Устройство для измерения перемещений

 

Изобретение предназначено для измерения относительных перемещений. Цель - повышение разрешающей способности за счет использования дифракционных решеток с шагом 40 мкм. При освещении решеток, одна из которых прозрачная, скрепляется с объектом и выполнена с зубчатым профилем, соотношение ширины зубцов и расстояния между ними отлично от 1:1, и высотой H зубца, отличным от модуля решетки, а другая - отражательная и скрепляется с другим объектом, формируется интерференционная картина, регистрируемая с помощью детекторов, расположенных соответственно в зоне формирования нулевого, положительного и отрицательного первых порядков дифракционного изобретения. По электрическим сигналам с детекторов судят о направлении и величине перемещения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

C0I48AJlHCTWECHHX

РЕСПУБЛИК ($>)$ С 01 В, 1 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К IlATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫ7ИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 3898055/24-28 (22) 24.05.85 (31) 84)3955 (32) 31.05.84 (33) GB (46) 23. 04. 90. Бюл. 1"- 15 (71 ) Доктор Иоханнес Ханденхайн, ГмбХ . (ПЕ) (72) Роберт 11артин Петигру (GB) (53) 53) 71:53) .14 (088.8) (56) Оптика и спектроскопия, ) 963, )4, 406. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗ) )ЕРЕН)И ПЕРЕМЕ)ЦЕНИ)1 (57) Изобретение предназначено для измерения относительных перемещений.

Цель — повышение -разрешающей способ" ности за счет использования дифракИзобретение относится к измерительной технике, к устройствам для измерения относительных перемещений, основанньи на использовании интерференционных муаровых полос, по которьи можно измерять линейные и угловые перемещен ия.

Целью изобретения является повышЕние разрешающей способности за счет использования дифракционных решеток с шагом 40 мкм.

На фиг.1 изображена оптическая схема устройства; на фиг.2 — отсчет ная решетка, фрагмент; на фиг.3оптическая диаграмма устройства.

Устройство содержит источник Г оптического излучения и последовательно установленные по ходу излучения

- SU i SeOOSa АЗ

2 ционных решеток с шагом 40 мкм. При освещении решеток, одна из которых прозрачная, скрепляется с объектом и выполнена с зубчатым профилем, соотношение ширины зубцов и расстояния между ними отлично от 1:1, н высотой

h зубца, отличньи от модуля решетки, а другая — отражательная и скрепляется с другим объектом, формируется интерференционная картина, регистрируемая с помощью детекторов, расположенных соответственно в зоне формирования нулевого, положительного и отрицательного первых порядков дифракци-: онного изображения. По электрическим сигналам с детекторов судят о направлении и величине перемещения. 2 э.п. флы 3 ип, эи ь коллимирующую линзу 2, прозрачную решетку 3, скрепляемую с одним из объектов, выполненную с зубчатым профилем, ( отношение ширины зубцов к расстояняо между ними а:Ь отлично от 1:1, и вы- )ау сотой h зубца, отличной от модуля ре- рЕ шетки, отражательную масштабную решетку 4, скрепляемую с другим объектом, и три детектора 5-7, расположенные со стороны источника 1 излучения в фокальной плоскости линзы 2 в зоне формирования нулевого порядка и поло- ( жительного и отрицательного первых порядков дифракционного иэображения.

Каждый зубец профиля прозрачной решетки может иметь плоскую или сводчатую вершину.

1560068

Устройство работает следующим образом.

При освещении прозрачной и отражательной решеток 3 и 4 пучком излуче5 ния от источника l изображение прозрачной решетки 3, скрепляемой с объектом, взаимодействует с отражательной решеткой 4, что приводит к образованию .интерференционной картины. На 10 фиг.3 отражающая решетка 4 показана в виде пропускающей для упрощения описания траектории оптических во .-.èвых фронтов и соответствующих им фаз. Тогда две других решетки фактически образуют прозрачную решетку 3 по фиг.1. Входной луч расшепляется решеткой 3 на нулевой и первые порядки дифракции, задерживаемые íà g радиан относительно нулевого 2р порядка. На решетке 4 первый порядок задерживается на величину Я радиан, что приводит к нулевой фазе волнового фронта 8,, к фазе 2 у волнового фронта 9 первого порядка и к фазе 2 у 25 волнового фронта 1О первого порядка. о

Сдвиг фаз величиной 120 между тремя волновыми фронтами 8-10 для трех детекторовв 5-7 об еспеч ив ает максимальную точность сигналов с детекторов, что достигается выполнением прозрачной решетки 3 с зубчатым профилем, отношение ширины зубцов к расстоянию между ними а:Ь отлично от.1:), и высотой h зубца, отличной от модуля ре- 35 шетки, для получения нужного Аазового разнесения и глубины модуляции сигналов с детекторов 5-7, выходные электрические сигналы с которых дают значение направления и величины смещения 40 объектов .

Высокая разрешающая способность достигается за счет использования решеток с мелким шагом (порядка 40 мкм), что является результатом выбора отношений ширины каждого зубца к ширине зазора между смежными зубцами.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения перемещений двух объектов, содержащее источник оптического излучения и последовательно установленные по ходу излучения коллимирующую линзу, прозрач— ную решетку, скрепляемую с одним из объектов, и отражательную масштабную решетку, скрепляемую с другим объектом, и три детектора, расположенных со стороны источника в Аокальной плоскости линзы в зоне формирования нулевого порядка и положительного и отрицательного первых порядков дифракционного изображения соответственно, о тл ич а ющ е е с я тем, что, с целью повьш ен ия раз решающей способности, прозрачная решетка выполнена с зубчатым профилем, отношение ширины зубцов к расстоянию между ними отлично от 1:1, и высотой h зубца, отличной от модуля решетки.

2. Устройство по п.1, о т л и ч ающ е е с я тем, что каждый зубец профиля прозрачной решетки имеет плоскую вершину.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч ающе е ся тем, что каждыйзубец профиля прозрачной решетки имеет сводчатую вершину.

1560068 фаг.5

Корректор Н, Ревская

Заказ 844 Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательскии комбинат Патент, г. Ужгород, у

It н л Гага ина 101 р у

Составитель В.Климова

Редактор О.Юрковецкая Техред М.Ходанич

НАЫ

РФ