增量光学编码器的三种光路：刻度、探测器与索引轨道怎样对应

Celera Motion于2020年6月17日发布的技术文，把光学编码器描述为利用光源、光探测器和光栅，将旋转或直线位置转为电信号的装置。文章专门讨论增量式，并在这一范围内分列透射、反射和干涉三种实施方式；它没有把三个名称当成三个绝对位置代码格式。[1]

透射式的刻度可以是旋转圆盘，也可以是直线刻度。LED照亮其中交替的透明线和不透明线，光经过刻度后到达探测器。原文说，传感器产生与入射光强相关的电压，传感器与刻度相对移动时，这一电压周期变化。刻度的空间排列和探测器得到的光强变化，由此联系在同一条信号形成路径上。[1]

反射式让光源与传感器处在刻度的同一侧。它由刻度选择性地把部分光反射回传感器，而不是让光从刻度另一侧穿过。这里的反射对象是编码器自身的刻度，所描述的又是读取刻度的位置变化。[1]

干涉式所用的是照向衍射光栅的相干激光。文中所列光栅载体包括玻璃刻度与金属带；光栅使光发生衍射，形成明暗相间的干涉图样，并将这个图样送回探测器阵列。刻度不再只是按透明或不透明位置遮挡光，它参与形成了被探测的干涉图样。这是该文区分第三种光路时的具体关系。[1]

在干涉式的描述中，刻度与探测器相对位置变化时，衍射图样会在阵列上移动，使各探测单元的读数发生周期变化。这里同时保留了三件不同的事：机械对象相对移动、光学图样平移、探测单元读数变化。前两者不是同一个物体在移动，但它们通过所述光路联系起来，最后形成电信号中的变化。[1]

文中的索引轨道又承担参照角色。透射式的例子，在重复刻度之外有一条包含单个透明线的附加轨道，并用独立传感器产生标定零位的索引信号；反射式同样另列索引轨道，干涉式则说通常有第二条索引或标记轨道。重复读到刻度而产生的周期信息，与在附加轨道上找到参照，因而没有被压成同一条记录。[1]

探测器本身也有不同的组织方式。文章在透射式部分介绍相控阵增量编码器：相对于每个通道使用一个离散探测器，它让同一通道由多个探测器覆盖。这个阵列是在描述同一通道如何接收信号；前一段的独立索引传感器，则有单独的参照任务，不能因为都增加了探测单元就混为一种结构。[1]

封装的描述还给出另一层区别。原文说，透射式通常带有壳体、内部轴承和轴，而反射式通常作为没有自带壳体或轴承的模块。这是文中对典型部件组合的叙述，与前面光源位于刻度哪一侧、是否另设索引轨道的说明分别对应。本文只读文字，没有查看图或提供装配、校准与性能判断。[1]