[其他]用特定的不等距栅板构成小位移测量器

说明书

本发明是用两片相同的线位置为一种特定函数关系的不等距栅板，构成另定位及另位附近小位移测量器。其外围部分是等距的线状栅，用以判读及消除两片间之相对转动。中间部分为交叉的不等距栅，当两栅板有相对小位移时，所得之莫尔条纹为与栅线平行等间距之直线族。一定视场中的条纹数与位移量成正比。本发明判读方便，适用于加工、照相图片、印刷图片等的定位。

本发明是用两片相同的、线位置为一种特定函数关系的不等距栅板，构成另定位及另位附近小位移测量器，用正交不等距栅板以测量两个直角坐标方向的小位移及作平面图形之另定位用。

适用于加工过程的定位及照相、印刷中图片重叠的定位。

现有的莫尔技术是：当两个线栅（或同心圆栅，放射形条栅）互相重叠时即形成莫尔条纹。莫尔技术在精密测量中最广泛的应用是：利用两个等距线状栅之间的运动测量刚体间的相对位移和转动。如美国专利：

U.S.P.3，957，378，U.S.P.2，886，717，

U.S.P.2，886，718及U.S.P.3，768，911等

另一个重要应用是利用两块透明栅板之重叠作另定位用。

英国国家工程实验室，著名科学家G.T.Reid于1983年曾发表一种莫尔条纹另定位器〔G.T.Reid，“A Moire Fringe Aligment Aid”Optics and Lasers in Engineering 4（1983）121-126〕Reid定位器由两块相同的透射形定位片组成。如图1所示，定位片的中心部分是一个等间距的同心圆图案（圆栅），此圆栅被一方形的等间距线形栅所包围。如图2所示，当此两定位片间存在相对转动时，在外围线形栅部分有等距直线形莫尔条纹出现。在小转角的情况下，出现的条纹数与转角成正比。当两定位片间有相对位移时，中心同心圆（圆栅）部分会出现辐射状条纹，Reid定位片的转角调整灵敏度可达0.03°，其主要缺点是中心测位移用的圆栅部分，当两片中心有相对偏离时出现的辐射状条纹并不能指示两片中心偏离的方向及偏离的大小。

本发明的目的就是为了克服上述缺点，提供一种新的定位器，能够方便地读出中心偏离的方向及大小，并保留Reid定位片外围等间距之线状栅测角部分。

图1：Reid定位片。

图2：两Reid定位片相互间同时有相对转动及中心位移时的情况。

图3：本发明之定位片举例。

图4：推导本发明函数关系所用之原理图。

图5：一维不等距栅板定位片、当两定位片相互沿栅线垂直方向有相对位移时的情况：

（a）相对位移△＝0 （b）△＝0.11mm

（c）△＝0.22mm （d）△＝0.44mm

图6两维不等距交叉栅定位片。当两定位片沿X、Y方向均有相对位移时所出现之条纹图。

本发明的原理如下：

定位片如图3所示：外围部分与Reid定位片相同，是等距的线状栅，用来测量两栅片间之相对转动。当外围视场中无条纹出现时，两片之栅线互相平行。中间的交叉不等距栅部分是本发明的内容。如两片间沿X（或Y）方向有相对位移时，中间部分出现平行于Y之等距条纹（或平行于X之等距条纹），由条纹数量可判读位移量之大小。由条纹移动之方向可判断位移对另位之偏离方向，至中间部分无条纹出现时，则调整完毕。

交叉不等距栅板的坐标原点为0，每条线的位置由下列公式决定：

公式推导如下：

首先讨论一维（判读X方向位移）的情形：其定位片由平行于Y轴之不等距栅组成。

其栅线位置公式及工作原理可用图4说明，图4仅为导出公式（1）、（2）所用，其坐标用小写字母x、y表示。