用于二维线纹测量的二维动态光电显微镜

对二维线纹标准样板进行溯源测量时,需要对十字刻线进行高分辨力瞄准。利用二维动态光电显微镜,将二维样板十字刻线分别成像在相互垂直的两组狭缝上,狭缝宽度与刻线像的宽度基本一致,方向与刻线像平行,且在像空间上沿宽度方向错开约一个狭缝宽度的距离。当二维线纹样板沿某一方向运动时,对应方向被测刻线的像先后呈现在一组狭缝中,导致通过该组狭缝的光通量依次发生变化,对应的两个光电接收器的电信号存在相位差;信号处理系统根据两路电信号的相位关系,在信号交叉位置发出瞄准脉冲,锁定坐标测量系统,即得到该方向被测刻线的位置;分别对十字交叉刻线的两条刻线进行瞄准,即可得到对应交叉点的坐标。

二维动态显微镜的光学系统设计

光电显微镜可实现线纹的自动对准,消除人工测量的主观性误差,具有速度快、效率高、重复性好、精度高的特点。为实现二维线纹的溯源测量,完成对十字刻线、圆形线纹等二维线纹的高分辨率瞄准,在一维动态光电显微镜的基础上,设计了应用于比长仪的二维动态光电显微镜光学系统,包括:物镜成像系统、照明系统、观察系统、分光系统。系统采用物方远心光路,消减由于物平面位置不准确所引起的测量误差;为适应不同线宽、线间距及特殊形状的线纹样板,设计结果:β=5倍、10倍、20倍,工作距5~20 mm,物方线视场2y=0.2 mm,数值孔径NA=0.2,传递函数接近衍射极限。