[发明专利]位移传感器构造

说明书

技术领域

本发明涉及一种位移传感器构造，更具体地，涉及一种光学地检测标尺光成像构造(scale light imaging configuration)相对于标尺光栅(scale grating)的位移的位移传感器构造。

背景技术

已经公开了一种编码器，其光学地检测标尺光成像构造相对于一维标尺光栅的二维位移(参见美国专利第7,601,947号)。然而，该编码器结构非常复杂。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有较简单结构的位移传感器构造，其能够检测标尺光成像构造相对于一维标尺光栅的二维位移。

根据本发明的一个方面，提供一种位移传感器构造，该位移传感器构造包括：

标尺光栅，包括设置在第一方向上的光栅条，每个光栅条在基本上垂直于第一方向的第二方向上延伸，且标尺光栅限定对应于衍射级角组的衍射面组，该衍射级角组与垂直入射到标尺光栅上的平面波相对应；以及

标尺光成像构造，包括：

照明部分，配置为向标尺光栅提供照射光，且平面波和照射光具有相同的波长；

成像构造，包括第一光路和第二光路；以及

检测器，包括第一检测器部分和第二检测器部分，其中：

位移传感器构造配置为从标尺光栅输出第一标尺光分量到成像构造，并且配置为沿着第一光路输出第一标尺光分量到第一检测器部分，

位移传感器构造配置为从标尺光栅输出第二标尺光分量到成像构造，并且配置为沿着第二光路输出第二标尺光分量到第二检测器部分，而且在标尺光栅附近，第二光路相对于与标尺光栅垂直的方向以一角度倾斜，该角度定义在包括垂直于标尺光栅的方向和第一方向的平面中，

第一检测器部分配置为接收沿着第一光路传输的第一标尺光分量并输出第一位移信号，该第一位移信号至少包括第一信号分量，该第一信号分量指示标尺光成像构造相对于标尺光栅沿着第一方向的位移，并且

第二检测器部分配置为接收沿着第二光路传输的第二标尺光分量并输出第二位移信号，该第二位移信号包括第一信号分量和第二信号分量，该第二信号分量指示标尺光成像构造相对于标尺光栅沿着第三方向的位移，第三方向垂直于第一方向和第二方向。

附图说明

下面基于以下附图详细描述本发明的示例性实施例，其中：

图1是用于解释根据本发明第一实施例的位移传感器的示意透视图；

图2是用于解释根据本发明第一实施例的位移传感器的示意纵视图；

图3是用于解释根据本发明第一实施例的位移传感器检测器部分的示意图；

图4是用于解释根据本发明第二实施例的位移传感器的示意透视图；以及

图5是用于解释根据本发明第三实施例的位移传感器的示意纵视图。

具体实施方式

(第一实施例)

参见图1和2，根据第一实施例的位移传感器100包括标尺光栅110和标尺光成像构造120。

标尺光栅110包括沿着X方向设置且周期为P_SG的光栅条(grating bar)118，在一些实施例中P_SG为1μm。每个光栅条118沿着与X方向垂直的Y方向延伸。标尺光栅限定分别对应于一组衍射级角(diffractive order angle)θ1、θ2和θ3的一组衍射面(diffraction plane)111、112和113，该组衍射级角与垂直入射到标尺光栅110上的平面波相对应。在该实施例中，θ1＝0度，并且θ2＝-θ3。衍射面111垂直于X方向，并且衍射面112和113相对于衍射面111对称。在该实施例中，标尺光栅110为透射式标尺光栅，然而也可以用反射式标尺光栅。

标尺光成像构造120包括照明部分160、成像构造190和检测器200。照明部分160向标尺光栅110提供照射光束133。照明部分160包括光源130、透镜140、光栅150A和光栅150B。在一些实施例中光源130产生包括0.650μm波长的光束131。透镜140将光束131转换为入射到光栅150A的准直光束132。