TWI498604B - Optical encoder and its correction method - Google Patents

Description

光編碼器及其校正方法

本發明係一種光編碼器及其校正方法，尤指一種可得到雜訊較低之輸出波型，進一步達到提升精準度的光編碼器及其校正方法。

按，目前光編碼器在量測技術上主要分為兩種方式：一、線性平行格子型：光柵尺，光罩板可做相對的運動，由於光柵尺與光罩板的交互運動，則光感測器A與光感測器B所接收的光線亦作強弱的變化，由其變化的情形，可看出其變化的波形為相位差90°的正弦波，此兩光感測器的輸出，經電子電路放大，整形後，就變為兩個相角差90°的A軌道和B軌道脈波。電壓經由電源及接地的輸入，光編碼器才能有訊號輸出。A軌道脈波及B軌道脈波此兩訊號的波形如第一圖所示。

但需特別注意，A及B兩訊號其相位相差90°，此一特點對狀態向右或向左及位移的感測是非常重要的。在安裝光柵主尺與光罩副尺時，把A軌道脈波及B軌道脈波之原始信號接於示波器上，觀察其李沙育圖形可以得到簡化的定位操作。利用李沙育圖形可以測量兩個正弦波電壓之間的相位及頻率比。電子束在進入CRT之後，其運動方向會受水平和垂直偏壓的影響而有所改變。因此不同頻率或相位差的兩個信號若加在示波器的水平和垂直軸上後，二個合成的圖形會形成不同的形態，此一圖形即為李沙育圖形。觀察其圖形即可知相位差及頻率比。如示波器所呈現的李 沙育圖形，其相位差為在水平方向之信號頻率為f_H，加於垂直方向之信號為f_V，其關係如下：f_V/f_H=水平方向切點數/垂直方向切點數。

二、疊紋型：疊紋產生係由兩組光柵重疊時產生其邊緣產生方式有兩種：1.光柵平行但節距不等。2.光柵不平行，但節距相等。將等間隔光柵平行重疊，此時可能無疊紋產生，輕輕轉動上面一張光柵，則可發現有間隔很大的疊紋出現，當轉動的角度越大疊紋的間隔越小，但對比越強烈，當上下兩片光柵之傾斜角為90度時則疊紋間隔最密，仔細觀察仍然可以找到疊紋的存在。將上面的一片光柵輕微移動，此時將可看到疊紋圖形產生劇烈的變化，疊紋移動的距離大小與光柵移動之距離成等比例放大的結果，此即疊紋將小位移信號轉換成大位移信號的具體呈現。欲觀察光編碼器這兩種量測方法，可先將不等間隔光柵重疊，即可見到疊紋之產生，計算光柵條紋之間隔，並測量疊紋條紋之間隔，利用數學觀念，導出兩者之關係。將上面的一片光柵輕微移動，此時將可看到疊紋圖形產生劇烈的變化，觀察疊紋移動的距離大小，與光柵移動之距離是否成等比例放大的結果，並記錄之。此即疊紋將小位移信號轉換成大位移信號的具體呈現。再將等間隔光柵平行重疊，此時可能無疊紋產生，輕輕轉動上面一張光柵，則可發現有間隔很大的疊紋出現，當轉動的角度越大疊紋的間隔越小，但對比越強烈，當上下兩片光柵之傾斜角為90度時則疊紋間隔最密，仔細觀察仍然可以找到疊紋的存在，計算其間隔之大小。

如第二圖多光源、如第三圖單光源光學尺1、2之主副尺13、 23、14、24是利用玻璃製透明板所構成，上刻有具有相當多等間隔之平行線，較長一片固定不動稱為主尺13、23，另外一片則可移動稱為副尺14、24。當光源11、21經瞄準透鏡聚光後，再經副尺14、24及主尺13、23，而直射光偵測器12、22，光偵測器12、22如只一個，只能量測位移量，光偵測器12、22如有A，B二個，則可進行A蓋B的電路分割，並能察知位移為向左或向右，目前通常光偵測器12、22都增為四至八個，可以做信號分割處理以得到很精密的量測結果。

四個光偵測器12所接收到的光強度受副尺14及主尺13交錯時產生的明暗變化所影響，明暗帶橫向移動較副尺14移動為快，因此光偵測器12受光感應產生迅速變化，例如假設光學尺能夠應用在50CM/SEC之移動速率之精密量測時，每一個光偵測器12檢測之響應頻率為22.5×10³ Hz，這樣的光偵測器12價格並不昂貴，信號經放大及修正整形後即可顯示出來，假如平行線之間隔為20μm，經信號四分割電路處理後可得5μm精度，信號四分割電路價格也很便宜。

然而，目前之光編碼器經由檢出光信號的明暗變化，將之轉換為正弦波形的輸出電壓。需要更細的讀值時，可利用電子電路的分割回路，以目前技術來說2²⁴ 分割回路已不是問題，但是卻因為正弦波形呈現雜訊的問題而無法得到精確的定位結果，實有改良的必要。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經 由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種發明專利者。

本發明之主要目的在於提供一種可得到雜訊較低之輸出波型，進一步達到提升精準度的光編碼器及其校正方法。

為了達到上述之目的，本發明一種光編碼器，至少包括：一發光裝置，供發出光線；一攝影裝置，設置於該發光裝置相對應處，供接收該光線；以及一光柵，設置於該發光裝置與該攝影裝置之間，包括一主尺以及一可相對於該主尺位移之副尺，該副尺之側邊設置有至少一凸部，而該主尺相對應該副尺之另一側邊設置有對應於該凸部之至少一凹部；其中，該光柵之主尺的寬度為D，該凸部的寬度為介於1/5D到1/50D之間，而凸部的長度為介於1/5D到1/100D之間。

以及，為了達到上述之目的，本發明一種光編碼器校正方法，包括：一發光裝置、一攝影裝置、一光柵以及一影像擷取裝置，該發光裝置供發出光線，該攝影裝置設置於該發光裝置相對應處，供接收該光線，該光柵設置於該發光裝置與該攝影裝置之間，包括一主尺以及一可相對於該主尺移動之副尺，該影像擷取裝置連接於該攝影裝置，供自該攝影裝置擷取出至少一影像，該光編碼器校正方法至少包括下列步驟：根據該影像計算產生至少一亮度值；根據該影像之亮度值極亮點處，於該副尺之側邊設置有至少一凸部，而該主尺相對應該副尺之另一側邊設置有對應於該凸部之至少一凹部；以及輸出一波形。

其中，由於本發明係根據該影像之亮度值極亮點處，於該副尺之側邊設置有至少一凸部，而該主尺相對應該副尺之另一側邊設置有對 應於該凸部之至少一凹部。使光線在經過光柵狹縫間繞射與干涉時得到一均勻的光場，進而使攝影裝置檢出光線的輸出電壓為平滑的正弦波形。藉此，本發明針對先前技術中正弦波形呈現雜訊的問題加以突破，利用本發明之光編碼器及其校正方法可得到雜訊較低之輸出波型，進一步達到提升精準度。

1‧‧‧多光源光學尺

2‧‧‧單光源光學尺

11、21‧‧‧光源

12、22‧‧‧光偵測器

13、23‧‧‧主尺

14、24‧‧‧副尺

3‧‧‧光編碼器

31‧‧‧發光裝置

311‧‧‧透鏡

32‧‧‧攝影裝置

33‧‧‧光柵

331‧‧‧主尺

3311‧‧‧凹部

332‧‧‧副尺

3321‧‧‧凸部

34‧‧‧影像擷取裝置

341‧‧‧影像

35‧‧‧處理裝置

(110)~(160)‧‧‧步驟

第一圖 係為先前技術之波形圖。

第二圖 係為先前技術之實施示意圖一。

第三圖 係為先前技術之實施示意圖二。

第四圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖一，說明本發明光編碼器之結構組成。

第五圖 係為本發明較佳實施例之流程圖，說明本發明光編碼器之校正方法流程。

第六(a)圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖二，說明本發明光編碼器及其校正方法主尺與副尺光柵暗紋重疊此時截取影像之亮度值為最大。

第六(b)圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖三，說明本發明光編碼器及其校正方法主尺與副尺光柵暗紋相間90°時截取影像之亮度值為最小。

第七圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖四，說明本發明光編碼器及其校正方法旋轉副尺使之向左或向右移動。

第八圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖五，說明光編 碼器輸出不平滑之正弦波。

第九(a)圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖六，說明本發明光編碼器及其校正方法之光編碼器光柵狹縫的影像水平與垂直標記線。

第九(b)圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖七，說明本發明光編碼器及其校正方法之影像水平標記圖表。

第九(c)圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖八，說明本發明光編碼器及其校正方法之影像垂直標記圖表。

第十圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖九，說明本發明光編碼器及其校正方法，該副尺之側邊設置有至少一凸部之非直線狀之鋸齒狀邊緣，而該主尺相對應該副尺之另一側邊設置有對應於該凸部之至少一凹部之非直線狀之鋸齒狀邊緣。

第十一圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖十，說明本發明光編碼器及其校正方法，該副尺之側邊設置有至少一凸部之非直線狀之鋸齒狀邊緣，而該主尺相對應該副尺之另一側邊設置有對應於該凸部之至少一凹部之非直線狀之鋸齒狀邊緣。

第十二圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖十一，說明光編碼器輸出平滑之正弦波。

第十三圖 係為本發明再一較佳實施例之流程圖，說明本發明光編碼器之校正方法流程。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造， 茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第四圖與第十圖所示，由圖中可清楚看出，本發明光編碼器3，至少包括：一發光裝置31、一攝影裝置32以及一光柵33。

該發光裝置31供發出光線，於本實施例中，該發光裝置31為發光二極體，且該發光裝置31發出之光線係經過一透鏡311。

該攝影裝置32設置於該發光裝置31相對應處，供接收該光線，於本實施例中，該攝影裝置32為CCD攝影機。

該光柵33設置於該發光裝置31與該攝影裝置32之間，包括一主尺331以及一可相對於該主尺331位移之副尺332，該副尺332之側邊設置有至少一凸部3321，而該主尺331相對應該副尺332之另一側邊設置有對應於該凸部3321之至少一凹部3311。而該光柵33藉由該凸部3321與該凹部3311的設計，使得該光柵33之主尺331與副尺332具有鋸齒狀邊緣。

其中，該光柵33之主尺331的寬度為D，該鋸齒狀邊緣凸部3321的寬度為介於1/5D到1/50D之間，而鋸齒狀邊緣凸部3321的長度為介於1/5D到1/100D之間。

以及，該光編碼器3更包括：一影像擷取裝置34以及一處理裝置35。

該影像擷取裝置34連接於該攝影裝置32，供自該攝影裝置32擷取出至少一影像341。

該處理裝置35根據該影像341計算產生至少一亮度值並根據該亮度值以及該副尺332之位移輸出一波形。

以及，本發明還包括一種光編碼器校正方法，請同時參閱第四圖至第十二圖所示，該光編碼器校正方法，包括：一發光裝置31、一攝影裝置32、一光柵33以及一影像擷取裝置34，該發光裝置31供發出光線，該攝影裝置32設置於該發光裝置31相對應處，供接收該光線，該光柵33設置於該發光裝置31與該攝影裝置32之間，包括一主尺331以及一可相對於該主尺331移動之副尺332，該影像擷取裝置34連接於該攝影裝置32，供自該攝影裝置32擷取出至少一影像341，該光編碼器校正方法至少包括下列步驟，如第五圖：(110)根據該影像341計算產生至少一亮度值；(120)根據該影像341之亮度值極亮點處，於該副尺332之側邊設置有至少一凸部3321，而該主尺331相對應該副尺332之另一側邊設置有對應於該凸部3321之至少一凹部3311；(130)輸出一波形；(140)分析該波形是否具有不均勻光場；(150)若具有不均勻光場，根據該影像341計算產生至少一亮度值，根據該影像341之亮度值極亮點處，於該副尺332之側邊設置有至少一凸部3321，而該主尺331相對應該副尺332之另一側邊設置有對應於該凸部3321之至少一凹部3311；以及(160)若不具有不均勻光場，輸出該波形。

本發明針對光編碼器3的對位之檢測與控制，建立光罩(mask)、轉碟(disk)之光學設計的準則產生完整的Lissajous Sin/Cos波形，可用於高精度與高轉速之應用，以下茲說明本發明之實施作動原理。

在本實施例中，一開始須調整光編碼器3的主尺331與副尺332使之互相平行且貼合，並使主尺331暗紋與副尺332暗紋重疊此時為亮度最大值，其影像341如第六圖(a)所示，在此情況下我們會發現在攝影 裝置32的拍攝下其亮度值會因為主尺331與副尺332間暗紋的微距離移動，影響攝影裝置32所拍攝到之影像341的亮度值衰減，因此我們可以藉由處理裝置35算出該影像341其亮度值，而此亮度值可以做為光編碼器3的訊號輸出，當主尺331暗紋與副尺332暗紋相間90。時，則此時訊號為最小其影像341如第六圖(b)所示。

於該步驟(110)中，旋轉副尺332使之向左或向右移動如第七圖所示，記錄每一次的副尺332位移量之亮度值並把它繪製成一張圖像去觀察輸出之波形是否符合平滑正弦波形如第八圖所示。

而輸出之波形不符合平滑正弦波形之原因可能如下列三種情況：一、光源非均勻：光源本身的亮度非均勻所造成光場分佈不均。二、成像系統：光源經過透鏡的成像系統本身在設計上無法完全把光場均勻化所造成的一個不均勻分布情況。三、光柵33與光柵33間繞射：光柵33與光柵33間的繞射干擾造成整個光編碼器3在光源經過成像系統後在經過光柵33，因多重的干涉下造成光場的某些局部較亮與另一處較暗的原因。

於該步驟(120)中，若輸出之波形不符合平滑正弦波形，我們根據影像341的資訊，在光柵33的狹縫間畫上一條水平線與垂直線去記錄水平與垂直線上的亮度值如第九圖(a)、(b)以及(c)所示。其中，第九圖(a)為光編碼器3光柵33狹縫的影像341水平與垂直標記線，第九圖(b)為水平亮度值分佈圖，第九圖(c)為垂直亮度值分佈圖，再針對線上極亮點與極暗點的觀察去設計出非直線狀之鋸齒狀邊緣(副尺332之凸部3321與主尺331之凹部3311)的光柵33圖形，如第十圖與第十一圖所設計。該光柵33藉由該凸部3321與該凹部3311的設計，使得該光柵33之主 尺331與副尺332具有鋸齒狀邊緣。

而其原理係在亮度值會因鋸齒狀邊緣凸出及凹入部分相互間之繞射影響，讓亮度值分部產生改變，凸出與凹入的設計讓透過光柵33的亮度值更為平均。因此，本發明於該副尺332之側邊設置有至少一凸部3321，而該主尺331相對應該副尺332之另一側邊設置有對應於該凸部3321之至少一凹部3311。藉此，可得到雜訊較低之輸出波型，進一步達到提升精準度。

於該步驟(130)中，使光源在經過光柵33狹縫間繞射與干涉時得到一均勻的光場進而讓所擷取影像341繪製出的正弦波型平滑如第十二圖所示，直到整個光場為均勻分布為止。

在光柵33側邊設置有對應的鋸齒狀邊緣，其原理類似在導光板放入能產生繞射及散射的微粒子，使經過導光板之光場產生均勻分佈之結果，透過光柵33鋸齒狀邊緣之繞射與其對整體光場影響之交互作用，亦可使使經過光柵33之光場產生均勻分佈之結果，理論分析如下：當這光柵33重疊，而光柵33之間無間隙或間隙很小時，則其透光透性為：

光柵可以看做是一種對入射光波的振幅或相位、或對振幅或相位兩者 進行調制的裝置。

令投射到光柵上的入射光束的光強度為I₀ (x₀ ,y₀ )，則入射光經過光柵後，射出的光強度I(x₀ -x,y₀ )為：

根據出射光光強度分布公式，現把由公式(1)中抽出的m=-n項重寫如下：

式中V_x0 ，V_y0 ----光強度分布函數的空間頻率在x₀ 軸及y₀ 軸方向上的分量，代入得：

當n=0時，sinc(nα)=1，A_n =α₃ ；A_n =A_-m

當m=0時，sinc(mβ)=1，B_m =β₃ ；B_m =-B_m0 等式右邊的第一項I₀ αβ為常數項，代表光強的直流分量。

令x₀ 。y₀ 平面為具有鋸齒狀邊緣之光柵柵線所在平面，取直角坐標系， 具週期性質的柵線結構對稱分布於y₀ 軸。x₀ 方向取垂直于柵線的方向。當非相干光以平行光束垂直入射于具有鋸齒狀邊緣之光柵時，光柵的透光特性T(x₀ )可表示如下： 式中k---整數，k-0，±1，±2，…；d---光柵柵距：a---透光縫寬。

公式(1)是一個週期函數，其傅利葉級數的複數形式為： 式中v---光柵的空間頻率，

A_n ---傅利葉系數，n=0，±1，±2，…：A_n 可由下式求得：

令^a /_d =α ，α 為具有鋸齒狀邊緣之光柵的孔柵比(即光柵上透光的孔寬跟柵距之比)，則：

其中sinc(nα )=^{sin(πnα )} /_πnα (11)

具有鋸齒狀邊緣之光柵柵線沿x₀ 軸方向平移x距離。此時，光柵的透光特性可表示為：

其傅利葉級數的複數表示為：

由下式求得：

具有鋸齒狀邊緣之光柵線垂直于光柵自身平面的軸轉動θ 角，此時如果從坐標系x₀ 。y₀ 來看：

根據坐標變換有x=x₀ cosθ +y₀ sinθ

所以，從坐標系x₀ 。y₀ 來看，此時具有鋸齒狀邊緣之透光特性的傅利葉表達式為：

式中A_n ---傅利葉系數，vcosθ 、vsinθ ---空間頻率v在x₀ 軸和y₀ 軸的分量。即具有空間頻率v的光柵，當其轉過θ角之後，沿x₀ 軸及y₀ 軸度量的空頻率。令

具有鋸齒狀邊緣之光柵線垂直于光柵自身平面的軸轉動θ 角，並沿x₀ 軸有位移x₀ 。這時，透光性的傅利葉表達式為：

令有具有鋸齒狀邊緣之光柵，其空間周期為d₁ 、d₂ …..d_p-1 、d_p ，空間頻率為，相互間之夾角為θ₁ 角，…θ₂ 角，θ₃ 角，….他們的透光特性的傅利葉表達式為：

B_m =βsinc(mβ) (21) 式中β---孔柵比m---整數，m=0，±1，±2，…。

同樣，式中的sinc(mβ)為：sinc(mβ)=^sin(βmπ) /_βmπ (22)

本發明提供一種光編碼器及其校正方法，針對光學尺的光柵33亮度分布不均的改善上特別有用。於一較佳實施例中，假設光柵33之主尺331的寬度為D而鋸齒形狀(凸部3321)的寬度介於1/5D到1/50D之間，而鋸齒形狀(凸部3321)的長度為介於1/5D到1/100D之間。依此準則去製造出具有鋸齒狀的光柵33圖形並讓光源經過設計後的光柵33然後在觀察經過校正以後的光場均勻度。如果光場還有存在較其他地方亮或暗不均勻情況的話，重複步驟(140)~步驟(160)，再繼續做光柵33圖形的修改，直到整個光場為均勻分布為止。進而使攝影裝置32檢出光信號的輸出電壓為平滑的正弦波形。

請同時參閱第十三圖所示，係為本發明再一較佳實施例之流程圖，由圖中可清楚看出，本發明之系統流程首先設計鋸齒圖案(該凸部3321與該凹部3311)，接著進行主尺與副尺之定位並確認主尺與副尺是否平行貼合，若無平行貼合則重新進行定位操作，若確定平行貼合則調整XYZ精密移動平台(圖中未示)使攝影機(該攝影裝置32)可看見光柵疊合影 像，無法看見影像則重新調整XYZ精密移動平台至可看見影像並擷取影像資訊，將擷取之影像資訊進行分析是否為平滑正弦波型，若分析結果不為平滑正弦波型則在在狹縫間的直線與水平線上分析亮度值，找出不均勻之亮度值區域進行光場理論分析，在對應位置光柵邊緣修改鋸齒(該凸部3321與該凹部3311)寬度及長度形狀設計，修改後進行模擬分析是否為平滑正弦波型，若模擬結果不為平滑正弦波型則重新進行光場理論分析，若模擬結果為平滑正弦波型則進行實際量測分析是否為平滑正弦波型，實際量測分析後若為平滑正弦波型即設計出提供平滑正弦波型之鋸齒圖案。

請參閱全部附圖所示，相較於習用技術，本發明具有以下優點：本發明之光編碼器及其校正方法可得到雜訊較低之輸出波型，進一步達到提升精準度。

透過上述之詳細說明，即可充分顯示本發明之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，且為目前市面上前所未見之新發明，完全符合發明專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述著僅為本發明之較佳實施例而已，當不能用以限定本發明所實施之範圍。即凡依本發明專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

3‧‧‧光編碼器

31‧‧‧發光裝置

311‧‧‧透鏡

32‧‧‧攝影裝置

33‧‧‧光柵

331‧‧‧主尺

332‧‧‧副尺

34‧‧‧影像擷取裝置

35‧‧‧處理裝置

Claims (7)

1. 一種光編碼器，至少包括：一發光裝置，供發出光線；一攝影裝置，設置於該發光裝置相對應處，供接收該光線；以及一光柵，設置於該發光裝置與該攝影裝置之間，包括一主尺以及一可相對於該主尺位移之副尺，該副尺之側邊設置有至少一凸部，而該主尺相對應該副尺之另一側邊設置有對應於該凸部之至少一凹部；其中，該光柵之主尺的寬度為D，該凸部的寬度為介於1/5D到1/50D之間，而凸部的長度為介於1/5D到1/100D之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光編碼器，其中該發光裝置為發光二極體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光編碼器，其中該攝影裝置為CCD攝影機。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光編碼器，更包括：一影像擷取裝置，連接於該攝影裝置，供自該攝影裝置擷取出至少一影像；以及一處理裝置，根據該影像計算產生至少一亮度值並根據該亮度值以及該副尺之位移輸出一波形。
5. 一種光編碼器校正方法，包括：一發光裝置、一攝影裝置、一光柵以及一影像擷取裝置，該發光裝置供發出光線，該攝影裝置設置於該發光裝置相對應處，供接收該光線，該光柵設置於該發光裝置與該攝影裝置之間，包括一主尺以及一可相對於該主尺移動之副尺，該影像擷取裝置連接於該攝影裝置，供自該攝影裝置擷取出至少一影像，該光編碼器校正方法至少包括下列步驟： 根據該影像計算產生至少一亮度值；根據該影像之亮度值極亮點處，於該副尺之側邊設置有至少一凸部，而該主尺相對應該副尺之另一側邊設置有對應於該凸部之至少一凹部；以及輸出一波形。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光編碼器校正方法，更包括下列步驟：分析該波形是否具有不均勻光場；若具有不均勻光場，根據該影像計算產生至少一亮度值，根據該影像之亮度值極亮點處，於該副尺之側邊設置有至少一凸部，而該主尺相對應該副尺之另一側邊設置有對應於該凸部之至少一凹部；以及若不具有不均勻光場，輸出該波形。
7. 如申請專利範圍第5項所述之光編碼器校正方法，更包括下列步驟：(10)首先設計鋸齒圖案；(20)接著進行該主尺與該副尺之定位並確認該主尺與該副尺是否平行貼合；(30)若無平行貼合則重新進行定位操作，若確定平行貼合則調整XYZ精密移動平台使攝影機可看見該光柵疊合影像，無法看見影像則重新調整XYZ精密移動平台至可看見影像並擷取影像資訊；(40)將擷取之影像資訊進行分析是否為平滑正弦波型，若分析結果不為平滑正弦波型則在狹縫間的直線與水平線上分析亮度值，找出不均勻之亮度值區域；(50)在對應位置該光柵邊緣修改鋸齒寬度及長度形狀設計； (60)修改後進行光場模擬分析，理論分析是否為平滑正弦波型；(70)若模擬結果不為平滑正弦波型，則重新修改鋸齒寬度及長度形狀，以進行光場理論分析；(80)若模擬結果為平滑正弦波型，則進行實際量測分析是否為平滑正弦波型；以及(90)實際量測分析後若不為平滑正弦波型，則重複步驟(40)至(80)，若為平滑正弦波型，即成功設計出提供平滑正弦波型之鋸齒圖案。