專利名稱：二維尺讀頭機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種二維尺讀頭機構(gòu)，尤指一種適用于量測二維方向移動量的二維尺讀頭機構(gòu)。
背景技術(shù)：
二維尺是為二維方向移動量的量測元件，其主要包括二維光柵尺及二維尺讀頭機構(gòu)。二維光柵尺及二維尺讀頭分別固定于欲產(chǎn)生相對運動的兩個物體，當(dāng)此兩個物體產(chǎn)生相對運動時，即可由二維尺讀出兩物體所相對運動的距離，其運作的原理可參考臺灣專利公告號479125，專利名稱“一種共軛光路式二維位移量測方法”，并于下述中略作說明。
如圖1所示，當(dāng)二維繞射光柵2產(chǎn)生二維方面的移動時，由于都卜勒頻移效應(yīng)(doppler effect)，使第一次入射光1所產(chǎn)生的第一次繞射光3內(nèi)部具有二維運動位移量相關(guān)的相位偏移信號，且第一次入射光1與第一次繞射光3之間的夾角為第一繞射角度θ(如圖2所示)。第一次繞射光3經(jīng)由繞射鏡座組4反射后，作為第二次入射光的光源，并反射至二維繞射光柵2以產(chǎn)生第二次繞射光5，并由光信號接收器(未顯示)所接收，經(jīng)由信號接收器擷取第二次繞射光5的光強度信號，并將其轉(zhuǎn)換為電子信號后，即可用于高精度的位移量測系統(tǒng)。
為了達到數(shù)個第二次繞射光5能夠重合以產(chǎn)生干涉效應(yīng)，并由光信號接收器接收第二次繞射光5，以進行后續(xù)的處理。所以數(shù)個繞射鏡座組4的光軸與第一次入射光1的中心線夾角必須相同，且當(dāng)繞射鏡座組4的光軸夾角等于第一繞射角度θ時，可得到較佳的信號光強度。然而，繞射鏡座組4是固定于固定架(未顯示)中，并使用鎖合或加工卡合的方式，并配合人工校正以固定，不但數(shù)個繞射鏡座組4間的光軸與第一次入射光1的夾角不容易相同，且欲得到最佳第一繞射角度θ時亦容易產(chǎn)生誤差，且無法有效地將繞射鏡座組4固定于固定架中，這將造成二維尺量測上的誤差，這非使用者所欲見的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是在提供一種二維尺讀頭機構(gòu)，以便能確保繞射鏡座組所放置的角度為正確以增加信號的強度。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種二維尺讀頭機構(gòu)，以便能降低二維尺讀頭裝置的制造成本。
為達成上述目的，本發(fā)明揭露一種二維尺讀頭機構(gòu)，是用以量測相對于二維光柵尺的二維方向的移動，其特征在于，其包括一鏡座組固定座，是包括一圓孔、復(fù)數(shù)平面、及一頂面；一中空圓錐體，是用以容置于該圓孔中，該中空圓錐體包括一中空孔、一圓錐面、及一頂面，該中空孔是貫穿該中空圓錐的中心線；
復(fù)數(shù)繞射鏡座，是用以耦合至該等平面以及該圓錐面，使該等繞射鏡座的光軸與中空圓錐的中心線的夾角是為相同的角度；以及一光源座，是用以組裝一光源產(chǎn)生器并耦合至該鏡座組固定座以及該中空圓錐體的頂面。
其中，當(dāng)一第一次入射光通過該中空孔而入射至二維光柵尺時，將反射復(fù)數(shù)第一次繞射光至該等繞射鏡座，該等繞射鏡座組依據(jù)該等第一次繞射光以產(chǎn)生復(fù)數(shù)第二次入射光，并反射至二維光柵尺以產(chǎn)生復(fù)數(shù)第二次繞射光。
其中，該第一次入射光是通過該中空圓錐體的中心線。
其中，該圓錐面與該中空圓錐的中心線的夾角是為繞射夾角。
其中，該光源座的一底面是耦合至該鏡座組固定座及該中空圓錐體的頂面，且與該中空圓錐體的該頂面及該鏡座組固定座的該頂面是為共平面。
依據(jù)本發(fā)明的另一特色，本發(fā)明一種二維尺讀頭機構(gòu)，是用以量測相對于二維光柵尺的二維方向的移動，其特征在于，其包括一鏡座組固定座，是包括一圓孔、復(fù)數(shù)平面、及一頂面；一中空圓錐體，是用以容置于該圓孔中，該中空圓錐體包括一中空孔、一圓錐面、及一頂面，該中空孔是貫穿該中空圓錐的中心線；以及復(fù)數(shù)繞射鏡座，是用以耦合至該等平面以及該圓錐面，使該等繞射鏡座的光軸與中空圓錐的中心線的夾角是為相同的角度。
其中，當(dāng)一第一次入射光通過該中空孔而入射至二維光柵尺時，將反射復(fù)數(shù)第一次繞射先至該等繞射鏡座，該等繞射鏡座依據(jù)該等第一次繞射光以產(chǎn)生復(fù)數(shù)第二次入射光，并反射至二維光柵尺以產(chǎn)生復(fù)數(shù)第二次繞射光。
其特征在于，其中，該第一次入射光是通過該中空圓錐體的中心線。
其中，該圓錐面與該中空圓錐的中心線的夾角是為繞射夾角。


為能讓審查員能更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉一較佳具體實施例并結(jié)合

如下，其中圖1是現(xiàn)有二維尺的示意圖。
圖2是第一次入射光與二維繞射光柵的關(guān)系的示意圖。
圖3是本發(fā)明二維尺讀頭機構(gòu)的示意圖。
圖4是本發(fā)明二維尺讀頭機構(gòu)的上視圖。
圖5是具有光源座的本發(fā)明二維尺讀頭機構(gòu)的上視圖。
圖6是具有光源座的本發(fā)明二維尺讀頭機構(gòu)的側(cè)面圖。
具體實施例方式
參考圖3、4及5，本發(fā)明二維尺讀頭機構(gòu)是包括復(fù)數(shù)繞射鏡座組14、中空圓錐體16、鏡座組固定座17、及光源座18。復(fù)數(shù)繞射鏡座組14的個數(shù)較佳是為三個，其功用與已知復(fù)數(shù)繞射鏡座組4相同，在此并不多作說明。光源座18是用以固定光源產(chǎn)生器(未顯示)及鏡座組固定座17。鏡座組固定座17具有復(fù)數(shù)平面72、73、及74，可分別用以耦合至單一繞射鏡座組14的第一平面，而平面與繞射鏡座組的第一平面的耦合方式可為卡合、鎖合、貼合等方式，較佳是為鎖合。鏡座組固定座17更具有圓孔171，可用以容置中空圓錐體16，單一繞射鏡座組14的第二平面可緊貼于中空圓錐體16的圓錐面63。中空圓錐體16的中空孔61是貫穿中空圓錐體16的中心線，使第一次入射光1不但可通過中空圓錐體16的中空孔61，第一次入射光1更可沿中空圓錐體16的中心線前進；另外，其圓錐面63相對于其中心線具有相同的角度，當(dāng)此角度等于第一次繞射角度9時，繞射鏡座組4即相對于中空圓錐體6的中心線有相同的第一次繞射角度9，此時，繞射鏡座組14的光軸即能與第一次繞射光3的中心線重合，使第一次繞射光3可以作為第二次入射光的光源。如此一來，當(dāng)?shù)谝淮稳肷涔?由中空圓錐體6的中空孔61射入時，因為二維繞射光柵2所造成的第一次繞射光3即可入射至繞射鏡座組14，并作為第二次入射光的光源，以產(chǎn)生第二次繞射光5。
如圖6所示，當(dāng)使用者欲永久性地將中空圓錐體6置于鏡座組固定座17的圓孔171時，使用者可將光源座8耦合至中空圓錐體6及鏡座組固定座17，并固定之。光源座8的底面82與鏡座組固定座7的頂面76及中空圓錐體6的頂面64是為共平面，以控制中空圓錐體6的高度。其中，光源座8與中空圓錐體6及光源座8與鏡座組固定座17的耦合方式可為卡合、鎖合、貼合等方式，較佳是為鎖合。
然而，當(dāng)使用者使用中空圓錐體6以調(diào)整繞射鏡座組4的角度(第一繞射角度θ)，使繞射鏡座組4的光軸即能與第一次繞射光3的中心線重合后，使用者可移除中空圓錐體6，在無外力介入之下，繞射鏡座組4的角度將不會改變，也無需進行調(diào)整，如此一來，使用者不需使用光源座8以耦合繞射鏡座組4及中空圓錐體6。
由于中空圓錐體6的制作容易，且其圓錐面63的角度為等角度，可依使用者的要求而設(shè)定，而鏡座組固定座17的復(fù)數(shù)平面亦加工容易，由上述兩元件的配合，即能調(diào)整繞射鏡座組4的角度，并符合第一繞射角度9的要求，不但簡單，其所需的加工成本亦較已知技術(shù)為低。
上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以申請專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實施例。
權(quán)利要求
1.一種二維尺讀頭機構(gòu)，是用以量測相對于二維光柵尺的二維方向的移動，其特征在于，其包括一鏡座組固定座，是包括一圓孔、復(fù)數(shù)平面、及一頂面；一中空圓錐體，是用以容置于該圓孔中，該中空圓錐體包括一中空孔、一圓錐面、及一頂面，該中空孔是貫穿該中空圓錐的中心線；復(fù)數(shù)繞射鏡座，是用以耦合至該等平面以及該圓錐面，使該等繞射鏡座的光軸與中空圓錐的中心線的夾角是為相同的角度；以及一光源座，是用以組裝一光源產(chǎn)生器并耦合至該鏡座組固定座以及該中空圓錐體的頂面。
2.如權(quán)利要求1所述的二維尺讀頭機構(gòu)，其特征在于，其中，當(dāng)一第一次入射光通過該中空孔而入射至二維光柵尺時，將反射復(fù)數(shù)第一次繞射光至該等繞射鏡座，該等繞射鏡座組依據(jù)該等第一次繞射光以產(chǎn)生復(fù)數(shù)第二次入射光，并反射至二維光柵尺以產(chǎn)生復(fù)數(shù)第二次繞射光。
3.如權(quán)利要求2所述的二維尺讀頭機構(gòu)，其特征在于，其中，該第一次入射光是通過該中空圓錐體的中心線。
4.如權(quán)利要求1所述的二維尺讀頭機構(gòu)，其特征在于，其中，該圓錐面與該中空圓錐的中心線的夾角是為繞射夾角。
5.如權(quán)利要求1所述的二維尺讀頭機構(gòu)，其特征在于，其中，該光源座的一底面是耦合至該鏡座組固定座及該中空圓錐體的頂面，且與該中空圓錐體的該頂面及該鏡座組固定座的該頂面是為共平面。
6.一種二維尺讀頭機構(gòu)，是用以量測相對于二維光柵尺的二維方向的移動，其特征在于，其包括一鏡座組固定座，是包括一圓孔、復(fù)數(shù)平面、及一頂面；一中空圓錐體，是用以容置于該圓孔中，該中空圓錐體包括一中空孔、一圓錐面、及一頂面，該中空孔是貫穿該中空圓錐的中心線；以及復(fù)數(shù)繞射鏡座，是用以耦合至該等平面以及該圓錐面，使該等繞射鏡座的光軸與中空圓錐的中心線的夾角是為相同的角度。
7.如權(quán)利要求6所述的二維尺讀頭機構(gòu)，其特征在于，其中，當(dāng)一第一次入射光通過該中空孔而入射至二維光柵尺時，將反射復(fù)數(shù)第一次繞射先至該等繞射鏡座，該等繞射鏡座依據(jù)該等第一次繞射光以產(chǎn)生復(fù)數(shù)第二次入射光，并反射至二維光柵尺以產(chǎn)生復(fù)數(shù)第二次繞射光。
8.如權(quán)利要求7所述的二維尺讀頭機構(gòu)，其特征在于，其中，該第一次入射光是通過該中空圓錐體的中心線。
9.如權(quán)利要求6所述的二維尺讀頭機構(gòu)，其中，該圓錐面與該中空圓錐的中心線的夾角是為繞射夾角。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種二維尺讀頭，其包括鏡座組固定座、中空圓錐體、復(fù)數(shù)繞射鏡座、及光源座，中空圓錐體的圓錐面與其中心線的夾角是為繞射夾角，并使復(fù)數(shù)繞射鏡座利用中空圓錐體以進行角度定位，因此復(fù)數(shù)繞射鏡座可保持相對于中空圓錐體中心線相同的角度，并可減少為保持復(fù)數(shù)繞射鏡座相同角度所需的加工成本及所造成的角度誤差。
文檔編號G01B11/00GK1648598SQ200410002410
公開日2005年8月3日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月29日
發(fā)明者林慶芳, 高清芬, 張中柱 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院