Устройство для регистрации смещения объекта

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 203080 (21) 2994690/25-28 11 М. КЛ.з6 01 В 9/02 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(088. 8) Опубликовано 300582, Бюллетень Мо 20 Дата опубликования описания 30. 0582(71) Заявитель Институт электроники АН Белорусской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СМЕШЕНИЯ ОБЪЕКТАИзобретение относится к измери- . тельной технике и может быть исполь зовано 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 11.Недостатком устройства является то, что применение этого устройства ограничено, так как оно пред назначено лишь для регистрации линейных перемещений объекта с закрепленной на нем дифракционной решеткой, относительно неподвижной решетки, освещаемой неподвижным лучом 20 света из осветителя,Наиболее близким к предлагаемому является 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 эеркало, 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 перемещать на такое же расстояние все оптические элементы устройства (плоские зеркала, полупрозрачное зеркало, объектив, диафрагму и регистрирующий блок). Любое рассогласование в перемещении луча и оптических элементов вносит в регистрацию величины смещения погрешность, прямо пропорциональную величине этого рассогласования. Цель изобретения - повышение точ-. ности смещения объекта.Указанная цель достигается тем, что устройство, снабжено пентапризмой, оптически связанной с плоским и полупрозрачным зеркалами таким образом, что входная грань пенталризмы расположена под углом 90 о - с к плоскому зеркалу, а выходная под углом 45 к плоскости полупроз- орачного зеркала, где А - угол ди-фракции.На чертеже приведена оптическаясхема устройства.Устройство для регистрации смеще.ния объекта содержит осветительную 5систему 1, последовательно установленные дифракционную решетку 2,скрепляемую с контролируемым объектом (не показан),плоское зеркало 3,полупрозрачное зеркало 4, перпендикулярное плоскости плоского зеркала4, пентапризму 5, оптически связан-.ную с плоским и полупрозрачным зеркалами 4 и 5 таким образом, что входная грань пентапризмы .5 расположенапод углом 90 - й к плоскому зеркалу,а выходная - под углом 45 к плоскости полупрозрачного зеркала 4, объектив 6, диафрагму 7 и регистрирующийблок 8.20Устройство работает следующимобразом,луч света от осветительной системы 1 попадает на дифракционную решетку 2 и дифрагирует на ней в двух направлениях под углом к волновой нормали решетки 2, Один из дифрагировавших световых пучков, отразившисьот плоского зеркала 3 и пройдя черед пентапризму 5, совмещается с другим дифрагировавшем на решетке 2пучком на полупрозрачном зеркале 4и интерферирует с ним. Интерференционная картина, сформированная двумя дифрагировавшими на решетке 2пучками света, объективом б переносится через диафрагму 7 на регистри-рующий блок 8.При линейном смещении сечениялуча света сканирующим устройствомосветительной системы 1 относитель- . 40но дифракционной решетки 2, закрепленной на контролируемом объектепо координате х на величину ьхразность Фаз двух интерферирующихна полупрозрачном зеркале 4 пучков 45изменяется в пределах 23 по синусоидальному закону, что приводит ксмещению интерференционных полос вплоскости диафрагмы 7 на регистрирующем блоке 8.50.При этом количество.сместившихсяинтерференционных полос прямо пропорционально величине линейного смещения сечения луча.Один из дифрагировавших на решет"ке лучей перед падением на полупроэоачное зеркало 4, претерпевает отражение сначала от плоского зеркала3, а затей проходит через пентапризму 5,Вследствие того, что входнаягрань пентапризмы 5 расположена подуглом 90к плоскому зеркалу 3,световые лучи, отразившись от зеркала 3, нормально падают на нее и,как следствие этого, выходят из лен таприэмы 5 так же под углом 90 О к ее выходной грани. Но выходная грань пентапризмы 5 ориентирована.под углом 45 О к плоскости полупрозрачного зеркала 4, поэтому этот луч света совмещается с другим лучом, дифраги" ровавшим 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 ьх, может быть осуществлен любым известным способом. При этом точность определения величины линейного смещения сечения луча определяется порядком дифракции, величиной постоянной решетки и длиной волны исполь-. зуемого света.Аналогично устройство работает и при линейном смещении контролируемого объекта (не показан) с закреп" ленной на нем дифракционной решеткой 2 относительно неподвижного луча света по координате х. Смещение объекта на величину Ьх по-прежнему приведет к циклическому изменению разности Фаз интерферирующих на полупрозрачном зеркале 4 пучков, но количество сместившихся интерференционных полос будет определяться величиной линейного смещения ьх 1 решетки 2 относительно неподвижного луча, а точка совмещения обоих пуч- ков на полупрозрачном зеркале 4 будет оставаться неподвижной относительно его плоскости.При линейном смещении луча на Ь хи дифракционной.решетки 2 иа ь х 1 количество иитерференциоиных полос, сместившихся перед диафрагмой 7, определяется величиной (Ьх,+Ьх 1), если луч и решетка двигались в противоположные стороны, и величиной (Ьх - ьх 1), если луч и решетка 2 перемещались в одном направлении относительно оси х. Точка совмещения двух световых пучков на полупрозрачном зеркале 7 при этом будет линейно перемещаться по ее плоскости на величичу Ь х,Проинтерферировавший световой поток, линейно перемещается по объективу б, Фокусируется на неподвижной диафрагме 7 и регистрирующем блоке 8.Таким образом, введение пента- призмы повысило точность регистрации932220 формула изобретения Составитель Н.Захаренкоктор Е.Лушникова Техред Ж. Хастелевич ектор А.ферен 40/55ВНИИПИ Гпо дел113035, Мо исное Тираж 614ударственноизобретенива, Ж, Р Зака комитета Си открытийушская наб., д. 4/5 филиал Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,смещения контролируемого объекта путем устранения погрешностей, связанных с несинхронным перемещением сканирующего луча и оптических элементов устройства, эа счет исключения самой необходимости такого перемещения. 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 плоскостиполупрозрачного зеркала, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности регистрации, оноснабжено пентапризмой, оптическисвязанной с плоским и полупрозрачным зеркалами так, что входная граньпентапризмы расположена под углом90- сЕ к плоскому зеркалу, а вы 10 ходная - под углом 45 ф к плоскостиполупрозрачного зеркала, где сСугол днфракции.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Оптика и спектроскопия.1963, т. Х 1 У, вып. 3, с. 406-413.2. Патент США В 3726595,кл. 6 01 В 9/02, 1973 (прототип).