| 主权项 |
1.一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺具有本发明实施例中所述之独特结构设计;其两道光束系以不同方向入射到绕射光栅上的同一光点或利用光源的轻微偏移而在光栅上生成两个光点,而此两入射方向与光栅平面的法线方向的夹角则分别约等于该光栅的正负第一阶绕射角;当入射光投射在绕射光栅产生的绕射光束形成干涉条纹,利用系统光电讯号的转换即可获知绕射光栅的位移量;其组成元件系包含:一个绕射光栅,其系贴附在旋转物件上与入射光点具有相对运动,做为位移的量测尺规;一量测光束子系统,其系产生第一及第二道光束并且直接打在前述的绕射光栅上产生绕射光;一组傅氏转换光学次系统系位于前述绕射光栅所产生之正负第一阶绕射光的共同光路上;一组讯号接收光学子系统系用以侦测由前述绕射光栅之二次绕射光所产生之干涉光讯号。2.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,量测光束子系统系包含:一光源,系发射出一道近乎线性偏极的同调光;一平行化透镜,系接收由前述光源所产生的光束并将其转换为平行光束;一偏极分光镜,系将平行光束加以分光并形成两道偏极态互相垂直的线性偏极光。3.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中傅氏转换光学次系统系由一个透镜与一个90度直角棱镜所组成,且其将位于两道入射光经前述绕射光栅绕射后的共同光路上。4.如申请专利范围第3项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中前述傅氏转换光学次系统的直角棱边,系位于前述绕射光栅上光点的中间,或位于前述绕射光栅上两光点之间的中央,以确保两道返复光束能保持平行。5.如申请专利范围第3项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中的傅氏转换光学次系统可被一个旋转90度的90度直角棱镜所取代。6.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其可增加球面透镜以使入射光聚焦到光栅上,且傅氏转换光学次系统亦将由角落立方体反射镜取而代之。7.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系采用反射型绕射光栅,并且采用傅氏转换光学次系统配置在前述绕射光栅上光点的中间,或位于前述绕射光栅上两光点之间的中央,以确保两道返复光束能保持平行。8.如申请专利范围第7项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中反射型绕射光栅改采用透射型绕射光栅,且组成傅氏转换光学次系统的透镜与棱镜将改置于光栅的另一侧,并与其。9.如申请专利范围第8项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。10.如申请专利范围第7项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。11.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系采用反射型绕射光栅,并且采用一个旋转90度的90度直角棱镜配置在前述绕射光栅上光点的中间,或位于前述绕射光栅上两光点之间的中央,以确保两道返复光束能保持平行。12.如申请专利范围第11项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,但将改采透射型绕射光栅,且其90度直角棱镜将改置于光栅的另一侧并与其他光学元件不同侧。13.如申请专利范围第12项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。14.如申请专利范围第11项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。15.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系采用反射型绕射光栅,并且增加球面透镜以使入射光聚焦到光栅上,并采用角落立方体反射镜配置在前述绕射光栅上光点的中间,或位于前述绕射光栅上两光点之间的中央,以确保两道返复光束能保持平行。16.如申请专利范围第15项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,但将改采透射型绕射光栅,且其中角落立方体反射镜将改置于光栅的另一侧,并与其他光学元件不同侧。17.如申请专利范围第16项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。18.如申请专利范围第15项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。19.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的增量式绕射式光栅旋转型光学尺,并未生成指标脉冲讯号。20.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的增量式绕射式光栅旋转型光学尺,可增加额外的光学元件与光栅上的指标标记以生成一个或多个指标脉冲讯号。21.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中光学结构设计之光学元件系以离散光学元件架设而成。22.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中光学结构设计之光学元件系以离散光学元件及积体式光学元件混合架设而成。23.如申请专利范围第22项中所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中的积体式光学元件可利用半导体制程加以制造。24.如申请专利范围第1项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中光学结构设计之光学元件系以积体式光学元件架设而成。25.如申请专利范围第24项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中的积体式光学元件可利用半导体制程加以制造。26.一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺具有本发明实施例中所述之独特结构设计;其两道光束系以不同方向入射到绕射光栅上的同一光点或利用光源的轻微偏移而在光栅上生成两个光点,而此两入射方向与光栅平面的法线方向的夹角则分别约等于该光栅的正负第一阶绕射角;其两道绕射光都将在同一光栅上绕射四次,亦即以辐射状光栅的直径线对称两端而言,两端点将各绕射两次,绕射光束经绕射四次后在输出端形成干涉条纹,利用系统光电讯号的转换即可获知绕射光栅的位移量;其组成元件系包含:一个绕射光栅,其系贴附在旋转物件上与入射光点具有相对运动,做为位移的量测尺规;一量测光束子系统,其系产生第一及第二道光束并且直接打在前述的绕射光栅上产生绕射光;两组傅氏转换光学次系统,系分别位于前述绕射光栅一端及绕射光栅的直径线对称端之正负第一阶绕射光的共同光路上;一虚拟角落立方体反射镜,系架设于前述绕射光栅上方并且其顶端位于前述绕射光栅之中心线上;一组讯号接收光学子系统系用以侦测入射光束由前述绕射光栅绕射后所产生之干涉光讯号。27.如申请专利范围第26项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中量测光束子系统系包含:一光源,系发射出一道近乎线性偏极的同调光;一平行化透镜,系接收由前述光源所产生的光束并将其转换为平行光束;一偏极分光镜,系将平行光束加以分光并形成两道偏极态互相垂直的线性偏极光。28.如申请专利范围第26项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中傅氏转换光学次系统系由一个透镜与一个90度直角棱镜所组成,并位于两道入射光经前述绕射光栅绕射后的共同光路上;而虚拟角落立方体反射镜,其顶端系位于前述绕射光栅之中心线上,用以将原来入射在前述绕射光栅一端的绕射光束折返至前述绕射光栅直径线对称端,并且与原来光束方向平行。29.如申请专利范围第28项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中前述傅氏转换光学次系统的直角棱边,系位于前述绕射光栅上光点的中间,或位于前述绕射光栅上两光点之间的中央,以确保两道返复光束能保持平行。30.如申请专利范围第28项所述,其中的傅氏转换光学次系统可被一个旋转90度的真正90度直角棱镜所取代。31.如申请专利范围第28项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中的虚拟角落立方体反射镜可用单一真正的角落立方体反射镜加以取代。32.如申请专利范围第26项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其可增加球面透镜以使入射光聚焦到光栅上,且傅氏转换光学次系统亦将由角落立方体反射镜取而代之。33.如申请专利范围第26项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系采用反射型绕射光栅,并且采用傅氏转换光学次系统配置在前述绕射光栅上光点的中间,或位于前述绕射光栅上两光点之间的中央,以确保两道返复光束能保持平行。34.如申请专利范围第33项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中反射型绕射光栅改采用透射型绕射光栅,且组成傅氏转换光学次系统的透镜与棱镜将改置于光栅的另一侧,并与其他光学元件不同侧。35.如申请专利范围第34项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。36.如申请专利范围第33项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。37.如申请专利范围第26项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,系采用一个旋转90度的90度直角棱镜配置在前述绕射光栅上光点的中间,或位于前述绕射光栅上两光点之间的中央,以确保两道返复光束能保持平行。38.如申请专利范围第37项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中绕射式光栅改采透射型绕射光栅,且其90度直角棱镜将改置于光栅的另一侧并与其他光学元件不同侧。39.如申请专利范围第38项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。40.如申请专利范围第37项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。41.如申请专利范围第26项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系采用反射型绕射光栅,并且增加球面透镜以使入射光聚焦到光栅上,并采用角落立方体反射镜配置在前述绕射光栅上光点的中间,或位于前述绕射光栅上两光点之间的中央,以确保两道返复光束能保持平行。42.如申请专利范围第41项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中绕射光栅改采透射型绕射光栅,且其中角落立方体反射镜将改置于光栅的另一侧,并与其他光学元件不同侧。43.如申请专利范围第42项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。44.如申请专利范围第41项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其中之绕射光栅系为一扁平的辐射状光栅,并贴附在旋转物件上用以量测该物件的旋转位移。45.如申请专利范围第26项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的增量式绕射式光栅旋转型光学尺,其并末生成指标脉冲讯号。46.如申请专利范围第26项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的增量式绕射式光栅旋转型光学尺,其可增加额外的光学元件与光栅上的指标标记以生成一个或多个指标脉冲讯号。47.如申请专利范围第26项所述的一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其光学结构设计之光学元件系以离散光学元件架设而成。48.如申请专利范围第26项所述的一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其光学结构设计之光学元件系以离散光学元件及积体式光学元件混合架设而成。49.在申请专利范围第48项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其积体式光学元件可利用半导体制程加以制造。50.如申请专利范围第26项所述的一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其光学结构设计之光学元件系以积体式光学元件架设而成。51.如申请专利范围第50项所述之一种对光栅缺陷及光栅与光学头间对位不准具有高容忍度的绕射式光栅旋转型光学尺,其积体式光学元件可利用半导体制程加以制造。图式简单说明:第一图:几何式光学编码器的典型设计。第二图:一型采用大半径辐射式光栅的习式旋转型光学尺。第三图:另一型采用大半径辐射式光栅的习式旋转型光学尺。第四图:英国专利GB2185314A案之光学尺的一实施例。第五图:英国专利GB2185314A案之光学尺的另一实施例。第六图:英国专利GB2185314A案之光学尺所采行的第一项实施例。第七图:英国专利GB2185314A案之光学尺所采行的第二项实施例。第八图:英国专利GB2185314A案之光学尺所采行的第三项实施例。第九图:英国专利GB2185314A案之光学尺所采行的第四项实施例。第十图:英国专利GB2185314A案之光学尺所采行的第五项实施例。第十一图:英国专利GB2185314A案之光学尺所采行的第六项实施例;其已应用在日本佳能公司(Canon)的旋转型雷射尺K-1之设计中。第十二图:英国专利GB2185314A案之光学尺所采行的第七项实施例;此图所显示的是光学尺的前视图与侧视图。第十三图:英国专利GB2185314A案之光学尺所采行的第八项实施例;此图所显示的是光学尺的上视图与侧视图。第十四图:英国专利GB2185314A案之光学尺所采行的第九项实施例;此图所显示的是光学尺的上视图与侧视图。第十五图:美国专利第4829342号之光学尺所采行的实施例。第十六图:美国专利第4868385号之光学尺所采行的一项实施例。第十七图:美国专利第4868385号之光学尺所采行的另一项实施例。第十八图:日本专利第61-5735案之光学尺的实施例。第十九图:日本专利第61-189154案之光学尺的实施例。第二十图:日本专利第61-189156案之光学尺的实施例。第二十一图:IBM旋转型雷射光学尺示意图,其系具有1-X望远镜的光学元件。第二十二图:在辐射状光栅上具有聚焦光束的IBM旋转型雷射光学尺。第二十三图:以本发明为基础所设计之旋转型光学尺的一项实施例。第二十四图:以本发明为基础所设计之旋转型光学尺的另一项实施例。第二十五图:以本发明为基础所设计之旋转型光学尺所采行的第一项实施例;此图所显示者为其光学设计之双层前视图与侧视图。第二十六图:以本发明为基础所设计之旋转型光学尺所采行的第二项实施例;其中,两个由透镜与棱镜所组成的次系统将以一个较大的单一次系统(仍由透镜与棱镜组成)取代,此图所显示者为其光学设计之双层前视图与侧视图。第二十七图:以本发明为基础所设计之旋转型光学尺所采行的第三项实施例;其中,两个由透镜与棱镜所组成的次系统将以一个单一的直角棱镜取代,此图所显示者为其光学设计之双层前视图与侧视图。第二十八图:以本发明为基础所设计之旋转型光学尺所采行的第四项实施例;其中,由一透镜与一反射面镜所组成的虚拟角落立体反射镜将以一个真正的角落立体反射镜取代,此图所显示者为其光学设计之双层前视图与侧视图。第二十九图:以本发明为基础所设计之旋转型光学尺所采行的第五项实施例;其中,因两个平行棱镜的使用,该两层光学元件的距离将可缩短;此图所显示者为其光学设计之双层前视图与侧视图。第三十图;以本发明为基础所设计之旋转型光学尺所采行的第六项实施例;其中,两道入射光束将聚焦在辐射式光栅上。第三十一图:以本发明为基础所设计之旋转型光学尺所采行的第七项实施例;其中,两道入射光束将聚焦在辐射式光栅上,且一四分之一波板将用于中央的角落立体反射镜之前。第三十二图:以本发明为基础、具有雷射源功率控制作用之旋转型光学尺,其光学讯号接收器次系统的实施例。第三十三图:以本发明为基础、可输出微分正交讯号之旋转型光学尺,其光学讯号接收器次系统的实施例。 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