Сканирующий интерферометр Советский патент 1992 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аппаратуре записи и считывания изображений сканирующим лазерным лучом.

Известен сканирующий интерферометр, содержащий последовательно оптически связанные лазер, систему формирования когерентных, пространственно разделенных пучков, дефлектор, интерферометр Майкельсона, частью которого являются уголковые отражатели, установленные на зеркале дефлектора, и фотоприемный блок.

Недостатком известного интерферометра является нелинейность его шкалы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является сканирующий интерферометр, содержащий последовательно оптически связанный лазер, формирователь пучков, состоящий из полупрозрачного и глухого зеркал, объектив, дефлектор, дифракционную решетку и фотоприемник.

Недостатком известного устройства является сравнительно низкая точность, ограниченная влиянием дефектов дифракционной решетки, образующихся как в процессе ее изготовления, так и в процессе эксплуатации, и величиной соотношения сигнал/шум на фотоприемнике.

Целью изобретения является увеличение точности регистрации угла поворота объекта за счет уменьшения влияния дефектов дифракционной решетки и увеличения соотношения сигнал/шум на фотоприемнике.

Указанная цель достигается тем, что сканирующий интерферометр, содержащий последовательно установленные лазер, объектив, дефлектор, предназначенный для связи с объектом, вогнутую дифракционную решетку и фотоприемник, снабжен колли 1

CJ

со о го

о

матором, установленным между лазером и объективом, и дифракционной решеткой, установленной между компонентами коллиматора в плоскости, оптически сопряженной с вогнутой дифракционной решеткой.

На чертеже представлен сканирующий интерферометр.

Интерферометр содержит последовательно оптически связанные лазер 1, первый компонент 2 коллиматора, дифракционную решетку 3, второй компонент 4 коллиматора, объектив 5, дефлектор 6, вогнутую дифракционную решетку 7 и фотоприемник 8, причем центр вогнутой дифракционной решетки 7 совпадает с центром колебаний дефлектора 6, а дифракционная решетка 3 и вогнутая дифракционная решетка 7 расположены в оптически сопряженных плоскостях, которыми являются передняя фокальная плоскость второго компонента 4 коллиматора и задняя фокальная плоскость объектива 5.

Выход фотоприемника 8 является выходом интерферометра.

Устройство работает следующим образом.

Первый компонент 2 коллиматора фокусирует излучение лазера 1 на расстоя - нии 6i до дифракционной решетки 3,, которая разделяет его на два пучка. При этом на выходе второго компонента 4 коллиматора формируется два когерентных пучка света, оси которых параллельны оптической оси. Объектив 5 и дефлектор 6 направляют указанные пучки на вогнутую дифракционную решетку 7, где они образуют два полностью перекрывающихся световых пятна диаметром d. На вогнутой дифракционной решетке 7 световые пучки дифрагируют таким образом, максимум дифракции одного пучка и - k-й максимум дифракции другого пучка совпадают по направлению распространения. Эти максимумы направляются дефлектором 6 и объективом 5 на фотоприемник 8, где они интерферируют между собой. При перемещении световых пучков по вогнутой дифракционной решетке 7 вызванное колебаниями зеркала дефлектора 6 положение светового пятна на фотоприемнике 8 остается неизменным, а интенсивность светового потока, попадающего на фотоприемник 8, изменяется, вызывая соответствующие изменения сигнала на выходе последнего. Подсчет импульсов на выходе интерферометра позволяет определить положение

световых пятен на вогнутой дифракционной решетке 7 и тем самым пространственное положение зеркала дефлектора 6.

В предлагаемом устройстве в отличие от прототипа центры дифрагирующих пучков на вогнутой дифракционной решетке 7 совпадают и интерферирующие пучки распространяются по одному направлению независимо от расстояния между поверхностью этой решетки и перетяжкой дифрагирующих пучков dz Это позволяет увеличивать диаметр световых пятен d на вогнутой дифракционной решетке 7, не уменьшая ширины интерференционной полосы на фотоприемнике 8. Большой размер

пятен на вогнутой дифракционной решетке 7 уменьшает влияние ее дефектов на форму выходного сигнала, а большая ширина интерференционной полосы, которая в предлагаемом устройстве может занимать всю

площадь фотоприемника, позволяет полезно использовать большую часть энергии излучения лазера и тем самым повысить соотношение сигнал/шум.

Формула изобретения

Сканирующий интерферометр, содержащий последовательно установленные лазер, объектив, дефлектор, предназначенный для связи с объектом, вогнутую дифракционную решетку и фотоприемники, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности регистрации угла поворота объекта, он снабжен коллиматором, установленным между лазером и объективом, и дифракционной решеткой, установленной

между компонентами коллиматора в плоскости, оптически сопряженной с вогнутой дифракционной решеткой.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аппаратуре записи и считывания изображения сканирующим лазерным лучом. Цель изобретения - повышение точности регистрации угла поворота объекта за счет увеличения соотношения сигнал/шум. Луч лазера 1 фокусируется первым компонентов 2 коллиматора и делится на два расходящихся когерентных пучка с помощью дифракционной решетки 3. Пучки коллимируются вторым компонентом 4 коллиматора и фокусируются объективом 5 через дефлектор 6 на поверхности вогнутой дифракционной решетки 7. Отраженные К- ые дифракционные порядка от каждого пучка направляются по одному направлению на фотоприемник 8. Изменение углового положения дефлектора 6 ведет к изменению сигнала на выходе фотоприемника 8. 1 ил.