Устройство для регистрации смещения объекта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{63) Дополнительное к авт, свид-ву

{22) Заявлено 20 .1080 {21) 2994690/25-28 f$1) М. КЛ.з е 6 01 В 9/02 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

{23) Приоритет (33) УДК 535. 853. 3 (088. 8) Опубликовано 30.0582. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 30.05 ° 82

{72) Авторы изобретения

Ю.Г.Буров и Е.К.Чехович

{71) Заявитель

Институт электроники AH Белорусской CCP (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СМЕШЕНИЯ

ОБЪЕКТА

Изобретение относится к измери- . тельной технике и может быть исполь зовано в автоматизированных системах обработки графической информации.

Известно интерференционное устройство для измерения линейных перемещений, содержащие последовательно расположенные осветитель с коллиматором, растровое сопряжение, образуемое прозрачной и отражательной дифракционными решетками, диафрагму и фотоприемник (1).

Недостатком устройства является то, что применение этого устройства ограничено, так как оно пред- 15 назначено лишь для регистрации линейных перемещений объекта с закрепленной на нем дифракционной решеткой, относительно неподвижной решетки, освещаемой неподвижным лучом 20 света из осветителя.

Наиболее близким к предлагаемому: является устройство для регистрации смещения объекта, содержащее осветительную систему,и последовательно установленные по ходу излучения дифракционную решетку, скрепляемую с контролируемым объектом, полупрозрачное зеркало, объектив, диафрагму, регистрирующий блок и плоское эеркало, расположенное в плоскости, перпендикулярной плоскости полупрозрачного зеркала (2).

Недостатком известного устройства является недостаточная точность ре- гистрации вследствие того, что при перемещении сканирующего луча относительно неподвижного контролируемого объекта необходимо синхронно перемещать на такое же расстояние все оптические элементы устройства (плоские зеркала, полупрозрачное зеркало, объектив, диафрагму и регистрирующий блок). Любое рассогласование в перемещении луча и оптических элементов вносит в регистрацию величины смещения погрешность, прямо пропорциональную величине этого рассогласования.

Цель изобретения - повышение точ-. ности смещения объекта.

Указанная цель достигается тем, что устройство, снабжено пентапризмой, оптически связанной с плоским и полупрозрачным зеркалами таким образом, что входная грань пенталризмы расположена под углом 90о — с(, к плоскому зеркалу, а выходная под углом 45 к плоскости полупрозо

932220 рачного зеркала, где d. — угол ди- фракции.

На чертеже приведена оптическая схема устройства.

Устройство для регистрации смеще.ния объекта содержит осветительную 5 систему 1, последовательно установленные дифракционную решетку 2, скрепляемую с контролируемым объектом (не показан),плоское зеркало 3, полупрозрачное зеркало 4, перпенди- 10 кулярное плоскости плоского зеркала

4, пентапризму 5, оптически связан-. ную с плоским и полупрозрачным зеркалами 4 и 5 таким образом, что входная грань пентапризмы .5 расположена (5 под углом 90 — d, к плоскому зеркалу, а выходная — под углом 45О к плоскости полупрозрачного зеркала 4, объектив 6, диафрагму 7 и регистрирующий блок 8.

Устройство работает следующим образом. луч света от осветительной системы 1 попадает на дифракционную решетKó 2 и дифрагирует на ней В двух на- 25 правлениях под углом к волновой нормали решетки 2. Один из дифрагировавших световых пучков, отразившись от плоского зеркала 3 и пройдя черед пентапризму 5, совмещается с другим дифрагировавшем на решетке 2 пучком на полупрозрачном зеркале 4 и интерферирует с ним. Интерференционная картина, сформированная двумя дифрагировавшими на решетке 2 пучками света, объективом б переносится через диафрагму 7 на регистри- рующий блок 8.

При линейном смещении сечения луча света сканирующим устройством осветительной системы 1 относитель- . 40 но дифракционной решетки 2, закрепленной на контролируемом объекте по координате х на величину ьх разность фаз двух интерферирующих на полупрозрачном зеркале 4 пуЧков изменяется в пределах 23 по синусоидальному закону, что приводит к смещению интерференционных полос в плоскости диафрагмы 7 на регистрирующем блоке 8. 50.

При этом количество.сместившихся интерференционных полос прямо пропорционально величине линейного сме» щения сечения луча.

Один из дифрагировавших на решетке лучей перед падением на полупрозрачное зеркало 4, претерпевает отфажение сначала от плоского зеркала

3,.а затеФ проходит через пентапризму 5.

Вследствие того, что входная грань пентапризмы 5 расположена под углом 90 L к плоскому зеркалу 3, световые лучи, отразившись от зеркала 3, нормально падают на нее и, как следствие этого, выходят из лен- 65 таприэмы 5 так же под углом 90О к ее выходной грани. Но выходная грань пентапризмы 5 ориентирована.под углом 45О к плоскости полупрозрачного зеркала 4, поэтому этот луч света совмещается с другим лучом, дифрагировавшим на решетке 2. таким образом, что далее они идут по одному и тому же пути. Необходимо отметить, что оба световых луча, дифрагировавших на решетке 2, совмещаются плоским зеркалом 3 и пентапризмой 5 на полупрозрачном зеркале 4 независимо от величины линейного смещения сканирующего луча при абсолютной неподвижности всех оптических элементов устройства. Перемещение сканирующего луча по неподвижнЬй решетке приводит лишь к такому же перемещению точки совмещения двух световых лучей на плоскости неподвижного полупрозрачного зеркала 4. Подсчет числа интерференционных полос, пропорционального ьх„, может быть осуществлен любым известным способом. При этом точность определения величины линейного смещения сечения луча определяется порядком дифракции, величиной постоянной решетки и длиной волны исполь= зуемого света.

Аналогично устройство работает и при линейном смещении контролируемого объекта (не показан) с закрепленной на нем дифракционной решеткой 2 относительно неподвижного луча света по координате х. Смещение объекта на величину Ьх по-прежнему приведет к циклическому изменению разности фаз интерферирующих на полупрозрачном зеркале 4 пучков, но количество сместившихся интерференционных полос будет определяться величиной линейного смещения ь х 1 решетки 2 относительно неподвижного луча, а точка совмещения обоих пуч- ков на полупрозрачном зеркале 4 будет оставаться неподвижной относительно его плоскости.

При линейном смещении луча на ь х „ и дифракционной.реаетки 2 иа ь х 1 количество иитерфереициоиных полос, сместившихся перед диафрагмой

7, onðeäåëìåòñÿ величиной (bх,+ьх1), если луч и решетка двигались в противоположные стороны, и величиной (Ьх„- Ьх1), если луч и решетка 2 перемещались в одном направлении относительно оси х. Точка совмещения двух световых пучков на полупрозрачном зеркале 7 при этом будет линейно перемещаться по ее плоскости на величичу ь х.„

Проинтерферировавший световой поток, линейно перемещается по объективу б, фокусируется на неподвижной диафрагме 7 и регистрирующем блоке 8.

Таким образом, введение пентапризмы повысило точность регистрации. 932220

Формула изобретения

Составитель Н.Захаренко

Редактор E.Ëóøíèêîâà Техред Ж. Кастелевич Корректор >.ФеРенц

Заказ 3740/55 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 смещения контролируемого объекта путем устранения погрешностей, связанных с несинхронным перемещением сканирующего луча и оптических элементов устройства, эа счет исключения самой необходимости такого перемещения.

Устройство для регистрации смещения объекта, содержащее осветительную систему и последовательно установленные по ходу излучения дифракционную решетку, скрепляемую с контролируемым объектом, полупрозрачное зеркало, объектив, диафрагму, регистрирующий блок и плос1 кое зеркало, расположенное в плоскости, перпендикулярной плоскости полупрозрачного зеркала, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регистрации, оно снабжено пентапризмой, оптически связанной с плоским и полупрозрачным зеркалами так, что входная грань пентапризмы расположена под углом

90 - d. к плоскому зеркалу, а вы10 ходная — под углом 45 к плоскости полупрозрачного зеркала, где с(. угол днфракции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Оптика и спектроскопия .

1963, т. XIY. вып. 3, с. 406-413.

2. Патент CliJA В 3726595, кл. G 01 В 9/02, 1973 (прототип).