SU894353A1 - Двухкоординатный фотоэлектрический микроскоп - Google Patents

Description

(5) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП

;-1 . Изобретение относитс  к оптикоэлектронной измерительной технике и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  перемещени  по дву координатам. Известен двухкоординатный фотоэлектрический микроскоп, содержащий осветитель, расположенные последовательно по ходу его лучей оптическую систему, вибратор со щелевой диафрагмой , разделитель световых потоков и отсчетный преобразователь с комп нсатором и блоком регистрации 1 . Недостатком такого микроскопа  вл етс  сложность конструкции разделител  световых потоков, который требует при работе точных и трудоемких регулировок. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  двухкоординатный фотоэлектрический микроскоп , содержащий осветитель, расположенные последовательно по ходу его ,лучей оптическую систему, вибратор. разделитель световых потоков, фотоприемники и отсчетный преобразователь с компенсатором и блок регистрации. Оптическа  система состоит из светоделительной пластины, объектива, диафрагмы со щелью с приводом от вибратора . Разделитель световых потоков выполнен в виде объектива, в переднем фокусе которого размещена диафрагма, щелевой контур которой подобен штрйхо«iiM фигурам, выполненным на объекте, и светоделител  с зеркальной полоской, ; расположенной в заднем фокусе объектива . Недостатком такого микроскопа  вл етс  сложность оптической системы и низка  точность измерени  деформаций , обусловленна  значительным ослаблением .световых потоков в оптическом тракте из-за наличи  светоделительных элементов и диффузионного отражени  света от шкалы со штрихом. Другим недостатком микроскопа  вл етс  низка  стабильность, вызванна  дрейфом 3 центра колебаний вибратора, который приводит к изменению амплитуды скани ровани  вибратора. Поэтому приборы подобного типа могут работать только в режиме нуль-индикатора, а отсчет показаний возможен только при наличии в них оптического компенсатора и сложной системы автоматического упра лени  ИИ. Цель изобретени  - повышение точности измерени  и упрощение конструкции . Поставленна  цель достигаетс  тем йто опти14еска  система выполнена в /зиде последовательно расположенных по оду световых лучей диафрагмы, сканатора , объактива и располагаемого н контролируемом объекте выпуклого зер кала, оптический центр которого находитс  в плоскости изображени  объектива, фотоприемники расположены крестообразно на диафрагме оптическсй/1 системы со стороны сканатора, ди фрагма оптической системы выполнена с точечным отверстием, а сканатор в виде оптического клина, установлен ного с возможностью вращени  зокруг оси оптической системы. На фиг. 1 изображена оптическа  схема фотоэлектрического микроскопа; на фиг. 2 - ход лучей в фотоэлектрическом микроскопе при отсутствии сме шени  объекта; на фиг. 3 то же, пр наличии смещеж  объекта; на фигс вид А-А на фиг.1; на фиг. 5 - блок регистрации. Микроскоп содержит осветитель 1, оптическую систему, включающую в себ )рагму 2 с точечным отверстием, сканатор 3, объектив и выпуклое зеркало 5 устанавливаемое на контро лируемом объекте 6, На диафрагме 2 со стороны, обращенной к объективу 4, расположены крестообразно четыре фотоприемника . Осветитель 1 установлен в неподвижном корпусе 11, сканатор 3 выполнен в виде оптического клина, устат новленного с возможностью вращени  оси 0-0 оптической системы. Сканатор 3 установлен во вращающемс  полом цилиндре 12. С корпусом 11 соединен тубус 13, S котором установлен объектив «.Блок регистрации на каждой из координат содержит усилители k, формирователи 15 импульсов, триггер 16, интегри рукйцую RC-цепочку 17 и регистрирующи прибор 1. 3 Двухкоординатный фотоэлектрический микроскоп работает следующим образом. Дл  по снени  работы рассмотрим ход лучей в микроскопе без учета вли ни  сканатора 3 - оптического клина. Лучи света, выход щие из точечного отверсти  диафрагмы 2, образуют изображение световой марки в точке С, в которой находитс  оптический центр выпуклого (сферического) зеркала 5 Отраженные лучи возвращаютс  в точку А, образу  в ней действительное изображение (фиг. 1). Оптический клин отклон ет световые лучи, и изображение оказываетс  в точке В (с|)иг. 2), которое сканирует по окружности при вращении оптического клина-сканатора 3. Соетовое п тно В поочередно пересекает фотоприемники , в которых возникают импульсы (фиг. 2 и i), Сигналы с двух противоположно расположенных фотоприемников 8, 10 (7, 9) соответствуют одной из координат контролируемого объекта 6„ Ее определение производитс  с помощью блока регистрации (фиг. 5). В случае отсутстви  смещени  на контролируемом объекте 6 центр окружности сканировани  совпадает с центром диафрагмы 2о Импульсы с фотоприемников 8, 10 следуют через одинаковые интервалы, и сигнал с триггера 16 имеет вид меандра с посто нной составл ющей, равной нулю. При наличии смещени  контролируемого объекта 6 оптический центр выпуклого зеркала 5 сдвинетс , например вправо (фиг. 3) на рассто ние X. Путем построени  изображени  по законам геометрической оптики и простых расчетов видно, что изсЛражение (а точнее центр сканировани ) сместитс  влево на рассто ние у 2х , где d AD, f s ОС. При этом импульсы с фотопрмемников 10, 8 следуют через различные интервалы и интегрирующа  КС-цепочка 17 выдел ет из сигнала триггера 16 посто нную составл ющую, гфопорциональную смещению х. При этом величина К равна увеличению фотоэлектрического микроскопа. Оптический тракт данного микроскопа обладает высоким коэффициентом передачи из-за отсутстви  светоделительных элементов и использовани  зеркального отражени  от выпуклого зеркала , расположенного на контролируемом

обьекге, что позвол ет примен ть в качестве фотоприемников фотодиоды. Применение вращающегос  клина дл  сканировани  практически исключает дрей нул , ибо смещени  оси вращени  клина в первом приближении на вли ют на ход лучей в приборе. Кроме того, вращающийс  клин в качестве сканатора обеспечивает посто нство амплитуды сканировани , что дает возможность проводить отсчет показаний, т.е. измерение перемещений подвум координатам , а не только нуль-индикацию. При круговом сканировании смещение х пропорционально напр жению на выходе интегрирующей RC-цепочки и выражаетс  следующим равенством

t -КГ V x x,sfn,

где Vj - амплитуда сигнала на выходе триггера 16; амплитуда сканировани .

Хо

- iifi W

При X « X Q

2 Vo

Использование в описываемом двухкоординатном фотоэлектрическом микроскопе оптической системы, выполненной в виде последовательно расположенных по ходу лучей диафрагмы с точечнь 4 отверстием, сканатора, выполненного в виде вращающегос  оптического клина, объектива и выпуклого зеркала, оптический центр которого расположен в плоскости изображени  объектива, и расположение фотоприемников крестообразно на диафрагме оптической системы со стороны сканатора выгодно отличает изобретение от уже известных, так как позвол ет

осуществить измерение по двум координатам с более простой, а следовательно , и дешевой оптической системой. Предварительные испытани  показали, что точность описываемого микроскопа превышает точность известных двухкоординатных фотоэлектрических микроскопов.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Двухкоординатный фотоэлектрический микроскоп, содержащий осветитель, оптическую систему, фотоприемники

   и блок регистрации, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и упрощени  конструкции, оптическа  система выполнена в виде последовательно расположенных по ходу световых лучей диафрагмы , сканатора, объектива и распо- лагаёмого на контролируемом объекте выпуклого зеркала, оптический центр которого находитс  в плоскости изображени  объектива, фотоприемники

   расположены крестообразно на диафрагме оптической системы со стороны сканатора , диафрагма оптической системы выполнена с точечным отверстием, а сканатор - в виде оптического клина, установленного с возможностью вращени  вокруг оси оптической системы.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   ti Авторское свидетельство СССР № 363859, кл. G 01 В 7/16, 1972.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 587322, кл. G 01 В 11/00, 1978 (прототип).

   ш.5