Координатно-чувствительное устройство

 

КООРДИНАТНО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее светоделитель И фотоприемники, о т ли чающееся тем, что, с целью повыiiteHHjt точности и конструкции , светоделитель выполнен в виде четырех светоделительных пластин с коэффициентами отражения светового потока соответственно 0,25 0,33, 0,5} 1,0, последовательно установленных по ходу светового потока, а между этими пластинами и фотоприемниками по ходу отраженных пластинами световых потоков установлены фильтры, каждый из которых содержит оптический клин, причем оптические клинья расположены так, что для каждой пары фильтров, соответствующей одной из координат, оптическая плотность клина иэменяется вдоль этой координаты, а направление изменения оптической плотности в одном из фильтров пары противоположно направлению изменения оптической плотности в другом фильтре. 00 Од ХамммЛ инаяну

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (д) G 02 В 23/00.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЧЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbtTHA

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3417934/18-25 (22) 06..04.82 (46) 23.03.84. Вюл. Ф 11 (72) А.И. Седов и Ю.И. Урывский (53) 621.317(088.8) (56) 1. Катыс Г.Н. Оптико-электронная обработка информации. М., "Машиностроение", 1973, с. 327.

2. Авторское свидетельство СССР

В 140226, кл. С 02 В 23/00, 1960 (прототий), :(54)(57) КООРДИНАТНО-ЧУВСТВИТЕЛЫОЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее светоделитель и фотоприемники, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повывения точности и упрощения конструкции., светоделитель выполнен в виде четырех светоделительных пластин с коэффициентами отражения светового потока соответственно 0,25 0,33

0,5 1,0, последовательно установленных по ходу светового потока, а между этими пластинами и фотоприемниками по ходу отраженных пластинами световых потоков установлены фильтры, каждый из которых содержит оптический клин, причем оптические клинья расположены так, что для каждой пары фильтров, соответствующей одной из координат, оптическая плотность клина изменяется вдоль этой координаты, а направление изменения оптической плотности в одном из фильтров пары противоположно направлению изменения оптической плотности в другом фильтре.

1 10816

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретнее к электронно-оптическим координаторам, и может быть использовано, например для контроля положения иэЭ

5 лучающего объекта в системах измерения геометрических размеров pasличных изделий.

Известно координатно-чувствительное устройство, содержащее фокуснрующую систему и полупроводниковую пластину с коллекторами электродами (1 3.

Недостатками известного устройства являются большая погрешность измерения из-за нелинейности позиционной характеристики и низкая чувствительность.

Наиболее близким к изобретению является координатно-чувствитель20 ное устройство, содержащее светоделитель н фотоприемнйки.

В этом устройстве излучение объекта собирается телескопом и направляется на четырехгранную зеркальную пирамиду. Отразившись от ее граней и вспомогательных зеркал, световой поток попадает на катоды четырех фотоумножителей. Разность напряжений с выходов противоположных фотоумножителей подается на соответствующий усилитель. Если световой луч падает по центру зеркальной призмы (нулевое положение), то световые потоки, отраженные от пирамиды, одинаковы по интенсивности, и сигналы фотоумножителей также одинаковы. При смещении светово.го луча засветка противоположных граней становится неравномерной, и на выходе усилителей появляется 40 сигнал рассогласования 1.2 3.

Однако известное устройство имеет невысокую точность и сложность конструкции, поскольку для его работы необходимо, чтобы пучок излуче- 45 ния был равен половине ширины основания пирамиды. При работе с узким лазерным лучом данный приемник использовать нельзя, поскольку необходимо использовать расширитель, что усложняет устройство и снижает разрешение прибора, а следовательно, и точность измерения, кроме того, нри смещении луча от нулевого положения по одной координатной оси,55 световые потоки в направяении другой оси всегда уменьшаются, т.е. отношение сигнал/шум фотоприемников

11 2 зависит,от положения луча по другой оси. Устройство требует особо точного изготовления вершины пирамиды, а также точной установки ее в центре фокальной плоскости, что с азывается на погрешности измере- ния и обуславливает сложность при его эксплуатации.

Целью изобретения является повышеwe точности и упрощение конструкции устройства.

Эта цель достигается тем, что в координатно-чувствительном устройстве, содержащем светоделитель и фотоприемники, светоделитель выполнен в виде четырех светоделнтельных пластин с коэффициентами отражения светового потока соответственно 0,25;

0,33; 0,5 и 1,0 последовательно установленных по ходу светового потока, а между этими пластинами и фотоприемниками по ходу отраженных пластинами световых потоков установлены. фильтры, каждый из которых содержит оптический клин, причем оптические. клинья расположены так, что для каждой пары фильтров, соответствующей одной из координат, оптическая плотность клина изменяется вдоль ,этой координаты, а направление изменения оптической плотности в одном из фильтров пары противоположно направлению изменения оптической плотности в другом фильтре.

На фиг. t показана схема устройства; на фиг. 2 — оптическая схема устройства.

Устройство содержит светоделительные пластины, например призмы, 1-5, введенные между собой в оптический контакт, фотоприемники 6, светофильтры 7 и линзы 8.

Светоделительные грани, образованные при контакте призм 1-5, имеют коэффициенты отражения в направлении распространения потока излучения, равные 0,25; 0,33; 0,5; 1,0, что обеспечивает равенство световых потоков, падающих на каждый фотоприемник. Каждый из светофильтров 7 выполнен из двух клиньев, при этом один нз клиньев выполнен из материала прозрачного для излучения, а второй — иэ материала, имеющего оптическую плотность, отличную от нуля. Каждой из координат соответствует одна пара светофильтров 7.

Клинья в светофильтрах 7 ориентированы по координатам таким образом, 1081

Фиг.2

Составитель А. Силин

Редактор Н. Лазаренко Техред С.Мигунова Корректор «. Муска г

Заказ 1547/43

Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 чтобы для каждой из координат оптическая плотность светофильтров менялась в направлении этой координаты и расположены таким образам, чтобы при смещении излучения вдоль этой координаты оптическая плотность одного из светофильтров парыувеличивалась, а другого — уменьшалась.

Устройство работает следующим 1О образом.

При нахождении пучка излучения в начале координат интенсивность излучения на всех фотоприемниках будет одинаковой. 15

При смещении пучка излучения по оси Х (смещение по оси У = О) оптическая плотность светофильтра в одном канале Х увеличивается, а в другом — уменьшается за счет изменения толщины клина с оптической плотностью от 0 до 4 — (верхний предел обусловлен чувствительностью фотоприемника) отличной от нуля. Соот611 4 ветственно изменится величина электрического сигнала в фотоприемниках в каналах, которая является функцией смещения по оси Х: в одном из. каналов сигнал увеличится, а в другом — уменьшится. При этом в каналах У сигнал не изменится, поскольку оптическая плотность светофиль- > тров в каналах % не изменится. При

1смещении пучка излучения по оси У изменяется оптическая плотность eseтофильтров в каналах У и соответственно изменяются сигналы as фотоп жемниках 6 этих каналов, причзм -сигнал в одном из них увеличивается, а в другом. — уменьшается.

Устройство обеспечивает линейность электрооптической характеристики приемников, высокую точность измерения величины смещения светового потока. Использование этого уотройства позволяет повысить точность измерения геометрических параметров полупроводниковых пластин.