【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及检测，特别涉及一种光学结构和读数头。
技术介绍
1、目前的二维光栅编码器结构的光学结构，通常通过将两块衍射光栅设置成一透射一反射的形式，以形成等效的三光栅结构，从而形成对光学位移信号的两倍细分。如此设置，一方面需要将光学结构的衍射光栅设置为二维光栅，且需要使二维光栅满足大尺寸、小栅距的要求，难以做到小型化，生产成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提供一种光学结构和读数头，旨在缩小光学结构的尺寸，降低光学结构的生产成本。
2、为实现上述目的，本专利技术提出的一种光学结构，包括光源组件、光栅组件以及探测组件，所述光栅组件设于所述光源组件和所述探测组件之间，所述光栅组件包括自所述光源组件朝向所述探测组件依次间隔设置的第一光栅、第二光栅以及第三光栅；
3、所述光源组件，用于出射光束至所述第一光栅；
4、所述第一光栅，用于接收所述光源组件出射的光束，并对其进行第一次衍射；
5、所述第二光栅，用于接收所述第一光栅衍射出的光束，并对其进行第二次衍射；
6、所述第三光栅，用于接收所述第二光栅衍射出的光束，并对其进行第三次衍射，并使其中的部分信号光整合并传输至所述探测组件；
7、定义所述光栅组件的其中两相邻光栅为参考光栅，另一光栅为测量光栅，所述参考光栅为一维光栅，所述测量光栅为一维光栅或二维光栅。
8、可选地，所述测量光栅为一维光栅，所述测量光栅的移动方向和所述测量光栅的刻线延伸方向垂
9、可选地，所述测量光栅具有第一安装位置和第二安装位置，所述测量光栅于所述第一安装位置和所述第二安装位置的刻线延伸方向相互垂直设置。
10、可选地，定义所述测量光栅的栅距为d1，定义所述参考光栅的栅距为d2，所述光栅组件满足公式：
11、可选地，定义平行于所述测量光栅的平面为参考平面；
12、其一所述参考光栅的任意刻线与所述测量光栅的任意刻线在所述参考平面上的投影呈正角设置，另一所述参考光栅的任意刻线与所述测量光栅的任意刻线在所述参考平面上的投影的夹角呈负角设置。
13、可选地，所述参考光栅的任意刻线与所述测量光栅的任意刻线在所述参考平面上的投影的夹角范围为40°～50°。
14、可选地，所述探测组件包括四个第一探测件，其中两所述第一探测件沿第一方向间隔设置，另外两所述第一探测件沿第二方向间隔设置，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，所述第一探测件用于接收经所述光栅组件衍射后的信号光。
15、可选地，所述探测组件包括第二探测件，所述第二探测件设于四个所述第一探测件之间的中心位置，所述第二探测件用于接收经所述光栅组件衍射后的零衍射级次信号光。
16、可选地，所述光学结构还包括固定工装，用于固定两所述参考光栅，所述测量光栅相对于所述固定工装可活动设置；
17、和/或，所述光学结构还包括第一凸透镜，所述第一凸透镜设于所述光源组件和所述光栅组件之间；
18、和/或，所述光学结构还包括第二凸透镜，所述第二凸透镜设于所述光栅组件和所述探测组件之间。
19、本专利技术还提出一种读数头，包括前述任意一项所述的光学结构，所述光学结构包括光源组件、光栅组件以及探测组件，所述光栅组件设于所述光源组件和所述探测组件之间，所述光栅组件包括自所述光源组件朝向所述探测组件依次间隔设置的第一光栅、第二光栅以及第三光栅；
20、所述光源组件，用于出射光束至所述第一光栅；
21、所述第一光栅，用于接收所述光源组件出射的光束，并对其进行第一次衍射；
22、所述第二光栅，用于接收所述第一光栅衍射出的光束，并对其进行第二次衍射；
23、所述第三光栅，用于接收所述第二光栅衍射出的光束，并对其进行第三次衍射，并使其中的信号光传输至所述探测组件；
24、定义所述光栅组件的其中两相邻光栅为参考光栅，另一光栅为测量光栅，所述参考光栅为一维光栅，所述测量光栅为一维光栅或二维光栅。
25、本专利技术的技术方案中，光学结构采用了间隔设置的第一光栅、第二光栅、第三光栅，用以依次对光源组件出射的光束进行第一次、第二次以及第三次衍射。其中，定义三个光栅中的其中相邻两光栅为参考光栅，参考光栅设定为小尺寸的一维光栅；定义其余的一光栅为测量光栅，测量光栅可以设置为一维光栅或二维光栅，当测试光栅相对于参考光栅平移运动时，能够产生多普勒频移，以使探测组件获得包含位移信息的干涉信号。通过上述光栅组件的设置，即可形成精度较高的干涉式位移探测结构，并能够和目前的二维光栅编码器结构的光学结构一样达到两倍光学细分。并且，光源组件出射的光束经过三次衍射后，可以将高衍射级次光束和低衍射级次光束分离，并使得所需的衍射级次光束发生干涉，得到和位移相关的交流信号，得到和普通光栅尺不同的高精度、低谐波信号。相对于目前的光学结构需采用大尺寸的二维光栅，本专利技术的技术方案的参考光栅均采用小尺寸的一维光栅，从而有利于缩小光学结构的尺寸，降低光学结构的生产成本。
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1.一种光学结构，其特征在于，包括光源组件、光栅组件以及探测组件，所述光栅组件设于所述光源组件和所述探测组件之间，所述光栅组件包括自所述光源组件朝向所述探测组件依次间隔设置的第一光栅、第二光栅以及第三光栅；
2.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述测量光栅为一维光栅，所述测量光栅的移动方向和所述测量光栅的刻线延伸方向垂直。
3.如权利要求2所述的光学结构，其特征在于，所述测量光栅具有第一安装位置和第二安装位置，所述测量光栅于所述第一安装位置和所述第二安装位置的刻线延伸方向相互垂直设置。
4.如权利要求2所述的光学结构，其特征在于，定义所述测量光栅的栅距为d1，定义所述参考光栅的栅距为d2，所述光栅组件满足公式：
5.如权利要求2所述的光学结构，其特征在于，定义平行于所述测量光栅的平面为参考平面；
6.如权利要求5所述的光学结构，其特征在于，所述参考光栅的任意刻线与所述测量光栅的任意刻线在所述参考平面上的投影的夹角范围为40°～50°。
7.如权利要求1至6任一项所述的光学结构，其特征在于，所述探测组件
8.如权利要求7所述的光学结构，其特征在于，所述探测组件包括第二探测件，所述第二探测件设于四个所述第一探测件之间的中心位置，所述第二探测件用于接收经所述光栅组件衍射后的零衍射级次信号光。
9.如权利要求1至6任一项所述的光学结构，其特征在于，所述光学结构还包括固定工装，用于固定两所述参考光栅，所述测量光栅相对于所述固定工装可活动设置；
10.一种读数头，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的光学结构。
...【技术特征摘要】
1.一种光学结构，其特征在于，包括光源组件、光栅组件以及探测组件，所述光栅组件设于所述光源组件和所述探测组件之间，所述光栅组件包括自所述光源组件朝向所述探测组件依次间隔设置的第一光栅、第二光栅以及第三光栅；
2.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述测量光栅为一维光栅，所述测量光栅的移动方向和所述测量光栅的刻线延伸方向垂直。
3.如权利要求2所述的光学结构，其特征在于，所述测量光栅具有第一安装位置和第二安装位置，所述测量光栅于所述第一安装位置和所述第二安装位置的刻线延伸方向相互垂直设置。
4.如权利要求2所述的光学结构，其特征在于，定义所述测量光栅的栅距为d1，定义所述参考光栅的栅距为d2，所述光栅组件满足公式：
5.如权利要求2所述的光学结构，其特征在于，定义平行于所述测量光栅的平面为参考平面；
6.如权利要求5所述的光学结构，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，张文农，邬金星，
申请(专利权)人：深圳市汇川技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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