微电子技术的瞄准与定位技术

文章摘要：瞄准与定位是光学仪器的重要环节之一。随着微电子技术的应用，瞄准技术己由人眼瞄准向自动对准方向发展，既排除了人眼瞄准的主观误差，提高了仪器的瞄准精度，又使仪器限制，其最好精度也只能达到0.2～0.3 gm。随后发展起来的光电对准方法对标尺刻线像进行对准，不但提高了对准精度，而且使对准和测量自动化成为可能。光电对准的实质是：通过一定的光电转换系统，将被对准的线纹与一个选定的测量基线之间的位置关系用电信号来描述，然后以电信号的相位关系、幅度关系或脉冲的宽度比例等作为对准的依据。在对准系统中，通常利用聚光系统和显微成像系统将线纹放大：同时在光路中加入一些特殊的部件（如双狭缝、振动镜等）来对影像进行一定

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　　瞄准与定位是光学仪器的重要环节之一。随着微电子技术的应用，瞄准技术己由人眼瞄准向自动对准方向发展，既排除了人眼瞄准的主观误差，提高了仪器的瞄准精度，又使仪器限制，其最好精度也只能达到0.2～0.3 gm。随后发展起来的光电对准方法对标尺刻线像进行对准，不但提高了对准精度，而且使对准和测量自动化成为可能。光电对准的实质是：通过一定的光电转换系统，将被对准的线纹与一个选定的测量基线之间的位置关系用电信号来描述，然后以电信号的相位关系、幅度关系或脉冲的宽度比例等作为对准的依据。在对准系统中，通常利用聚光系统和显微成像系统将线纹放大：同时在光路中加入一些特殊的部件（如双狭缝、振动镜等）来对影像进行一定的调制，投影到光电接收器上，最后经电路放大显示出来。光电显微镜的对准精度可达0.01～0.05 gm，可实现自动化测量；光电准直管的对准精度可达0.1″，甚至更高。

　　随着电子技术的发展，光电自动对准系统应运而生，光电自动对准系统由高质量的光学图像传递系统、信噪比好的光电转换系统、能提供高反差的对准标记、三个自由度微位移机构、高灵敏度的电子处理和控制系统等几部分组成，它实际上是一个闭环控制系统，即根据对准标记X，Y，θ三个自由度的坐标偏差量，驱动微位移机构按坐标偏差量进行自动补偿，直到对准误差在允许的范围内。

　　2．读数测微技术

　　读数测微系统形式很多，按读数方式可分为机械式、光学式和数字式三种。机械式读数测微是利用机械结构对微小尺寸进行细分读数，最常用的是丝杆测微器；光学式读数测微是利用光学放大原理，把标尺或度盘上刻线间隔通过物镜放大后成像在分划板上（或直接成像在投影屏上），经测微器细分后，再通过目镜（或投影测微器）进行读数；数字式读数测微是利用计量光栅或光电码盘以及其他光学方法，将光信号转换成电信号，再对电信号进行电子细分，最后用数字显示，它具有测量精度高（可达亚微米级）、读数快（读数速率可达每秒数万次以上）、分辨率高（可达0.1μm）、易实现自动化等特点。

　　3．简化仪器结构

　　在光学仪器中，贵重的精密机械部件、机械光学部件和机电元件可用电子器件或简单的机械部件与微电子器件的结合来代替。例如，在三坐标测量机中，原用装有机电传动的精密机械导向装置，现改用装有增量发送器和微型计算机的反馈式伺服传动装置，降低了对机械部件的精度要求；又如，机械变速机构可用装有伺服电动机的反馈传动系统代替，利用面阵CCD器件可以取代机械式十字台、步进电动机和图像扫描仪等。这些改进都大大地简化了仪器结构。