SU708145A1 - Устройство дл определени границ полосы - Google Patents

Description

Изобретение относится к оптико-интерференционным устройствам и может быть использовано для определения границ оптического контраста.

Известны фотоэлектрические устройства, выделяющие границу раздела темного и светлого полей при регистрации интерференицонных полос. Они состоят из оптической системы формирования интерференционных полос, двух диафрагм в виде щелей с поперечными размерами меньшими Ширины полосы и двух фотоприемников [ 1 ].

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для определения границы полосы, содержащее диафрагму с двумя щелями и фотоприемники [2].

Однако это устройство не позволяет регистрировать обе границы полосы, а точность определения границы в этом устройстве снижена из-за рассогласования параметров фотоэлектрических каналов и погрешностей системы фиксирования равенства токов фотоприемников.

Пель изобретения — увеличение точности определения обеих границ полосы.

Это достигается тем, что в устройстве для определения границ полосы, содержащем диафрагму с двумя щелями и фотоприемник, на выходе диафрагмы установлена состоящая из отклоняющего полупрозрачного зеркал систе⁵ · ма совмещения световых потоков. Щели установлены с относительным сдвигом, равным ширине щели, а плоскость диафрагмы и отклоняющего зеркала составляют угол, обеспечивающий интерференцию совмещаемых потоков с разностью хода, равной нечетному числу полуволн.

На фиг. 1 изображена принципиальная оптическая схема устройства определения границы полосы; на фиг. 2 — дифференциальная диафрагма; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство определения границы полосы состоит из источника когерентного монохроматического излучения, оптической системы формирования изображения полос (не показаны), дифференциальной диафрагмы I с двумя щеля ми, системы совмещения световых потоков, в которую входят плоское отклоняющее зерка ло 2 и светоделительный элемент 3, фотоприемника 4. .Дифференциальная диафрагма 1 расположена в плоскости изображения полос 5, образованного коллимированным когерентным монохроматическим световым потоком при помощи оптической системы формирования полос, б’ели диафрагмы, имеющие равные размеры, взаимно смещены по высоте и сдвинуты одна относительно другой на ширину щели в направлении сканирования, причем ширина каждой щели меньше полуширины регистрируемой полосы (фиг. 2). Система совмещения световых потоков помещена между диафрагмой 1 и фотоприемником 4. Отклоняющее зеркало 2 и параллельный ему светоделительный элемент 3 этой системы расположены на пути световых потоков, идущих от щелей диафрагмы 1, под углом к плоскости диафрагмы. Один световой поток поступает на светоделительный элемент 3, а второй — на отклоняющее зеркало 2 и далее на светоделительный элемент. Совмещаясь на светоделительном элементе, эти потоки интерферируют. Угол между плоскостью диафрагмы и зеркалом (или параллельным ему светоделительным элементом) устанавливается таким, что разность хода интерферирующих световых потоков -равна нечетному числу полуволн светового излучения. Он может принимать следующие значения.

,c(.=Qrcctg<[4L(2n+-o]_i где а — угол между плоскостью диафрагмы и зеркалом;

длина волны когерентного монохроматического излучения;

а — расстояние между соответствующими точками щелей диафрагмы;

η - любое целое положительное число. Устройство работает следующим образом. Все интерферирующие лучи, проходящие через соответствующие точки щелей, имеют . одинаковую разность хода, вследствие чего интерференционная картина на выходе светоделительного элемента представляет собой темное поле. Фотоприемкик 4, служащий щи1 регистрации световых сигналов, установлен на пути потока, идущего от светоделительного элемента. При сканировании изображения полос дифференциальной диафрагмой происходят последовательные засветки или затемнения щелей, приводящие к линейным нарастаниям или спадам величин световых потоков за ними. Моменты времени прохождения границами полосы линии, на которой находятся стороны щелей, соответствуют полной засветке или затемнению Ф, (t) и Ф₂ (ΐ) (фиг.З) . Когда световой поток проходит только через одну из щелей (интервалы й —1₂ и t₅— t₆, он полностью поступает через светоделительный элемент на фотоприемник. При полной засветке обеих щелей (интервал t₃ —t₄) световые потоки совмещаются на светоделительном элементе и интерферируют. Причем между собой взаимодействуют только лучи, проходящие через . соответствующие точки. Вследствие того, что разность хода потоков равна нечетному числу полуволн светового излучения, интерференция приводит к вычитанию их интенсивностей. Интерференционная картина в этом случае представляет собой темное поле, и на фотоприемник сигналы не поступают. При последовательном увеличении или уменьшении светового потока, проходящего через одну из щелей, и полной засветке второй щели происходит вычитание потоков путем осуществления интерференции лучей, проходящих одновременно через соответствующие точки, количество которых меняется по линейному закону при сканировании изображения полосы (интервалы t₂—1₃ и t₄ —1₅).

Результирующие световые сигналы Фрез.С^)» поступающие на сЬотоприемник, имеют треугольную форму. Вершины треугольников (моменты времени t₂ и ΐ₅ на фиг. 2) соответствуют моментам перехода границ регистрируемой полосы через прямую линию, по обе стороны которой лежат щели дифференциальной диафрагмы. Фотоприемник преобразовывает эти сигналы в электрические. Определение вершин треугольных импульсов может осуществляться любым из известных способов (например дифференцированием импульсов). Принцип работы устройства одинаков при определении границ как светлых так и темных полос.

Предложенное устройство позволяет регистрировать обе границы полосы. Наличие в нем одного фотоприемника и отсутствие необходимости в регистрации равенства световых потоков исключает погрешности рассогласования фотоэлектрических каналов. Устройство фиксирования равенства токов фотоприемников в этом устройстве не требуется. Таким образом, устройство определения границы полосы позволяет находить с более высокой точностью любые границы оптического контраста. Исследования устройства показали, что границы полос могут регистрироваться с точностью 0,05 мкм, т.е. па порядок выше, чем у известных устройств.

Claims (2)

1.Картащов А. Н., Эцин И. fll. Методы

5 измерени  малых разностей фаз в интерференционных устройствах. У. Ф. Н., 1972, т. 106, вып. 4, с. 687.

2.Авторское свидетельство СССР № 385207, 10 кл. G 01 N 21/00, 1970 (прототип).

аг./

Фи1.г