Фотоэлектрический микроскоп
Иллюстрации
Реферат
((ij 567093
ОП И АНИЙ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вайо 0еввтенни
Социалистических
Рве(1ублии
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительноек авт, свид-ву 494602 (22) Заявлено 23.06.75 (21) 2151451/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 30.07.77. Бюллетень ¹ 28
Дата опубликования описания 02.08.77 (51) М, Кл б 01 В 19, 34
G01B 9/04
Государственный комитет
Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 53 1.715.2 (088.8) (72) Автор изобретения
В. М. Сихарулидзе
Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии им. Д. И, Менделеева (71) Заявитель (54) ФОТОЗЛГКТР14ЧГСКИЙ МИКРОСКОП
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для аттестации штриховых линейных мер и угловых лимбов.
По основному авт. св. № 494602 известен фотоэлектрический микроскоп (ФЭМ), содержащий оптическую систему для освещения поверхности штриховой шкалы и получения изображений штриха, состоящую из последовательно располо>кенных осветителя, объектива, призмы двойного изобра>кения по Кестерсу и окуляра, сканатор, фотоприемник, блок фиксации момента совмещения импульсов на выходе фотоприемника, содер>кащий схему преобразования импульсов фототока (усилитель и формирователь прямоугольных импульсов), устройство для вычитания их длительностей, представляющее собой магнитоэлектрический измерительный механизм, включенный между плечами триггера, и содержащее компенсатор постояiøoé составляющей напряжения на за>кимах измерительного механизма, и блок индикации (11.
Недостаток такого микроскопа — нечувствительность к знаку смещения системы наведения от пс(ло>кения, соответствуюгцего точному наведению на штрих, обуславливаемая тем, что независимо от знака этого смещения два изображения штриха, на который производится наведение, одинаково расходятся, а слсдоватсль о, и длительность соотвстствующих импульсов от совмещаемых изображений штриха в обоих случаях возрастает.
Это обстоятельство не дает возможности применять известный ФЭМ для измерения малых смещений штриха от положения точного наведения.
Целью изобретения является обеспечение чувствительности к знаку смещения системы наведения от положения, соответствующего точному нагсдению на штрих, а также повышение чувствительности к смещениям.
Эта цель достигается тем, что ФЭМ снабжен делителем отраженных световых потоков, 15 вторым фотоприемником, соединенной входом с его выходом схемой преобразования импульсов фототока, идентичной схеме преобразования импульсов фототока блока фиксации момента совмещения импульсов, и соединен20 ными входами с одним из выходов, предназначенных для выделения импульсов одной и той >ко, например, положительной полярности, соответственно каждой из схем преобразования двумя цепочками, содержащими инвертор, логическую схему ИЛИ и триггер со счетным входом, в каждой из которых выход инвертора соединен с одним из входов логической схемы ИЛИ, выход которой соединен с входом триггера, один из выходов последЗО него, одноименный в каждой цепочке, соеди5G7093 нен с соответствующим входом схемы вычитания длительностей импульсов блока фиксации момента совмещения импульсов, а вторые выходы схем преобразования импульсов фототока, предназначенные для выделения импульсов, например, отрицательной полярности, перекрестно соединены со вторыми входами логических схем ИЛИ.
Кроме того, для исключения неудобств при работе делитель световых потоков от прямого и перевернутого изображений визируемого штриха может быть выполнен в виде диафрагмы в форме полудиска и объектива, размещенных между основным объективом и призмой двойного изображения, и светоделительной призмы, установленной между диафрагмой сканатора и фотоприемниками, плоскость расположения полудисковой диафрагмы и плоскость предметов объектива совпадают с плоскостью изображений основного объектива, а изображение диаметра полудиска в плоскости диафрагмы и ребро светоделительной призмы ориентированы параллельно поперечной оси диафрагмы сканатора и проходят через оптическую ось системы.
На фиг. 1 изображена функциональная схема оптической (в двух проекциях) и электронной частей ФЭМ; на фиг. 2 показано поле зрения в плоскости полудисковой диафрагмы; на фиг. 3 — поле зрения в плоскости щелевой диафрагмы.
Оптическая система ФЭМ состоит из последовательно расположенных осветителя 1, объектива 2, штриховой шкалы 3, полудисковой диафрагмы 4, установленной так, что диаметр полудиска проходит через оптическую ось системы и перпендикулярен к длинной оси изображения штриха, на который производится наведение объектива 5, плоскость предметов которого сопряжена с плоскостью расположения полудисковой диафрагмы 4 и с плоскостью изображений объектива 2, призмы 6 двойного изображения по Кестерсу, поворотной призмы 7, окуляра 8 и сканирующего зеркала 9 с вибратором 10 (см. фиг. 1). 3а щелевой диафрагмой 11, установленной в плоскости изображений объектива 5, расположена светоделительная призма 12. В разделенных световых потоках расположены фотоприемники 13 и 14, связанные соответственно с входами схем 15 и 16 преобразования импульсов фототока, каждая из которых содержит последовательно соединенные истоковый повторитель 17, усилитель 18, триггер Шмитта 19, дифференцирующую цепочку 20 и диодные ограничители 21 и 22. Выходы а диодных ограничителей, предназначенные в каждой схеме для выделения импульсов одной и той же, например, положительной полярности, соединены соответственно через инверторы 23 и 24 с одними из входов логических схем ИЛИ 25 и
26, выходы которых соединены соответственно с триггерами 27 и 28 со счетным входом.
Одноименные выходы каждого из триггеров
27 и 28 связаны с соответствующими входа5
4 ми устройства 29 вычитания длительностей импульсов, к выходу которого подключен индикатор 30 момента точного наведения. При этом выходы б диодных ограничителей, предназначенные для выделения импульсов, например, отрицательной полярности, перекрестно связаны со вторыми входами схем ИЛИ 25 и 26.
С вибратором 10 электрически связаны последовательно установленные фазовращатель
31, триггер Шмитта 32, дифференцирующая цепочка 33 и диодный ограничитель 34, выход которого соединен с входами «установка нуля» триггеров 27 и 28.
Устройство работает следующим образом.
При освещении поверхности штриховой шкалы 3 осветителем 1 и объективом 2 последний образует в плоскости диафрагмы 4 действительное изображение визируемого штриха. Половина этого изображения срезается диафрагмой 4 (см. фиг. 2), оставшаяся же половина проектируется объективом 5, призмой 6 двойного изображения по Кестерсу, поворотной призмой 7, окуляром 8 и зеркалом 9 в плоскость щелевой диафрагмы 11.
При этом, благодаря применению призмы двойного изображения в плоскости щели диафрагмы 11, кроме прямого изображения (см. фиг. 2), образуется также и второе изображение штриха, перевернутое по отношению к прямому слева — направо и сверху— вниз (см. фиг. 3).
При относительном смещении фотоэлектрического микроскопа и шкалы 3 в направлении, перпендикулярном к штрихам, изображения штриха в плоскости диафрагмы 11 перемещаются в разные стороны в зависимости от направления смещения. В момент точного наведения изображения штриха должны быть расположены таким образом, чтобы их продольные оси служили продолжениями одна другой.
При включении вибратора 10 зеркало 9 сканирует изображения штриха относительно щели диафрагмы 11. При этом переменные световые потоки от каждой половины поля зрения отражающими гранями светоделительной призмы 12 направляются на соответствующие фотоприемники 13 и 14, на выходе которых образуются последовательности импульсов фототока. Полученным импульсам фототока на выходах схем 15 и 16 соответствуют кратковременные импульсы, распределяемые диодными ограничителями 21 и 22 в соответствии с полярностью таким образом, что на вход логической схемы ИЛИ 26 поступают импульсы, соответствующие передним фронтом прямоугольных импульсов, формируемых в схеме
15 (триггером 19), и предварительно инвертированные инвертором 24 импульсы, соответствующие задним фронтам прямоугольных импульсов, формируемых в схеме 16, а на вход логической схемы ИЛИ 25 поступают импульсы, соответствующие передним фронтам прямоугольных импульсов, формируемых
567093 в схеме 16, и предварительно инвертированные инвертором 23 импульсы, соответствующие задним фронтам прямоугольных импульсов, формируемых в схеме 15. Эти последовательности импульсов преобразуются триггерами
27 и 28 в последовательности прямоугольных импульсов.
При относительном смещении изображений штриха в плоскости диафрагмы 11 длительность импульсов одной из последовательности убывает, а другой — возрастает, уравниваясь в момент, когда продольные оси изображений штриха составляют продолжение друг друга.
При этом, если до прохождения момента
«равновесия» длительность импульсов первой последовательности меньше длительности импульсов второй последовательности, то после прохождения момента «равновесия» соотношение длительностей изменяется на обратное.
Поэтому на выходе устройства 29 вычитания импульсов образуется сигнал, изменяющийся не только по величине, но и по знаку в зависимости от величины и знака смещения системы наведения от положения, соответствующего точному наведению на штрих. Этот сигнал обращается в пуль в момент точного наведения, что и фиксируется оператором по индикатору 30. Цепочка элементов 31 — 32 — 33—
34 предназначена для предотвращения неправильной работы триггеров 27 и 28 при включениях и выключениях устройства, а также при случайных сбоях этих триггеров, когда может измениться полярность формируемых ими импульсов.
Устройство позволяет не только производить индикацию момента точного наведения, но и индицировать величину и знак смещения от положения точного наведения путем измерения величины и определения знака разности последовательностей импульсов, формируемых схемами 15 и 16.
Формула изобретения
1. Фотоэлектрический микроскоп по авт. св.
Хе 494602, отл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью обеспечения чувствительности к знаку смещения системы наведения от положения, соответствующего точному наведению на штрих, и повышения чувствительности к смещениям, он снабжен делителем отраженных световых потоков, вторым фотоприемником, соединенной входом с его выходом схемой преобразования импульсов фототока, идентичной схеме преобразования импульсов фототока блока фиксации момента совмещения импульсов, и соединенными входами с одним из выходов, предназначенных для выделения импульсов одной и той же, например, положительной полярности, соответственно каждой из схем преобразования двумя цепочками, со15 держащими инвертор, логическую схему ИЛИ и триггер со счетным входом, в каждой из которых выход инвертора соединен с входом триггера, один из выходов последнего, одноименный в каждой цепочке, соединен с соот20 ветствующим входом схемы вычитания длительностей импульсов блока фиксации момента совмещения импульсов, а вторые выходы схем преобразования импульсов фототока, предназначенные для выделения импульсов, 25 например, отрицательной полярности, перекрестно соединены со вторыми входами логических схем ИЛИ.
2. Фотоэлектрический микроскоп по п. 1, отличающийся тем, что делитель свето30 вых потоков выполнен в виде диафрагмы в форме полудиска и объектива, размещенных между основным объективом и призмой двойного изображения, и светоделительной призмы, установленной между диафрагмой скана35 тора и фотоприемниками, плоскость расположения полудисковой диафрагмы и плоскость предметов объектива совпадают с плоскостью изображений основного объектива, а изображение диаметра полудиска в плоскости ди40 афрагмы и ребро светоделительной призмы ориентированы параллельно поперечной оси диафрагмы скапатора и проходят через оптическую ось системы.
Источники информации, принятые во вни45 мание при экспертизе
1. Лвторское свидетельство СССР No 494602, кл. G 01В 19/34, 1975.
567003
Фиг. 1
Составитель С. Грачев
Техред А. Камышникова
Редактор Н. Суханова
Корректор Л. Котова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1699/12 Изд. № 611 Тираж 907 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5