Устройство для измерения перемещения светового луча по одной координате на объекте

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ -ь АВТОРСКОМУ т:ВИДЕТЕПЬСТВу

11 1! 526769

Союз Советских

Сокиалистических

Республик

1! угу т . ю . (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 23.09.74 (21) 2062274 28 (01) Ч. Кл."- б 018 11/14 с присоединением лаявokc№ 2062293/28, 2062294/28 (23) Приоритет!

СВУДа" TQ ЧВ 11;Кзь твт

Совета Мин;1стрсв вССР по делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 30.08.76, Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 12.10.76 (53) УДК 531.715.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. В. 11етров и В. А. Леонец

Институт электродинамики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ИЕРЕМЕЩЕНИЯ СВЕТОВОГО ЛУЧА

ПО ОДНОЙ КООРДИНАТЕ НА ОБЪЕКТЕ

Изо бретение относится к измерительной технике, предназначено лля измерения,перемещения светового луча по од ной координате на объекте и может найти,применение, например, в,генераторах изоора>кений, фотî OBTOðIITñë Iê и В др> Гих полобн1.1х устрОЙл".Зах в микроэлектронике, в оптических запоминающих у тPOHCTB 3 X, H T 3 K>K C 13 H 3 >I CP HTC;11 11011 МИ КРОСК0пии.

Извсстно устройство для измсрсния положения светового луча, содержащее поворотное зсркало сканирования луча по полю изобра>кения проекционной оптической системы, интерференционный TQHиометр для измерени 1 положения луча на плоскости изобра>ке:1ня с,двумя уголковыми отражателями, укрепленными на поворотном зеркале, для измерсш1я угла поворота зеркала сканирования.

Однако это устро";меет ограни-1енный диапазон перемещения светового луча, опредсляемый BBëk!÷ïIIoé поля изображения проекционной оптической системы, н сложность регулировки чувствительности устройства, так как лля этого необходимо изме нить расстояние между уголковыми отражателями, укрепленными на поворотном зеркале, Кроме того, изменение разности хола лучей ннтерферометра с помощью двух подвижных уголковых отражателей приводит к технологическим трудностям получения изменения разности хола, точно равной смещению луча по плоскости изображения короткофокусного объектива, например микрообъектива.

Наиболее близким,по технической сущности и достигаемому положительному эффекту явл11етс11 устройство, солсржа1цее основание, установленный 113 нем,подвижный в направлении измерения стол для размещения обьекта, проекционную систему, выполненную в виде !

11 осветителя, ска1гирующего зеркала, проекционного объектива и размещенную на столе, интерференционный блок измерения смещения стола и проекционной системы, выполненный в виде светолелителя, двух отражателей, образующих лве ветви интерферометра и каждый из которых установлен на столе, блок обработки сигналов с интерферометра.

Недостатком устройства является малое быстролействие, так как лля измерения необходимо достичь строго опрелеленното положения нзображенпяучастка измеряемого объектива, например, штриха штри овой меры, относительно оптической оси микроскопа путем перемещения всей каретки. Повь1шенпе скорости измерения путем грубой, в пределах поля зрения микроскопа, установки каретки с последующим измерением отклонения .штриха от опт И Ч Е С КО и 0 ьп I М И и"Р 0 0 КО П а C Н И Ж а C T Н а Л Е Ж Н 0 С т Ь

3) и точность измерения.

526769

5 о

Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений.

Это достигается тем, что устрой ство снабжено преобразователем угла поворота в изменение оптической ра зности хода в ветвях интерферометра, связанным со сканирующим зеркалом и установленным между светоделителем и отражателем.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Оно содержит интерферометр, состоящий из осветительного устройства, представляющего со бой лазер 1 с щелевой диафрагмой 2, светоделитель 3, в виде плоскопараллельной стеклянной пластины, отражателей 4, 5 первой и второй ветви интер ферометра, укрепленных на подвижном столе 6, в спомогательных зеркал

7, 8, отсчетного устройства 9 с реверсивным счетчиком и устройством 10 индикации, проекционную оптическую систему, состоящую из проекционного о|бъектива 11, осветителя 12, конденсатора 13, некоторого объекта 14, сканирующего зеркала 15, установленного в непосредственной близости к объективу 11.

Проеиционная система расположена на столе,,перемещающемся параллельно плоскости основан ия 16. На одной оси с зеркалом 15 установлены под углом друг к другу две пластины 17 и 18 с двухсторонним зеркальным покрытием и окнами 19, 20 в средней части (с целью упроще|ния чертежа ось показана условно в виде кинематической связи 21). Угол поворота зеркала 15 изменяется с,помощь ю какого-либо пр иводного механизма (на чертеже механизмы,привода каретки и зеркала не показаны). Пластины 17 и 18 установлены между укрепленными на столе зеркалами 22 и 23, которые в совокупности образуют преобразователь угла по ворота в изменение разности хода, зеркала 22 или 23, имеют окна 24, 25, одно из них .может перемещаться при юстировке параллельно самому себе.

Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок света от лазера 1 попадает через диафрагму 2 на светоделитель 3, после которого ча|сть светового луча, отразившись от него и зеркала 8, через окно 24 попадает на одну из зеркальных поверхностей пластины 17, отразившись от которой направляется на зеркало 22, отразившись от зеркала 22, пройдя окно 19 и отразившись от зеркала 23 и второй поверх ности пластины 17, направляется на отражатель 5 (первая ветвь интерферометра). После отражателя 5 световой пучок меняет направление и, пройдя весь вы шеописанный путь в обратном направлении (17, 23, 19, 2 2, 17, 24, 8), возвращается на светоделитель 3. Вторая часть пучка лучей лазера 1 проходит светоделитель 3, направляется на зеркало 7 и проходит аналогичный путь, а именно проходит окно 25, последовательно отражается одной поверхностью пластины 18, зеркалом 23, проходит окно 20 и, отразившись от зеркала 22 и второй поверхности пластины

18, направляется на отражатель 4 (вторая

25 зо

4О

4э

Д5 ветвь интерферометра). Отразившись от отражателя 4, пучок проходит весь описанный путь в обратном направлении (18, 22, 20, 23, 18, 25, 7), возвращается на светоделитель 3, где интерферирует с пучком первой ветви интерферометра. При смещении стола или поворота зеркала 15 интерференционные полосы перемещаются относительно фоточувствительного отсчетного устройства 9, которое вырабатывает электрические сигналы, необходимые для работы реверсивного счетчика с устройством 10 индикации. Изображение светящейся части осветителя 12 проецируется конденсором 13 на входной зрачок объектива 11, чем создается равномерное освещение объекта 14.

Лучи, рассеянные объектом 14, отразившись от зеркала 15, попадают в объектив 11, который создает изображение объекта 14 на поверхности основания 16. При повороте зеркала 15 происходит смещение изображения объекта 14 по полю изображения оптической системы, и одновременно изменяется разность хода лучей интерферометра.

При определенном угле между пластинами

17 и 18 и расстоянии между зеркалами 22 и

23, которые определяюпся расчетом, изменение разности хода лучей ннтерферометра соответствует смещению изображения, которое получено скандированием.

Отсчет перемещения изображения, полученного как перемещением стола с проекционной опти иской системой, так и сканированием по ,полю изображения проекционной оптической .системы происходит при этом непрерывно, что повышает надежность и точность измерения положения светового луча по линейной ко ардис ате.

В предлагаемом устройстве изменение разности хода световых лучей в зависимости от угла по ворота зеркала сканирования может .быть получено при технологически легко осуществимых размерах сколь угодно малым, что ,позволяет применить в качестве объект ива проекционный оптической системы микрообьектив.

Масштаб преобразования угла поворота в разность хода свеDQBllx лучей зависит как от расстояния между двумя плотскими параллельными зеркалами с окнами, установленными на столе, так,и угла, под которым расположены прикрепленные к зеркалу сканирования пла стины с двухсторонним зеркальным покрытием, что позволяет получить удобную для юстировки чувствипельность устройства к расстоянию между установленными на каретке зеркалами с окнами путем выбора угла между пластинами, прикрепленными к зеркалу сканирования.

О пи|санная система зеркал не вносит дополнительной разности хода лучей в интерфсрометр при параллелыном смещении оси поворота зеркала сканирования относительно подвижного стола, которые для некоторых проекционных оптических систем (системы, представляющие собой обращенный микроскоп с

526769

Составитель В. Горшков

Техред 3. Тараненко Корректор И. Позняковская р дактор О, Юркова о !8 8 Изд. № 1642 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2 длиной тубу!са «бесконечность») не приводят к смещению изображения относительно оптической оси, что позволяет снизить требования к точности шарнирного угла поворотного зеркала сканирования.

Формула изобретения

Устройство для измерения, перемещения светового луч". по одной координате на объекте, содержащее основание, установленный на нем подвижный в направлении и змерения стол для размещения объекта, проекционную систему, вьнполненну!о в виде осветителя, сканирующего зеркала, проекционного объектива и размещенную на столе, йнтерференционный блок измерения смещения стола и проекционной системы, выполненный в виде светодел ителя, двух отражателей, образующих две вет!ви ин5 терферометра, и один из которых или оба.установлены на столе, и блок обработки сигналов с интерферометра, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, оно снабжено преобразовате10 лем угла поворота в изменение оптической разности хола в ветвях интерферометра, связанным со сканирующим зеркалом и установленным между светоделителем и отражателем.