来自第二刻度光栅的光。第一照明部分构造的第一实例操作成使用第一光编码器中的第一可寻址的单独源组照明第一刻度光栅，第一照明部分构造的第二实例操作成使用第二光编码器中的第二可寻址的单独源组照明第二刻度光栅。
在一些实施例中，以第一旋转方位安装光源阵列可垂直于测量轴线方向对准第一格栅轴线，第一照明光源线间距IP1可以与第一格栅线间距P1相同。
在一些实施例中，以第二旋转方位安装光源阵列可垂直于测量轴线方向对准第二格栅轴线，第二照明光源线间距IP2可以与第二格栅线间距P2相同。
在一些实施例中，以第一旋转方位安装光源阵列可既不垂直于测量轴线方向对准第一格栅轴线，也不垂直于测量轴向方向对准第二格栅轴线，第一照明光源线间距IP1可与第一格栅线间距P1不同，与第二格栅线间距P2不同。
在一些实施例中，单独源的至少50％可用在第一和第二光编码器两者中。
在一些实施例中，以第一旋转方位安装光源阵列可提供沿测量轴线方向由第一照明光源线间距IP1分隔开的照明光源线。第一刻度光栅沿测量轴线方向可具有第一刻度光栅间距SGP1。第一检测器构造可包括光学检测器部分组，其沿测量轴线方向具有检测器间距DP1。间距IP1、SGP1和DP1可满足式子IP1＝DP1*SGP1/(DP1-SGP1)。以第二旋转方位安装光源阵列可提供沿测量轴线方向由第二照明光源线间距IP2分隔开的照明光源线。第二刻度光栅沿测量轴线方向可具有第二刻度光栅间距SGP2。第二检测器构造可包括光学检测器部分组，其沿测量轴线方向具有检测器间距DP2。间距IP2、SGP2和DP2可满足式子IP2＝DP2*SGP2/(DP2–SGP2)。在一些实施例中，第一照明部分可输出具有波长λ的光，光源阵列的第一实例可沿正交于第一刻度光栅的方向与第一刻度光栅以距离Zs1分隔开，距离Zs1可满足式子Zs1＝2*IP1*SGP1/λ。第二照明部分可输出具有波长λ的光，光源阵列的第二实例可沿正交于第二刻度光栅的方向与第二刻度光栅以距离Zs2分隔开，距离Zs2可满足式子Zs2＝2*IP2*SGP2/λ。在一些实施例中，第一刻度光栅可沿正交于第一刻度光栅的方向与第一检测器构造以距离Zi1分隔开，距离Zi1可满足式子Zi1＝Zs1*SGP1/(IP1-SGP1)。第二刻度光栅可沿正交于第二刻度光栅的方向与第二检测器构造以距离Zi2分隔开，距离Zi2可满足式子Zi2＝Zs2*SGP2/(IP2–SGP2)。
尽管说明和描述了各实施例，但是对于本领域技术人员来说，基于本公开，操作的特征和顺序的所说明和所述布置中的许多变型是明显的。因此，明白的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。

Claims (20)

1.一种用在光编码器的照明部分中的光源阵列，所述光编码器包括照明部分、刻度光栅和检测器构造，所述刻度光栅沿测量轴线方向延伸并布置成接收来自照明部分的光，所述检测器构造布置成接收来自刻度光栅的光，其中：
所述光源阵列包括单独源，所述单独源以大致平面二维(2D)格栅图案布置，并定位成与平行于第一格栅轴线的第一格栅图案线组一致，并还定位成与平行于第二格栅轴线的第二格栅图案线组一致，所述第二格栅轴线横向于所述第一格栅轴线；
所述第一格栅图案线组中的成员沿垂直于第一格栅图案线的方向以第一格栅线间距P1分隔开，所述第二格栅图案线组中的成员沿垂直于第二格栅图案线组的方向以第二格栅线间距P2分隔开；
所述光源阵列构造成以第一旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第一照明部分中，以与沿测量轴线方向具有第一刻度光栅间距SGP1的刻度光栅一起使用，其中，当使用第一照明部分中的第一旋转方位时，所述单独源沿垂直于测量轴线方向的照明光源线对准，所述照明光源线沿测量轴线方向以第一照明光源线间距IP1分隔开；
所述光源阵列还构造成以第二旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第二照明部分中，以与沿测量轴线方向具有第二刻度光栅间距SGP2的刻度光栅一起使用，其中，当使用第二照明部分中的第二旋转方位时，所述单独源沿垂直于测量轴线方向的照明光源线对准，所述照明光源线沿测量轴线方向以第二照明光源线间距IP2分隔开；以及
第一照明光源线间距IP1和第二照明光源线间距IP2是不同的。
2.如权利要求1所述的光源阵列，其中，所述第一光源阵列的第一实例包含在第一光编码器中，所述第一光编码器包括：
所述光源阵列的第一实例，以第一旋转方位安装在第一照明部分中；
第一刻度光栅，具有第一刻度光栅间距SGP1，所述第一刻度光栅沿测量轴线方向延伸并布置成接收来自所述第一照明部分的光；以及
第一检测器构造，布置成接收来自第一刻度光栅的光。
3.如权利要求2所述的光源阵列，其中，使用第一旋转方位垂直于测量轴线方向对准第一格栅轴线，第一照明光源线间距IP1与第一格栅线间距P1相同。
4.如权利要求2所述的光源阵列，其中，使用第一旋转方位既不垂直于测量轴线方向对准第一格栅轴线，也不垂直于测量轴线方向对准第二格栅轴线，所述第一照明光源线间距IP1与所述第一格栅线间距P1不同，与所述第二格栅线间距P2不同。
5.如权利要求2所述的光源阵列，其中，所述光源阵列的第二实例包含在第二光编码器中，所述第二光编码器包括：
所述光源阵列的第二实例，以第二旋转方位安装在第二照明部分中；
第二刻度光栅，具有第二刻度光栅间距SGP2，所述第二刻度光栅沿测量轴线方向延伸并布置成接收来自所述第二照明部分的光；以及
第二检测器构造，布置成接收来自第二刻度光栅的光。
6.如权利要求5所述的光源阵列，其中，所述单独源的至少50％用在第一和第二光编码器两者中。
7.如权利要求2所述的光源阵列，其中，所述第一光编码器构造成维持一些所述单独源在操作期间不活动。
8.如权利要求7所述的光源阵列，其中，不活动的单独源包括沿相应照明光源线对准的单独源组，使得对应于活动的单独源的照明光源线之间的间隔沿测量轴线方向等于n*IP1，其中，n是整数。
9.如权利要求7所述的光源阵列，其中，不活动的单独源包括相邻的单独源组。
10.如权利要求2所述的光源阵列，其中：
使用第一照明部分中的第一旋转方位提供了沿测量轴线方向以第一照明光源线间距IP1分隔开的照明光源线；第一刻度光栅沿测量轴线方向具有第一刻度光栅间距SGP1；
第一检测器构造包括沿测量轴线方向具有检测器间距DP1的光学检测器部分组；以及
间距IP1、SGP1和DP1满足式子IP1＝DP1*SGP1/(DP1-SGP1)。
11.如权利要求10所述的光源阵列，其中，所述第一照明部分输出具有波长λ的光，所述光源阵列的第一实例沿正交于第一刻度光栅的方向与第一刻度光栅以距离Zs分隔开，距离Zs满足式子Zs＝2*IP1*SGP1/λ。
12.如权利要求10所述的光源阵列，其中，所述第一刻度光栅沿正交于第一刻度光栅的方向与第一检测器构造以距离Zi分隔开，距离Zi满足式子Zi＝Zs*SGP1/(IP1-SGP1)。
13.一种用于提供第一和第二光编码器的方法，所述方法包括：
提供光源阵列的第一和第二实例，其中：
单独源以大致平面二维(2D)格栅图案布置，并定位成与平行于第一格栅轴线的第一格栅图案线组一致，并还定位成与平行于第二格栅轴线的第二格栅图案线组一致，所述第二格栅轴线横向于所述第一格栅轴线；
所述第一格栅图案线组沿垂直于第一格栅图案线的方向以第一格栅线间距P1分隔开，所述第二格栅图案线组沿垂直于第二格栅图案线的方向以第二格栅线间距P2分隔开；
所述光源阵列构造成以第一旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第一照明部分中，以与沿测量轴线方向具有第一刻度光栅间距SGP1的刻度光栅一起使用，其中，当使用第一照明部分中的第一旋转方位时，所述单独源沿垂直于测量轴线方向的照明光源线对准，所述照明光源线沿测量轴线方向以第一照明光源线间距IP1分隔开；
所述光源阵列还构造成以第二旋转方位绕正交于2D格栅图案的轴线安装在第二照明部分中，以与沿测量轴线方向具有第二刻度光栅间距SGP2的刻度光栅一起使用，其中，当使用第二照明部分中的第二旋转方位时，所述单独源沿垂直于测量轴线方向的照明光源线对准，所述照明光源线沿测量轴线方向以第二照明光源线间距IP2分隔开；以及
第一照明光源线间距IP1和第二照明光源线间距IP2是不同的；
将光源阵列的第一实例包含在第一光编码器中，所述第一光编码器包括：
所述光源阵列的第一实例，以第一旋转方位安装在第一照明部分中；
第一刻度光栅，具有第一刻度光栅间距SGP1，所述第一刻度光栅沿测量轴线方向延伸并布置成接收来自所述第一照明部分的光；以及
第一检测器构造，布置成接收来自第一刻度光栅的光；以及
将光源阵列的第二实例包含在第二光编码器中，所述第二光编码器包括：
所述光源阵列的第二实例，以第二旋转方位安装在第二照明部分中；
第二刻度光栅，具有第二刻度光栅间距SGP2，所述第二刻度光栅沿测量轴线方向延伸并布置成接收来自所述第二照明部分的光；以及
第二检测器构造，布置成接收来自第二刻度光栅的光。
14.如权利要求13所述的方法，其中，以第一旋转方位安装光源阵列会垂直于测量轴线方向对准第一格栅轴线，第一照明光源线间距IP1与第一格栅线间距P1相同。
15.如权利要求13所述的方法，其中，以第二旋转方位安装光源阵列会垂直于测量轴线方向对准第二格栅轴线，第二照明光源线间距IP2与第二格栅线间距P2相同。
16.如权利要求13所述的方法，其中，以第一旋转方位安装光源阵列既不垂直于测量轴线方向对准第一格栅轴线，也不垂直于测量轴线方向对准第二格栅轴线，所述第一照明光源线间距IP1与所述第一格栅线间距P1不同，与所述第二格栅线间距P2不同。
17.如权利要求13所述的方法，其中，所述单独源的至少50％用在第一和第二光编码器两者中。
18.如权利要求13所述的方法，其中：
以第一旋转方位安装光源阵列提供了沿测量轴线方向以第一照明光源线间距IP1分隔开的照明光源线；
第一刻度光栅沿测量轴线方向具有第一刻度光栅间距SGP1；
第一检测器构造包括沿测量轴线方向具有检测器间距DP1的光学检测器部分组；
间距IP1、SGP1和DP1满足式子IP1＝DP1*SGP1/(DP1-SGP1)；
以第二旋转方位安装光源阵列提供了沿测量轴线方向以第二照明光源线间距IP2分隔开的照明光源线；
第二刻度光栅沿测量轴线方向具有第二刻度光栅间距SGP2；
第二检测器构造包括沿测量轴线方向具有检测器间距DP2的光学检测器部分组；
间距IP2、SGP2和DP2满足式子IP2＝DP2*SGP2/(DP2–SGP2)。
19.如权利要求18所述的方法，其中：
所述第一照明部分输出具有波长λ的光，所述光源阵列的第一实例沿正交于第一刻度光栅的方向与第一刻度光栅以距离Zs1分隔开，距离Zs1满足式子Zs1＝2*IP1*SGP1/λ；以及
所述第二照明部分输出具有波长λ的光，所述光源阵列的第二实例沿正交于第二刻度光栅的方向与第二刻度光栅以距离Zs2分隔开，距离Zs2满足式子Zs2＝2*IP2*SGP2/λ。
20.如权利要求18所述的方法，其中：
所述第一刻度光栅沿正交于第一刻度光栅的方向与第一检测器构造以距离Zi1分隔开，距离Zi1满足式子Zi1＝Zs1*SGP1/(IP1-SGP1)；以及
所述第二刻度光栅沿正交于第二刻度光栅的方向与第二检测器构造以距离Zi2分隔开，距离Zi2满足式子Zi2＝Zs2*SGP2/(IP2–SGP2)。
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