Сканирующее интерференционное устройство с компенсацией фона

,ЯО 1048307 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 3(51) 6 01 В 9/02; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8, (21) 3442867/18 25 излучения, делитель излучения на два(22) 27,05.82 канала и установленные в каждом ка,46) 15.10,83, Бюп.38 .нане концевой отражатель, включающий (72) В,С.Бернухов, В,П,Журавлев . в себясферическое зеркало, а в одном В,ГПанькин и В,Н,федоринин . иэ каналов - блок формирования двух (71) Специальное конструкторско-тех-,:.взаимно дополняющих интерференционных нопоги веское бюро специальнрй электро- картин о т л и ч а ю ш е е с я тем, ники и аналитического приборостроения, что, с целью увеличения точности и по- Сибирского отделения АН СССР: мехоустойчивости измерений, блок форми- (53). 535,853.4(088.8):"рования двух взаимно дополняющих интер (56) 1. опдегвоп Й, Ясос Н, Нс 1ференционных картин выполнен в виде . геьо 1 цйоп Гог 1 птгагед 1 псегего- . отражающей маски с выступами и впадивеСег. Арр 1. Ор, 1971, . 10, и. нами, маска установлена в фокусе одного р. 1097 1102. 1; из сферических зеркал, площадь выступов2, Авторское свидетельство СССРмаски по световому цопю равна плошади% 779821 кл 601 У 3/26 1981..впадин, высота выступов равна 174 дпи (54) (57) СКАНИРУЮШЕЕ ИНТЕР-;.ны волны излучения, а ширина выступов ФЕРЕНОИОННОЕ УСТРОЙСТВО С КОМ . и впадин превышает размер изображения .ПЕНСАЦИЕЙ ФОНА, содержащее источник объема в плоскости маски,48307 2лов - блок формирования двух взаимнодополняющих интеРфеРенционных кар, и,блок формирования двух взаимно дбполняюших интерференционных картин выполненв виде отражающей маски с выступамии впадинами, маска установлена в фокусеодного иэ сферических зеркал, площадьвыступов маски по световому полю равнаплощади впадин, высота выступов равна1/4 длины волны излучения, а ширина.,выступов и впадин превышает размер изображения объекга в плоскости маски,На чертеже показана функциональная:схема устройства.схема устройства.Устройство содержит диафрагму входного отверстия 1, установленную в фокальной плоскости коллимирующего объектива2, светоделитель 3, имеющий светодели-тельные покрытия, плоское зеркало 4,два концевых отражателя типа кошачийглаз", состоящие соответственно изсферических или параболических зеркал5 и 7 (в первом .отражателе - маски 6,а во втором - плоского зеркала В)фокусирующего объектива 8 и фотоприемника 10. Элементы 6 и 8 установле-ны,в фокальных плоскостях зеркал 5 и7, а фотоприемник 10 в фокальной плоскости объектива 9,Устройство работает следующим образом. 10Изобретение-относится к оптико-интерференционным средствзм измерейий и может быть использовано для исследованиямалоразмерных (точечных) объектов интерференционными методами, когда объектнаходится на протяженном фоне.Известны интерференциониые устройства, содержащие источник излучения, делитель излучения на два каната и установленные в этих каналах концевыеотражатели и фотоприемники выходногоизлучения 1 3,Недостатком таких устройств являетсянизкая . точность измерений, так какневозможна компенсация светового фонапри исследовании малоразмерных объектов, когда объект йаходится на .протя- .женном световом .фоне, площадь которого значительно больше площади, занимаемой объектом,Наибопее близким к предлагаемомуявляется сканирующее интерференционное устройство с компенсацией фона,содержащее источник излучения, делитель излучения на два канала и установленные в каждом канате концевой отражатель, включающий в себя сферическоезеркало, а в одном из каналов - блокформирования двух взаимно дополняющихинтерференционных картин 2 1,Компенсация фона в известном устройстве основана, на взаимодействиидвух взаимно дополняющих интерференционных картин; получаемых с помощьюрасгров, входящих в блок формированияэтих картин и установленных в каждомканале устройства. При этом растрывыполнены в виде прозрачных и непрозрачных полос, ширина полос больше размера иэображения, а положение полос относительно оптической оси одного растраобратно положению полос второго растраНедостатками известного устройстмтвпяются низкая точность и помехоуотойчивость измерений, обусловленныепотерей половины лучистой энергии приформировании интерференционных картини высокой чувствительностью оптическойсхемы устройства к угловым смещениямотражателей,Цель изобретения - увеличение точности и помехоустойчивости измерений.Поставленная цель достигается тем,что в сканирующем интерферометре скомпенсацией фона, содержащем источникизлучения, делитель излучения на дваканала и установленные в каждом каналеконцевой отражатель, включающий в себясферическое зеркало, а в одном иэ канаСветовой поток, несущий информациюоб исследуемом объективе, фокусируется 35во входном отверстии 1 и расходящимсяпучком направляется на объектив 2. Сколлимированный объективом 2 световой пучок делителем 3 делится надва пучкаодинаковой интенсивности, которые направляются по каналам а и б. Идущий по одному каналу пучок зеркалом 4 направляется на зеркало 5, которым фокусирует-ся в плоскости маски 6, отражается от 45нее и зеркалами 5 и 4 направляется насветоделитель 3, Световой пучок, идущий,по второму каналу, зеркалом 7 фокусируется в плоскости зеркала 8, отражаетсяот него и зеркалом 7 направляется насветоделитель 3, интерферируег с пучком 50м Юпрошедшим по второму каналу. Обьектив9 фокусирует пучок в плоскости чувствительного слоя фотоприемника 10, которыйрегистрирует суммарный интерференционныйсигнал, Сканирование разности хода про изводится возвратно-поступательным перемещением одноге из отражателей типа"кошачий глаз, например одновременннымперемещением зеркал 7,8.3 1048307Переменная составляющая дпя фиксиролн ванной дпины волны светового потока от она, выходящего из интерферометра, вы описйвается выражениемля 20,Д А до5 .;(:3 1+сов СОВ .(1 где( - световой поток, входящий в ин-.Отерфероме тр;1 ОЯ .- фиксированная дпина водны(Д -. разность хода между интерфирирурующими пучками, идущими по первому и второму каналам,Ь удВоенная Высота межу ВыступаОми и впадинами фазовой маски.Переменная составпяющая светового потока от объеКта определяется, как Суммирование выражений (1) и(2)дает попный световой поток, выходящий Йнэ интерферометра от объекта и фона В том случае 1 когда высота между Выступами и впадинами фаэовой маски равна,.2/4 фиксированной длины водны фонового потока, т.е. до:й/2, дпя любого попожения сканирующего отражателя ве-.щна со,равна нулю, и переменныйУЬрЛходкой сигнал фотоприемника опредеется только переменнойсоставляющей поока от объекта. Если световой поток от фона имеет сложный спектральный состав, то для дпин волн, не удовлетЬоряюших условию д.: й /2, переменный выходной сигнал фотоприемника зависит не топько от переменной составляющей потока от объекта, но и от,переменной составляющей потока от фона.Максимальная величина потока от фоно оропоринонвпьнв сов ( и) н доооигвет этого значения при со 5:1.й Например, дпя спектрапьного диапазон 0,5 - 1,2 мкм, д = 0,4 мкм и равномерного спектрального распределения потока от фона она равна нулю дпя В = Ов 8 мкм и возрастает. на концах спектрального диапазона до 0,5, В случае неравномерного спектрапьного распредепения фонового потока, выбирая соот-. вветствующие значения До, можно обеспечить эффективную компенсации фора.Предлагаемое устройство позволяет производить измерение параметров слабо- светящихся объектов на сильном фоне и по сравнению с прототипом в нем уменьшены потери светового потока, упрощена конструкция, увеличена точность и помехозащищенность от внешних механических воздействий.