Изобретение относится к измерительной технике, к устройствам для измерения относительных перемещений, основанным на использовании интерференционных муаровых полос, по которым можно измерять линейные и угловые перемещения.
Целью изобретения является повышение разрешающей способности за счет использования дифракционных решеток с шагом 40 мкм.
На Фиг.1 изображена оптическая схема устройства; на фиг.2 - отсчет- ная решетка, Фрагмент; на Аиг.З - оптическая диаграмма устройства.
Устройство содержит источник Г оптического излучения и последовательно установленные по ходу излучения
коллимирующую линзу 2, прозрачную решетку 3, скрепляемую с одним из объектов, выполненную с зубчатым профилем, отношение ширины зубцов к расстоянию между ними а:Ъ отлично от 1:1, и высотой h зубиа, отличной от модуля решетки, отражательную масштабную решетку 4, скрепляемую с другим объектом, и три детектора 5-7, расположенные со стороны источника 1 излучения в фокальной плоскости линзы 2 в зоне Формирования нулевого порядка и положительного и отрицательного первых порядков дифракционного изображения. Каждый зубец профиля прозрачной решетки может иметь плоскую или сводчатую вершину.
сл
О
о
00
си
Устройство работает следующим образом.
При освещении прозрачной и отражательной решеток 3 и 4 пучком излуче- ния от источника 1 изображение прозрачной решетки 3, Скрепляемой с объектом, взаимодействует с отражательной решеткой 4, что приводит к образованию интерференционной картины. На фиг.З отражающая решетка 4 показана в виде пропускающей для упрощения описания траектории оптических вогчо- вых фронтов и соответствующих им . фаз. Тогда две других решетки фактически образуют прозрачную решетку 3 по Лиг.1. Входной луч расщепляется решеткой 3 на нулевой и первые порядки диЛракции, задерживаемые на V радиан относительно нулевого порядка. На решетке 4 первый порядок задерживается на величину Q радиан, что приводит к нулевой фазе волнового фронта 8, к фазе 2у волнового Лрон- та 9 первого порядка и к фазе 2 у волнового фронта 10 первого порядка. Сдвиг фаз величиной 120 между тремя волновыми фронтами 8-10 для трех детекторов 5-7 обеспечивает максимальную точность сигналов с детекторов, что достигается выполнением прозрачной решетки 3 с зубчатым профилем, отношение ширины зубцов к расстоянию между ними а:Ъ отлично от 1:1, и высотой h зубца, отличной от модуля ре- шетки, для получения нужного гЬазового разнесения и глубины модуляции сигналов с детекторов 5-7, выходные электрические сигналы с которых дают значение направления и величины смешения объектов.
Высокая разрешающая способность достигается за счет использования решеток с мелким шагом (порядка 40 мкм) что является результатом выбора отношений ширины каждого зубиа к ширине зазора между смежными зубиами.
Формула изобретения
1.Устройство для измерения перемещений двух объектов, содержащее источник оптического излучения и последовательно установленные по ходу излучения коллимирующую линзу, прозрачную решетку, скрепляемую с одним из объектов, и отражательную масштабную решетку, скрепляемую с другим объектом, и три детектора, расположенных со стороны источника в Локальной плоскости линзы в зоне формирования нулевого порядка и положительного и отрицательного первых порядков дифракционного изображения соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, прозрачная решетка выполнена с зубчатым профилем, отношение ширины зубцов к расстоянию между ними отлично от 1:1, и высотой h зубца, отличной от модуля решетки.
2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый зубец профиля прозрачной решетки имеет плоскую вершину.
i
3.Устройство по п. , отличающееся тем, что каждый зу- беи профиля прозрачной решетки имеет сводчатую вершину.
Изобретение предназначено для измерения относительных перемещений. Цель - повышение разрешающей способности за счет использования дифракционных решеток с шагом 40 мкм. При освещении решеток, одна из которых прозрачная, скрепляется с объектом и выполнена с зубчатым профилем, соотношение ширины зубцов и расстояния между ними отлично от 1:1, и высотой H зубца, отличным от модуля решетки, а другая - отражательная и скрепляется с другим объектом, формируется интерференционная картина, регистрируемая с помощью детекторов, расположенных соответственно в зоне формирования нулевого, положительного и отрицательного первых порядков дифракционного изобретения. По электрическим сигналам с детекторов судят о направлении и величине перемещения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Фие.1
Ь
а
-«
Фие.2
PHASE --2Ф
8
. PHASE 0
10
§Г PHASE 2Ф
| Оптика и спектроскопия, 1963, 14, 406. |
