Brevet FR2269705A1 — publié le 19751128

L'invention concerne un microscope photo-électrique pour la détermination de la situation dans l'espace d'objets ayant des propriétés optiques et une forme différenciées, tels qu'ils se présentent souvent dans la pratique, par exemple des traits, des arêtes ou des objets susceptibles de donner lieu à la formation d'image. Des microscopes de ce genre sont connus en soi. Une forme de réalisation connue comporte un diaphragme à fente, qui est soumis A un mouvement transversal d'oscillation et dont l'image est projetée simultanément sur l1objet. La lumière de l'image de la fente, influencée par l'objet, parvient dans un objectif et sert à la production photo-électrique d'un signal de mesure. Pour exploiter ce signal mesure, on connatt divers procédés.L'un d'eux consiste à séparer électriquement du signal par filtrage la troisième composante harmonique et à déterminer, à partir de celle-ci, une position photo-8lectrique moyenne de l'objet, I1 est connu également d'obtenir , à partir du signal de mesure d'un microscope photo-électrique, à laide de déclencheurs, une série d1impulsions,et de déterminer la situation de l'objet d'après la symétrie de cette série. Les procédés et appareillages de ce type présentent un bilan énergétique défavorable, car l'objet n'est balayé qu'une ou deux fois à chaque oscillation du diaphragme à fente. Les intensités lumineuses dont on dispose donc sont relativement faibles. On a proposé déjà d'améliorer le bilan énergétique en utilisant pour le balayage un rayon laser à plan de polarisation rotatif. Par ce moyen, le bilan énergétique peut être accru de plusieurs puissances de dix, mais le laser nécessaire est très coûteux. La présente invention répond au problème de fournir pour la détection de traits, arêtes, points ou objets possédant des propriétés de reproduction d'image , un microscope photo-électrique, qui permet une fabrication économique en mEme temps qu'un bon bilan énergétique. Conformément à l'invention, ce problème est résolu avec un microscope photo-électrique qui comprend un réseau optique sur lequel est formée l'image de 11 objet, au moins un système récepteur photo-électrique associé à ce réseau pour recevoir les flux lumineux sortant du réseau, un dispositif capteur de dimensions pour détecter un mouvement de translation de l1objet transversalement à l'axe optique du microscope, des moyens pour mesurer les décalages dans le temps entre les signaux photo-électriques du système récepteur et les signaux du dispositif capteur de dimension, ainsi que des moyens pour exploiter ces décalages dans le temps en ce qui concerne la structure optique de l'objet. I1 est avantageux d'utiliser un réseau qui module en push-pull les flux lumineux amenés aux récepteurs photo-électriques lors d'un mouvement transversal relatif entre l'image de l'objet et le réseau. Une forme de réalisation du microscope photo-électrique comprend des moyens pour mesurer numériquement la durée des périodes des signaux photo-électriques en push-pull et pour former la moyenne des périodes des signaux provenant de chaque structure de l'objet. Une variante judicieuse comporte un réseau oscillant en direction de la mesure. L'invention est décrite ci-après de façon plus détaillée en référence à des exemples de réalisation représentés schématiquement au dessin annexé, dans lequel Fig. 1 montre un microscope photo-électrique à éclairage en lumière réfléchie, Fig. 2 montre une forme de réalisation correspondant à la figure 1 avec éclairage en lumière transmise; Fig. 3 représente un appareillage d'exploitation des signaux photo-électriques. Fig. 3 a montre les signaux photo-électriques à utiliser. Dans la figure 1, un objet 2 placé sur un support 1 est éclairé par une lampe 5 au moyen d'un objectif 3 et d'un diviseur 4. L'objectif 3 sert simultanément à projeter l'image de l'objet 2 sur un réseau 6, qui est maintenu par des appuis 7, 8 en une position perpendiculaire à l'axe optique de l'objectif 3. La lumière traversant le réseau 6 est collectée au moyen d'un condenseur 9 sur deux récepteurs photo-électriques 10, 11. L'appareillage décrit ci-dessus a la fonction suivante un déplacement transversal de l'objet 2 en direction de la double flèche 17 s'accompagne d'un mouvement correspondant de l'image de l'objet sur le réseau 6. Si les traits du réseau sont orientés perpendiculairement à la direction du mouvement, l'éclairement des récepteurs 10, 11 change une fois pour chaque déplacement d'une quantité égale à la constante du réseau. Par exploitation des changements des signaux électriques correspondants à la sortie des récepteurs 10, 11 pour des déplacements plus grands, on détermine le lieu de l'objet 2 et la variation de ce lieu. La figure 2 montre un appareillage, équivalent dans sa structure et sa fonction, au microscope photo-électrique décrit en référence à la figure 1. L'objet 2 est translucide et la lampe 5 est disposée par conséquent vis-à-vis de l'objectif 3. Pour le reste, les éléments de construction en correspondance portent les mêmes chiffres de référence que dans la figurez. Dans la figure 3, la référence 12 désigne un appareillage selon la figure I ou la figure 2. I1 est prévu un transmetteur de course 13, qui fournit des signaux correspondant au déplacement du support 1 ayant lieu à la vitesse sensiblement égale dans la direction indiquée par la double flèche 17 dans les figures 1 et 2. Les signaux de sortie des appareils 12 et 13 sont comparés dans un montage 14, après que les signaux de sortie des récepteurs 10 et ll ont été débarassés de leur fraction qui n'est pas porteuse dtin formation de mesure, par exemple au moyen d'un amplificateur pushpull. La figure 3a montre les trains de signaux utilisés ou produits à cet effet.On se rend compte que, s'il existe un réseau avec n constantes de réseau complètes, il se produit, par soustraction du signal du récepteur Il du signal du récepteur 10, 2 n passages par le zéro si l'on compte en mAme temps le potentiel de dë- part comme point nul, le milieu du réseau étant défini exactement par le n-ième passage au zéro de ce signal de départ. Le problème qui se pose est d'effectuer une coordination réciproque entre les signaux de sortie des appareils 12 et 13, de façon qu'une localisation de l'objet de la mesure soit possible. Si llon prend comme point de référence, à la manière indiquée schématiquement dans la figure 3a, le milieu du champ de réseau contenant n constantes de réseau complètes, il se produit à cet emplacement, après la différenciation des signaux, lors d?un déplacement de l'objet par rapport à l'appareillage, le n-ième passage par le zéro du signal, qui est utilisé pour la formation d'une impulsion de coincidence. Cette impulsion de coincsdence assure alors la défini- tion de l'impulsion correspondante venant de l'appareil 13. Le nombre des impulsions de l'appareil recueillies jusque là représente la situation exacte de l'objet mesuré par rapport à un point de référence. La valeur de mesure obtenue est conservée, par exemple au moyen d'une imprimante 16. Pour la figure 3a, on a admis que l'objet est un trait de graduation éclairé par transparence, de largeur égale à la moitié d'un marquage du réseau.D'autres objets (par exemple une arrête) donnent d'autres trains de signaux, mais conduisent au même résultat, I1 est possible également d'amener les signaux de -sortie de l'appareil 12, dans le montage 14, simultanément à un compteur et à un montage d'amélioration des signaux, ce dernier pouvant être réalisé par exemple par une boucle de verrouillage de fréquence ou une boucle de verrouillage de phase dont le comportement transitoire doit être ajusté toutefois au problème de mesure considéré. A la suite du compteur et du montage d'amélioration est branché un étage de coIncidence, dans lequel les signaux de sortie du compteur et du montage d'amélioration sont couplés entre eux de telle sorte qu'une impulsion de coTncidence soit délivrée à chaque passage par le zéro du signal de l'appareil 12 pour l'impulsion n du compteur. A l'aide de cette impulsion de coincidence est alors appelé l'état momentané d'un compteur associé à l'appareil 13, état qui est emmagasiné comme valeur mesurée dans l'étage 16. REVENDICATIONS 1. Microscope photo-électrique, caractérisé par un réseau optique (6) sur lequel est projetée limage de 11 objet (2), par au moins un système récepteur photo-électrique (10, 11) asso cié à ce réseau pour recevoir les flux lumineux sortant du réseau, par un dispositif capteur de dimension (13) pour détecter un mouvement de translation de 1 t objet (2) transversalement à l'axe optique du microscope, par des moyens pour mesurer les décalages dans le temps entre les signaux photo-électriques du système récepteur (10, 11) et les signaux du dispositif capteur de dimension (13) ainsi que par des moyens (14) pour exploiter ces décalages dans le temps en ce qui concerne la structure optique de l'ob- jet (2). 2. Microscope photo-électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens supplémentaires sontprévus pour débarasser les signaux électriques de sortie du système récepteur photo-électrique de leurs fractions en phase. 3. Microscope photo-électrique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réseau (6) module en pushpull les flux lumineux amenés au système récepteur photo-électrique (10, 11) lors d'un mouvement transversal relatif entre l'image de l'objet et le réseau. 4. Microscope photo-électrique suivant la revendication 3, caractérisé par des moyens (14) pour mesurer numériquement la durée des périodes des signaux photo-électriqueien push-pull et pour former la moyenne des périodes des signaux provenant de chaque structure de l'obJet. 5. Microscope photo-électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau (6) oscille par rapport à l'axe optique et au moins approximativement perpendiculairement audit axe.