直讀式光柵讀數(shù)頭是指利用垂直照明光束獲得莫爾條紋信號的讀數(shù)頭，也稱為垂直入射式光柵讀數(shù)頭。圖中為兩種典型的光路布局形式。其中圖1（a）為透射式讀數(shù)頭，圖1（b）為反射式讀數(shù)頭。

　　此類讀數(shù)頭以硅光電池接收系統(tǒng)為代表。由于它結(jié)構(gòu)簡單和緊湊，并且硅光電池性能穩(wěn)定，安裝方便，因此得到廣泛采用。

　　直讀式讀數(shù)頭適用于柵距大于0.01mm的照相黑白光柵（即振幅光柵）。對于25～100線對／mm的黑白光柵，主光柵和指示光柵之間的間隙d可以是小間隙工作［d＝（3～5）ω，也可以大間隙工作（d＝ω2／λ）。對于比25線對／mm還少的光柵，應(yīng)該根據(jù)所要求的光電信號的波形來調(diào)整間隙。增加光柵間隙并調(diào)寬光束可以使輸出波形更接近正弦。

　　1一光源2一聚光鏡 3一物鏡 口一光電池5一主光柵 6一指示光柵 7一場鏡 8一反光鏡

　　圖1 直讀式光柵讀數(shù)頭

　　近年來，在鋼帶或鋼基板上制出的反射光柵的應(yīng)用日益增多，因為反射式鋼帶光柵具有堅固耐用、線膨脹系數(shù)與工件相近等優(yōu)點(diǎn)。對于反射光柵，應(yīng)采用圖1（b）形式的光路布局。

　　分光式讀數(shù)頭適用于相位光柵系統(tǒng)。其典型的光路如圖2所示?，F(xiàn)以圖2（a）中的透射式光路為例，說明其工作原理。從點(diǎn)（或線）光源1發(fā)出的光經(jīng)由聚光鏡2形成平行光照明主光柵3和指示光柵4，由兩塊光柵產(chǎn)生多級衍射。如果采用的是雙級閃耀光柵，則從主光柵出射的是0級和1級衍射光束，再經(jīng)指示光柵的衍射，得到（0，1），（0，0）不口（1，0），（1，1）四個波陣面。由聚光鏡5和狹縫6會聚了相互平行的（0，1）、（1，0）這兩個1級組波陣面，并由光電管7接收，轉(zhuǎn)換成光柵電信號。

　　1一光源 2一聚光鏡 3一主光棚 6一狹縫 7一光電管8一析光棱鏡

　　圖2 分光式讀數(shù)頭

　　狹縫（光闌）6的作用是擋住除（0，1）和（1，0）夕卜的其他各級衍射，以提高輸出信號的反差。為了克服兩光柵問隙變化而造成的測量誤差，應(yīng)采用最小偏角布局光路，即應(yīng)令-β=a。由于衍射的影響可以通過光闌而大大削弱，因此這類讀數(shù)頭可采用較大的光柵間隙。