Фотоэлектрический микроскоп Советский патент 1983 года по МПК G01B9/04 

Изобретение относится к технической физике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения положения или измерения смещения оптической неоднородности, в частности штрихов линейных или угловых мер.

Известен фотоэлектрический микроскоп, содержащий источник света,оптическую систему для проектирования изображения штриха меры, электромагнитный сканатор, приемник излучения и блок обработки l .

Недостатком данного фотоэлектрического микроскопа является ограниченное быстродействие вследствие низкой рабочей частоты сканатора.

Наиболее близким к -предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является фотоэлектрический микроскоп, содержащий последовательно расположенные коллиматор, акустооптический модулятор, объектив, штриховую меру, приемник излучения и блок обработки сигналов 2 .

Однако известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью измерения вследствие пространственной нестабильности оптического поля.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что между акустооптическим модулятором и штриховой мерой введен светоделитель, образующий два канала, в один из которых введена оборачивающая система, а в другой - компенсатор разности оптических длин хода лучей в каналах и второй светоделитель,На чертеже представлена схема .фотоэлектрического микроскопа.

Устройство содержит источник 1 света, расположенный последовательно по ходу светового потока коллиматор 2, формирующий световой пу-. чок 3, акустооптический модулятор 4, к электрическому входу которого подключен генератор 5 гармонического сигнала, первый светоделитель 6, расположенные последовательно по ходу отклоненного светоделителем- светового потока первый зеркальный отражатель 7, призму Дове 8, второй зеркальный отражатель 9 и второй светоделитель 10, установленный одновременно и на пути неотклоненного потока, и компенсатор разности оптических длин хода лучей в каналах . 1, установленный между светоделитепями 6 и 10 на пути неотклоненного потока. Далее за светоделителем 10 последовательно по ходу светового поюка установлены штриховая мера 12 со штрихом 13, объектив 14 и фотоприемник 15, к выходу котоблок 16 обработки

рого подключен сигналов.

Устройство работает следующим образом,

5 Световой пучок 3, проходя через модулятор 4,, претерпевает дифракцию на распространяющейся в модуляторе 4 бегущей ультразвуковой волне, В результате вторичной интерференции

0 дифрагированных пучков за модулятором образуется амплитудное изображение ультразвуковой волны, представляющее собой бегущий со скоростью звука оптический растр с шагом S J ,

5 периодически возникающий на расстояниях. Zn (2 п -1) VA , где П 0,1, 2, 3,,.;Л- длина волны света, В случае когерентного источника света, например лазера, амплитуда А изо бражения, возникакадего на различных

0 2,п, практически равна, В случае частичнокогерентного источника света амплитуда изображения уменьшается с увеличением Л , Величина падения амплитуды А определяется степенью

когерентности используемого излучения ,

Оптические пути, проходимые световыми пучками от плоскости выхода из УЗ волны до плоскости сопряжения с мерой 12 как через элементы 6,10,11, так и через элементы 7,8, 9, необходимо выбирать равными f,. Тогда в плоскости сопряжения с мерой возникают две бегущие навстречу друг другу гармоники изображения, В результате их взаимодействия образуется стоячая волна интенсивности, свойства которой близки свойствам оптического изображения

0 стоячей ультразвуковой волны.

Определение положения штриха меры осуществляется следующим образом, В случае расположения штриха

с меры симметрично координате узла стоячей волны (лх-О) в спектре выходного сигнала Ucp (t) приемника 15 излучения отсутствует первая гармоника. При смещении штриха вправо или влево от узла стоячей волны

( ДХ 0) в спектре сигнала Пф (t)

появляется первая гармоника ультразвуковой частоты фаза которой зависит от направления смещения, f I

Искажения ультразвукового поля в модуляторе, вызываемые его нагревом, нестабильностью ультразвуковой Частоты и другими причинами, в предлагаемой схеме фотоэлектрического

0 микроскопа не приводят к смещению изображения узла, находящегося на оптической оси, поскольку смещение бегущих изображений растров происходит во встречных направлениях.

31044966

Таким образом, введение двух све- длин хода лучей в каналах тоделителей; оборачивающей системы позволяет повысить точность иэи компенсатора разности оптических мерения.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП, содержащий последовательно расположенные коллиматор, акустооптический модулятор, объектив, иггриховую меру, приемник излучения и блок обработки сигналов, о.тличаюцийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него между акустоойтичесКИМ модулятором и штриховой мерой введен светоделитель, образующий два канала, в один из которых введена оборачивсиощая система, а в другой компенсатор разности оптических длин хода лучей в каналах и второй светоделитель. (Л С 4:; ;о 05 35