微電子技術(shù)的瞄準(zhǔn)與定位技術(shù)
瞄準(zhǔn)與定位是光學(xué)儀器的重要環(huán)節(jié)之一。隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，瞄準(zhǔn)技術(shù)己由人眼瞄準(zhǔn)向自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方向發(fā)展，既排除了人眼瞄準(zhǔn)的主觀誤差，提高了儀器的瞄準(zhǔn)精度，又使儀器限制，其最好精度也只能達(dá)到0.2～0.3 gm。隨后發(fā)展起來(lái)的光電對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)標(biāo)尺刻線像進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，不但提高了對(duì)準(zhǔn)精度，而且使對(duì)準(zhǔn)和測(cè)量自動(dòng)化成為可能。光電對(duì)準(zhǔn)的實(shí)質(zhì)是：通過(guò)一定的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將被對(duì)準(zhǔn)的線紋與一個(gè)選定的測(cè)量基線之間的位置關(guān)系用電信號(hào)來(lái)描述，然后以電信號(hào)的相位關(guān)系、幅度關(guān)系或脈沖的寬度比例等作為對(duì)準(zhǔn)的依據(jù)。在對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)中，通常利用聚光系統(tǒng)和顯微成像系統(tǒng)將線紋放大：同時(shí)在光路中加入一些特殊的部件（如雙狹縫、振動(dòng)鏡等）來(lái)對(duì)影像進(jìn)行一定的調(diào)制，投影到光電接收器上，最后經(jīng)電路放大顯示出來(lái)。光電顯微鏡的對(duì)準(zhǔn)精度可達(dá)0.01～0.05 gm，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量；光電準(zhǔn)直管的對(duì)準(zhǔn)精度可達(dá)0.1″，甚至更高。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，光電自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，光電自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)由高質(zhì)量的光學(xué)圖像傳遞系統(tǒng)、信噪比好的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、能提供高反差的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、三個(gè)自由度微位移機(jī)構(gòu)、高靈敏度的電子處理和控制系統(tǒng)等幾部分組成，它實(shí)際上是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，即根據(jù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記X，Y，θ三個(gè)自由度的坐標(biāo)偏差量，驅(qū)動(dòng)微位移機(jī)構(gòu)按坐標(biāo)偏差量進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，直到對(duì)準(zhǔn)誤差在允許的范圍內(nèi)。
2．讀數(shù)測(cè)微技術(shù)
讀數(shù)測(cè)微系統(tǒng)形式很多，按讀數(shù)方式可分為機(jī)械式、光學(xué)式和數(shù)字式三種。機(jī)械式讀數(shù)測(cè)微是利用機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)微小尺寸進(jìn)行細(xì)分讀數(shù)，最常用的是絲桿測(cè)微器；光學(xué)式讀數(shù)測(cè)微是利用光學(xué)放大原理，把標(biāo)尺或度盤(pán)上刻線間隔通過(guò)物鏡放大后成像在分劃板上（或直接成像在投影屏上），經(jīng)測(cè)微器細(xì)分后，再通過(guò)目鏡（或投影測(cè)微器）進(jìn)行讀數(shù)；數(shù)字式讀數(shù)測(cè)微是利用計(jì)量光柵或光電碼盤(pán)以及其他光學(xué)方法，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再對(duì)電信號(hào)進(jìn)行電子細(xì)分，最后用數(shù)字顯示，它具有測(cè)量精度高（可達(dá)亞微米級(jí)）、讀數(shù)快（讀數(shù)速率可達(dá)每秒數(shù)萬(wàn)次以上）、分辨率高（可達(dá)0.1μm）、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。
3．簡(jiǎn)化儀器結(jié)構(gòu)
在光學(xué)儀器中，貴重的精密機(jī)械部件、機(jī)械光學(xué)部件和機(jī)電元件可用電子器件或簡(jiǎn)單的機(jī)械部件與微電子器件的結(jié)合來(lái)代替。例如，在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，原用裝有機(jī)電傳動(dòng)的精密機(jī)械導(dǎo)向裝置，現(xiàn)改用裝有增量發(fā)送器和微型計(jì)算機(jī)的反饋式伺服傳動(dòng)裝置，降低了對(duì)機(jī)械部件的精度要求；又如，機(jī)械變速機(jī)構(gòu)可用裝有伺服電動(dòng)機(jī)的反饋傳動(dòng)系統(tǒng)代替，利用面陣CCD器件可以取代機(jī)械式十字臺(tái)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和圖像掃描儀等。這些改進(jìn)都大大地簡(jiǎn)化了儀器結(jié)構(gòu)。
