第三章光电检测中常用的光源、光学系统与设备.ppt

狭缝、光阑与分划板 一维测量分划板 一维测量分划板上有横向或纵向的刻度线可作为系统中的测量组件，对系统中所观察到的图像进行一维尺寸测量。分划板通常放置在系统成像面上，所测量的尺寸与系统成像放大率有关。分划板中DIV 是分划板刻线的最小间隔尺寸，如DIV=0.1 表明该分划板的最小刻线间隔为0.1mm。 狭缝、光阑与分划板 二维测量分划板 二维测量分划板上有横向及纵向刻度线。可作为系统中的测量组件，对系统中所观察到的图像进行二维尺寸测量。分划板通常放置在系统成像面上，所测量的尺寸与系统成像放大率有关。分划板中DIV 是分划板刻线的最小间隔尺寸，如DIV=0.1 表明该分划板的最小刻线间隔为0.1mm。 狭缝、光阑与分划板 网格尺分划板 网格分划板上有等间隔的网线，可作为系统中的测量组件，对系统中所观察到的图像进行二维图像畸变的测量。分划板通常放置在系统成像面上，所测量的尺寸与系统成像放大率有关。分划板中DIV是分划板刻线的最小间隔尺寸，如DIV=0.1表明该分划板的最小刻线间隔为0.1mm。 * * 对准方式 示　意　图 人眼的对准标准不确定度δ(″) 附　　注 压线对准 （单线与单线重合） 60~120 两条实线重合时，设线宽分别为b1，b2(′)，则δ＝（b1+b2）/2（′）实线与虚线重合时，设虚线宽为b1，b2≤b1＜b2+1时，δ＝1′ 游标对准 （一直线在另一直线延长线上） 15 线宽不宜大于1′ 分界线aa应细而整齐 夹线对准（一条稍粗直线位于两条平行细线中间） 10 三线严格平行。两平行线中心间距最好等于粗直线宽度的1.6倍 叉线对准（一条直线位于叉线中心） 10 直线应与叉线的一条角等分线重合 狭缝叉线对准或狭缝夹线对准 10 直线与狭缝严格平行 光电系统的对准1. 目视系统的对准 1．1 人眼的对准不确定度 常见的对准方式和人眼的对准标准不确定度见表。 a a * 光电系统的对准2. 光电对准 光电探测不仅可以代替眼睛进行对准、定焦和读数；还可以大大提高对准、定焦准确度；实现测量的自动化，提高工作效率，而且是实现计算机实时控制和处理的前提。 目前，光电对准装置可分为光电显微镜和光电望远镜两大类，两类仪器对准标准不确定度分别达到 0.01μm~0.02μm和0.05″~0.1″ 光电对准分类： 光度式：普通光度式、差动光度式 相位式：降低对光电探测器稳定性及刻线质量的要求，准确度高 几何中心检测法 光学目标和其衬底间的光学反差构成了物体的外形轮廓。轮廓图形的中心位置称作它的几何中心。 像分析和几何参量调制 ??? 通过分析被测物体在像面上的几何中心相对于像面上某个选定基准的偏移情况，确定该物体在空间位置的方法称作像分析。能实现这种作用的装置称作像分析器。 像分析器的某本工作原理是将被测物体的光学像相对于像面基准的几何位置信息变换为通过该基准某一取样窗口的光通量，通过检测该光通量的变化来确定物体的坐标位置。因此像分析器是一种能将几何形位信息调制到载波光通量上形成光学信号的调制器，是几何量转换成光学量的G/O变换器。 狭缝分析器的工作示意图 a) 装置示意图? b) 放大示意图 1-被测光学线纹? 2-物镜? 3-狭缝 4-光电接收器? 5-线纹像 简单的像分析器及其定位特性 被测量的光学线纹1与其相对衬底的光学反差经物镜2成像于两边平行的通光狭缝3上，透过狭缝的光通量由光电接收器件4接收。 狭缝分析器像面上的照度分布和分析器定位特性 a) 狭缝窗口分布? b) 像面照度分布? c) 定位特性 由图可见，满足理想成像条件的像面照度分布呈矩形的轮廓。在非理想的情况下像面照度分布如图中虚线所示。此时由于照明和光路散射、衍射、像差和离焦等影响，线像的透过率τ≠0并且是空间不均匀的。 理想成像条件下狭缝分析器的定位特性如图c中的实线所示。非理想成像情况，由于像面照度的畸变，定位特性发生了较大的变化，如图c中的虚线。 a）组成简单像分析器的基本要求是，首先要形成被测目标的像。即在像面上形成有一定对比度的照度分布。其次，在像面上要设置测光窗口，透过窗口由光电元件接收目标像。核窗口可以是狭缝、劈尖的棱边或机械刀口等。窗口是定位的基准，应和光路的光轴保持确定的相对位置。测光窗口的尺寸和形状应与目标像保持严格的关系以便形成确定的定位特性； ??? b）像分析器的定位特性给出了该装置输出光通量和输入目标像偏移量间的定量关系。通过检测光通量的极性和数值可以判断出目标的对准和偏移状态。也就是说利用像分析器将目标的位置信息调制到光通量的幅值变化中，因此像分析器本质