Изобретение относится к измерительной технике и может быть использёвано 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 предназначено лишь для регистрации линейных перемещений объекта с закрепленной на нем дифракционной решетко( относительно неподвижной решетки, освещаемой неподвижным лучом света из осветителя.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регистрации смещения объекта, содержащее осветительную систему,и последовательно установленные по ходу излученкя дифракционную решетку, скрепляемую, с контролируемым объектом, полупрозрачное з.еркало, объектив, диафрагму, регистрирующий блок и плоское зеркало, расположенное в плоскости, перпендикулярной плоскости полупрозрачного зеркала 2.
Недостатком известного устройства является недостаточная точность регистрации вследствие того, что при перемещении сканирующего луча относительно неподвижного контролируемого объекта необходимо синхронно
10 перемещать на такое же расстояние все оптические элементы устройства (плоские зеркала, полупрозрачное здркало , объектив, диафрагму и регистрирующий блок). Лобое рассогласова15ние в перемещении луча и оптических элементов вносит в регистрацию величины смещения погрешность, прямо пропорциональную величине этого рассогласования.
20
Цель изобретения - повышение точ-. ности смещения объекта.
Указанная цель достигается тем, что устройство, снабжено пентапрнз25мой, оптически связанной с плоским и полупрозрачным зеркалами таким образом, что входная грань пентапризмы расположена под углом 90 - d к плоскому зеркалу, а выходная
30 под углом плоскости полупрозрачного зеркала, где d - угол дифракции. На чертеже приведена оптическая схема устройства. Устройство для регистрации смеще.ния объекта содержит осветительную систему 1, последовательно установленные дифракционную решетку 2, скрепляемую с контролируемым объектом (не показан),плоское зеркало 3, полупрозрачное зеркало 4, перпендикулярное плоскости Плоского зеркала 4, пентапризму 5, оптически связанную с плоским и полупрозрачным зер калами 4 и 5 таким образом, что вход ная грань пентапризмы 5 расположена под углом d к плоскому зеркалу а выходная - под углом 45 к плоскос ти полупрозрачного зеркала 4, объектив 6, диафрагму 7 и регистрирующий блок 8. Устройство работает следующим образом. Луч света от осветительной систе мы 1 попадает на дифракционную решет ку 2 и дифрагирует на ней в двух направлениях под углом к волновой нормали решетки 2. Один из дифрагировавших световых пучков, отразившись от плоского зеркала 3 и пройдя черед пентапризму 5, совмещается с дру гим дифрагировавшем на решетке 2 пучком на полупрозрачном зеркале 4 и интерферирует с ним. Интерференционная картина, сформированная дву мя дифрагировавшими на решетке 2 пучками света, объективом 6 переносится через диафрагму 7 на регистрирующий блок 8. При линейном смещении сечения луча света сканирующим устройством осветительной системы 1 относительно дифракционной решетки 2, закрепленной на контролируемом объекте по координате х на величину Лх/) разность фаз двух интерферирующих на полупрозрачном зеркале 4 пучков изменяется в пределах 2Х по синусо идальному закону, что приводит к смещению интерференционных полос в плоскости диафрагмы 7 на регистрирующем блоке 8. При этом количество, сместившихся интерференционных полос прямо пропо ционально величине линейного сме щения сечения луча. Один из дифрагировавших на решет ке лучей перед падением на полупроз 1 ачное зеркало 4, претерпевает отВ ажение сначала от плоского зеркала У, а затеМ проходит через пентаприз му 5. Вследствие того, что входная гранб пентапризмы 5 расположена под углом 90 А к плоскому зеркалу 3, световые лучи, отразившись от зерка ла 3, нормально падают на нее и, как следствие этого, выходят из пен тапризмы 5 так же под углом 90° к ее выходной грани. Но ныходная грань пентапризмы 5 ориентирована, под углом 45 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 Ах, может быть осуществлен любым известным способом. При этом точность определения величины линейного смещения сечения луча определяется порядком дифракции, величиной постоянной решетки и длиной волны используемого 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 дхп по-прежнему приведет к циклическому изменению разности фаз интерферирующих на полупрозрачном зеркале 4 пучков, но количество сместившихся интерференционных полос будет определяться величиной линейного смещения лх решетки 2 относительно неподвижного луча, а точка совмещения обоих пучков на полупрозрачнсйл зеркале 4 будет оставаться неподвижной относительно его ПЛОСКОСТИ. При линейном смещении луча на & X и дифракционной решетки 2 на . & хч количество интерференционных полос, сместившихся перед диафрагмой 7, определяется величиной (д ) t если луч и решетка двигались в противоположные стороны, и величиной ( лх,) если луч и petaeTKa 2 переме1 {гшись в одном направленин относительно оси х Точка совмещения двух световых пучков на полупрозрачном зеркале 7 при этом будет линейно перемещаться по ее плоскости на величину лх Проинтерферировавший световой поток, линейно перемещается по объективу 6, фокусируется на неподвижной диафрагме 7 и регистрирующем блоке 8. Таким образом, введение пентапризмы повысило точность регистрации
смещения контролируемого объекта путем устранения погрешностей, связанных с несинхронным перемещением сканирующего луча и оптических элементов устройства, за счет исключения самой необходимости такого перемещения.
Формула изобретения
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 зеркало, расположенное в плоскости , перпендикулярной плоскости полупрозрачного зеркала, отличающееся 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 d. к плоскому зеркалу, а выходная - под углом 45° к плоскости
0 полупрозрачного зеркала, где L угол дифракции.
Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе
1.Оптика и спектроскопия .
5 1963, т. XIY, вып. 3, с. 406-413.
2.Патент США 3726595,
кл. G 01 В 9/02, 1973 (прототип).
