| 主权项 |
1.一种圆柱状雷射光学尺,其系具有两组改良型1-x望远镜以侦测绕射光栅的运动,当入射光投射在绕射光栅产生的绕射光束形成干涉条纹时,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:一个可发出平行光的光源;一个反射型绕射光栅,其系指贴附在旋转圆盘圆周上以做为量测尺规的线性光栅;一个第一球面透镜,其系用于使上述反射型绕射光栅绕射所生的光束平行化;一个第一直角反射镜,会使上述经第一球面透镜平行化的光束再反射回第一球面透镜;一第二球面透镜,其系用于使上述反射型绕射光栅绕射所生的光束平行化;一个第二直角反射镜,会使上述经第二球面透镜平行化的光束再反射回第二球面透镜;一个光电讯号转换器,当通过第一球面透镜与通过第二球面透镜的两道返复绕射光合并而产生干涉条纹时,其会使干涉条纹讯号转换为电子讯号而输出。2.如申请专利范围第1项所述之圆柱状雷射光学尺,其中:如前所述的第一球面透镜,在沿绕射光的标称中心线(即第一光轴)测量时,与第一虚拟点光源的距离会等于其本身之焦距;如前所述的第一直角反射镜,在沿第一光轴测量时,与上述第一球面透镜的距离会等于上述第一球面透镜之焦距;如前所述的第二球面透镜,在沿绕射光的标称中心线(即第二光轴)测量时,与第二虚拟点光源的距离会等于其本身之焦距;如上所述的第二直角反射镜,在沿第二光轴测量时,与上述第二球面透镜的距离会等于上述第二球面透镜之焦距。3.如申请专利范围第2项所述之圆柱状雷射光学尺,其包括:如前所述的第一光轴,其系指沿角度 的方向绕射之光束的标称中心线, 的条件为:在此,是该光束的波长,p是上述反射型绕射光栅的间距,R是旋转圆盘的半径,而d则是该入射光源与旋转圆盘中心线的间距;如前所述的第二光轴,其亦为绕射光束的标称中心线,但系以旋转圆盘中心线为基准而和上述第一光轴的方向相互对称。4.如申请专利范围第2项所述之圆柱状雷射光学尺,其构成部份有:如前所述的第一虚拟点光源,其系沿着如前所述的第一光轴,和该光轴与反射型绕射光栅的交点相距L,L是指:其中,,而如前所述的第二虚拟点光源,其系沿着如前所述的第二光轴,和该光轴与反射型绕射光栅的交点相距L,此时L为:5.如申请专利范围第1项所述之圆柱状雷射光学尺,而第一直角反射镜和第二直角反射镜在此均为直角棱镜。6.如申请专利范围第1项所述之圆柱状电射光学尺,其两组改良型1-x望远镜系以如前所述的第一球面透镜、第二球面透镜、第一直角反射镜、第二直角反射镜,与旋转圆盘的外形光学功率所组成,而前述反射型结射光栅系贴附在旋转圆盘圆周上。7.如申请专利范围第1项所述之圆柱状雷射光学尺,其中之第一直角反射镜和第二直角反射镜在此可改用角落立方体反射镜或中空直角反射面镜。8.如申请专利范围第1项所述之圆柱状雷射光学尺,其光电讯号转换器的使用,可在返复绕射光通过如前所述的第一球面透镜与第二球面透镜后,量测其合并光束的偏振方向变化量。9.如申请专利范围第8项所述之圆柱状雷射光学尺,其返复绕射光合并后光束的偏振方向,是取决于该两道分别通过前述第一球面透镜与第二球面透镜的返复绕射光之相位差。10.如申请专利范围第9项所述之圆柱状雷射光学尺,其中前述第一球面透镜与第二球面透镜反射波前的相位差,系与前述反射型绕射光栅的旋转位移成正比。11.如申请专利范围第1项所述之圆柱状雷射光学尺,其中前述的光学系统可修改成一部超精密表面轮廓仪而用于量测试体面高低变化量。12.如申请专利范围第1项所述之圆柱状雷射光学尺,其中所述的光学设计可利用积体光学元件与积体电子电路加以建构。13.如申请专利范围第1项所述之圆柱状雷射光学尺,其中所述的光学设计可利用积体光学元件与离散光学元件组成,再配合积体电子电路而加以建构。14.如申请专利范围第12项或第13项所述之圆柱状雷射光学尺,其中所采用的积体光学元件,可利用半导体制程技术而加以生产。15.一种圆柱状雷射光学尺,其系具有一组改良型1-x望远镜以侦测绕射光栅的位移,当入射光投射在绕射光栅产生的绕射光束形成干涉条纹时,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:一个可发出平行光的光源;一个反射型绕射光栅,其系把线性光栅贴附在旋转圆盘圆周上以作为量测尺规;一个球面透镜,其系用于使上述反射型绕射光栅绕射所生的光束平行化;一个直角反射镜,其会使上述经球面透镜平行化的光束再反射回上述球面透镜;一个光电讯号转换器,当通过上述球面透镜的两道返复绕射光合并后产生干涉条纹时,光电讯号转换器会自动使这些干涉条纹讯号转换为电子讯号而输出。16.如申请专利范围第15项所述之圆柱状雷射光学尺,其中:如前所述的球面透镜,在沿绕射光的标称中心线(即所谓的光轴)测量时,与虚拟点光源的距离会等于其本身之焦距;如前所述的直角反射镜,在沿光轴测量时,与上述球面透镜的距离会等于上述球面透镜之焦距。17.如申请专利范围第16项所述之圆柱状雷射光学尺,其中如前所述的光轴,会沿着绕射光路而与上述绕射光栅的中心点正交;如前所述的虚拟点光源,在沿着上述光轴量测时,会和光轴与反射型绕射光栅的交点处相距 ,是指:如前所述的绕射光栅,其在沿上述光轴量测时,与上述球面透镜的前镜面会相距 ,而 为:18.如申请专利范围第15项所述之圆柱状雷射光学尺,其中前述的直角反射镜在此系采用直角棱镜。19.如申请专利范围第15项所述之圆柱状雷射光学尺,其中所包含的一组改良型1-x望远镜将以如前所述的球面透镜、直角反射镜,与旋转圆盘的外形光学功率所组成,而如前所述的反射型绕射光栅即系贴附在旋转圆盘上。20.如申请专利范围第15项所述之圆柱状雷射光学尺,其中前述的直角反射镜在此可改用平面反射镜、角落立方体反射镜或中空直角反射面镜。21.如申请专利范围第15项所述之圆柱状雷射光学尺,其中前述光电讯号转换器能在返复绕射光通过如前所述的球面透镜后,量测其返复绕射光之合并光束的偏振方向变化量。22.如申请专利范围第21项所述之圆柱状雷射光学尺,其中前述返复绕射光合并后光束的偏振方向,系取决于两道返复绕射光的相位差。23.如申请专利范围第22项所述之圆柱状雷射光学尺,其中前述两道返复绕射光反射波前的相位差,会与前述反射型绕射光栅的旋转位移成正比。24.如申请专利范围第15项所述之圆柱状雷射光学尺,其中前述的光学系统可修改成一部超精密表面轮廓仪而用于量测试体表面高低变化量。25.如申请专利范围第15项所述之圆柱状雷射光学尺,其中前述的光学系统可修改成一部光学水平仪而用于量测试体的平面度。26.如申请专利范围第15项所述之圆柱状雷射光学尺,其中所述的光学设计可利用积体光学元件与积体电子电路加以建构。27.如申请专利范围第15项所述之圆柱状雷射光学尺,其中所述的光学设计可利用积体光学元件与离散光学元件组成,再配合积体电子电路而加以建构。28.如申请专利范围第26项或第27项所述之圆柱状雷射光学尺,其中所采用的积体光学元件,可利用半导体制程技术而加以生产。图式简单说明:第1图:英国专利第GB2185314 A案所揭露之光学尺的一项实施例。第2图:英国专利第GB 2185314 A案所揭露之光学尺的另一项实施例。第3图:英国专利第GB 2185314 A案之光学尺所采用的第一项实施例。第4图:英国专利第GB 2185314 A案之光学尺所采用的第二项实施例。第5图:英国专利第GB2185314 A案之光学尺所采用的第三项实施例。第6图:英国专利第GB 2185314 A案之光学尺所采用的第四项实施例。第7图:英国专利第GB 2185314 A案之光学尺所采用的第五项实施例。第8图:英国专利第GB 2185314 A案之光学尺所采用的第六项实施例,其在佳能公司(Canon)的旋转型雷射光学尺K-1中亦有沿用。第9图:英国专利第GB2185314 A案之光学尺所采用的第七项实施例,此系显示光学尺之前视图与侧视图。第10图:英国专利第GB2185314 A案之光学尺所采用的第八项实施例,此系显示光学尺之上视图与侧视图。第11图:英国专利第GB2185314 A案之光学尺所采用的第九项实施例,此系显示光学尺之上视图与侧视图。第12图:美国专利第4829342号之光学尺所采用的实施例。第13图:美国专利第4868385号所揭露之光学尺的一项实施例。第14图:美国专利第4868385号所揭露之光学尺的另一项实施例。第15图:日本专利第61-5735案所揭露之光学尺的一项实施例。第16图:日本专利第61-189154案所揭露之光学尺的一项实施例。第17图:日本专利第61-189156案所揭露之光学尺的一项实施例。第18图:由IBM所发明,具有1-x望远镜光学元件的旋转型雷射光学尺。第19图:由IBM所发明,以光束聚焦在辐射状光栅上的旋转型雷射光学尺。第20a图:本发明之圆柱状雷射光学尺所采用的第一项实施例。第20b图:本发明之圆柱状雷射光学尺所采用的第一项实施例之局部构造示意图。第20c图:本发明之圆柱状雷射光学尺所采用的第一项实施例之局部构造示意图。第21a图:本发明之圆柱状雷射光学尺所采用的第二项实施例。第21b图:本发明之圆柱状雷射光学尺所采用的第二项实施例之局部构造示意图。第22图:本发明之圆柱状雷射光学尺所采用的第三项实施例。第23图:本发明之圆柱状雷射光学尺所采用的第四项实施例。第24图:修改自本系统所采用的第一项实施例,可用以量测试体表面高低变化量的超精密表面轮廓仪。第25图:修改自本系统所采用的第二项实施例,可用以量测试体表面高低变化量的超精密表面轮廓仪。第26图:修改自本系统所采用的第二项实施例,可用以量测试体平面度的光学水平仪。 |
