Устройство для определения положения изображения объекта Советский патент 1976 года по МПК G01B9/08 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение для измерения одной линейной координаты на плоскости, в частности в генераторах изображений, фотоиовторителях и в других подобных устройствах в микроэлектронике, в оптических запоминающих устройствах, а также в системах контроля размеров в машиностроении.

Известно устройство для определении ноложения изображения объекта, содержащее двухканальный интерферометр, состоящий из осветителя, светоделительного устройства, неподвижного отражателя, установленного в одном канале, и отражателя, укрепленного на подвижной каретке во втором канале двух плоских параллельных зеркал, фоточувствительного отсчетного устройства с реверсивным счетчиком и устройством индикации, проекционную оптическую систему со сканирующим зеркалом, установленную на подвижной каретке.

Однако известное устройство имеет малое быстродействие, так как для измерения необходимо достичь строго определенного положения изображения участка измеряемого объекта, например штриха штриховой меры, относительно оптической оси прибора для наблюдения.

Целью изобретения является повышеиие иадежности измерения, упрощение юсгировки, а также снижение требований к точности установки оси поворота сканирующего зеркала.

Для этого в предлагаемое устройство введено дополнительное зеркало, выполиенное в виде плоскопараллельной пластины с окном и двухсторонним зеркальным покрытием, жест-, ко связанное со сканнрующим зеркалом и установленное мелсду двумя плоск 1ми параллельнымн зеркалами, жестко соединенными с кареткой.

В описываемой системе зеркал при повороте сканирующего зеркала луч интерферометра приобретает дополнительную разность хода, что позволяет производить непрерывную коррекцию иоказаний интерферометра в соответствни со смещением светового луча, которое получено путем сканирования.

На фиг. 1 изображеиа схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример соединения скаиирующего и дополнительного зеркал.

Устройство содержит иитерферометр, состоящий из осветительного устройства, нредставляющего собой лазер 1 с щелевой диафрагмой 2, светоделительного устройства 3 в виде плоскопараллельной стеклянной пластины, неподвижного отражатели 4 одной из ветвей интерферометра, укреиленного на подвижной каретке 5 отражателя 6 второй из ветвей интерферометра, фоточувствительного отсчетного

устройства 7 с реверсивным счетчиком и устройством 8 индикации; проекциониую оптическую систему, состояи ую из объектива 9, источника света, наирил1ер лампы-всиышки 10, с конденсором 11, объекта 12, например проме 1 уточного оригинала в фотоповторителе, предмета с плоской поверхностью 13, папример фотопластинки, поворотного зеркала 14, ттановленного в непосредствеииой близости к объективу 9 и жестко соединенного с допол |нтельпым зеркалом 15. Зеркала 14 и 15 укреплены на общей оси (с целью упрощения чертежа ось показана условно в виде кииематнческой связи 16).

Зеркала 14 и 15 могут быть выполнены как показано на фиг. 2 в виде единой плоскопараллельиой пластины с двухсторонним зеркальным покрытием и окном, смеп1.еииым относительно геометрического цеитра вдоль оси вращения пластииы. В этом случае роль зеркал 14 и 15 выполняют отдельные участки пластипы.

Угол поворота зеркала 14 изменяется с помощью какого-либо приводного механизма. Зеркало 15 установлено между двумя плоскими зеркалами 17 и 18.

Устройство работает, например, в качестве фотоповторителя следующим образом.

Параллельный иучок света от лазера 1 попадает через щелевую диафрагму 2 на устройство 3, иосле которого часть светового потока отражается на отражатель 4 (первая ветвь интерферометра), другая часть попадает па одно из зеркальных поверхностей дополнительного зеркала 15, отражается от нее на плоское зеркало 17, проходит через окно зеркала 15 и, отразившись от зеркала 18, попадает на противополол пую зеркальную поверхность зеркала 15, отразившись от которой попадает на отражатель 6 (вторая ветвь интерферометра). После отражателя 6 световой пучок меняет направление и, пройдя весь вышеописанный путь (15, 18, 17, 15), возвращается на светоделительное устройство 3, интерферируя с пучком первой ветви.

Разность хода лучей зависит от смещения каретки 5 и угла поворота зеркала 15. При смещении каретки 5 или поворота зеркала 15 интерференционные полосы перемещаются относительно фоточувствительного отсчетпого устройства 7, которое вырабатывает электрические сигналы, необходимые для работы реверсивного счетчика с устройством индикации. Изобрал :епие светящейся части лампывспыщки 10 проекцируется конденсатором 11 на входной зрачок объектива 9, что создает равномерное освещеиие объекта 12. Рассеянные объектом 12 лучи, отразившись от поворотпого зеркала 14, попадают па объектив 9, который создает изображение объекта 12 па поверхности 13. При повороте зеркала 14 и жестко соединеппого с пим зеркала 15 происходит смещение изображения объекта 12 по

13 и одновременно изменение разности хода лучей интерферометра. При определенном расстоянии и угле наклона зеркал 17 и 18, которые определяются расчетом, изменение разности хода соответствует смещению изображеиия, которое получено сканированием. Для перемещения изображения промежуточпого оригинала па поверхности 13 перемещают каретку 5 и поворачивают зеркала 14 и 15, чем осунлествляется коррекция положения изображения объекта 12, которое регистрируется фотонластннкой в момент вспышки лампы 10. Отсчет положения изображения на поверхности происходит при этом непрерывпо, что повышает надежность измерения и создает условия для автоматизации процесса измерения.

Коррекция положения светового луча по полю изображения проекционной оптической системы и определения величииы этой коррекции производятся с помощью зеркала, выполпенного в виде иластины с двухсторонним зеркальным иокрытнем и смещенным к краю окном, т. е. деталью, размеры и общая масса которой могут быть получены одного порядка с поворотпымн зеркалами быстродействующих зеркальпых гальваномеров. Нечувствительность устройства к параллельным смещениям оси вращения сканирующего зеркала относительно каретки позволяет упростить конструкцию шарнирно узла этого зеркала и повысить скорость перемещения каретки.

Формула изобретения

1.Устройство для определения положения изображения объекта, содержащее двухканальный интерферометр, состоящий из осветителя, светоделительного устройства, неподвижного отражателя, установленного в одном канале, и отражателя, укрепленного на подвижной каретке во втором канале, двух плоских параллельных зеркал, фоточувствительиого отсчетиого устройства с реверсивным счетчиком и устройством индикации, проекционную оптическую систему со сканирующим зеркалом, установленную на подвижную каретку, отличающееся тем, что, с целью повышения точности ннадежности определения положения, в него введено Дополнительное зеркало, выполненное в виде плоскопараллельпой пластины с окном и двухсторонним зеркальным нокрытнем, жестко связанное со сканирующим зеркалом и установленное между двумя плоскими параллельными зеркалами, жестко соединенными с кареткой.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повыщепия быстродействия, сканирующее и дополнительное зеркала выполнены в виде единой плоскопараллельной пластины с двухсторонним зеркальным покрытием и окном, смещенным относительно геометрического центра вдоль оси вращения пластины.