LU86629A1

LU86629A1 - DEVICE FOR OPTICAL ANALYSIS OF A THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE

Info

Publication number: LU86629A1
Application number: LU86629A
Authority: LU
Inventors: Carlo Albertini; Mario Montagnani; Luciano Pirodda
Original assignee: Euratom
Priority date: 1986-10-16
Filing date: 1986-10-16
Publication date: 1987-12-07

Description

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DISPOSITIF D'ANALYSE OPTIQUE D'UNE STRUCTURE TRIDIMENSIONNELLEDEVICE FOR OPTICAL ANALYSIS OF A THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE

L'invention se réfère à un dispositif d'analyse optique d'une structure tridimensionnelle d'une surface, comprenant une source d'illumination de ladite surface et un appareil de prise de vue. ' L'invention se réfère en particulier à l'analyse d'essais de déformation d'un échantillon. Certains dispositifs connus sont basés sur l'interférence d'un réseau gradé sur la surface de l'échantillon, d'autres sur la confrontation de deux images avant et après la déformation.The invention relates to a device for the optical analysis of a three-dimensional structure of a surface, comprising a source of illumination of said surface and a camera. 'The invention refers in particular to the analysis of deformation tests of a sample. Some known devices are based on the interference of a graded network on the surface of the sample, others on the confrontation of two images before and after the deformation.

Pour pouvoir analyser les phénomènes tridimensionnels, on a utilisé jusqu'ici deux ou plusieurs appareils de prise de vue captant la lumière réfléchie de l'échantillon sous des angles différents. On connaît également des appareils de prise' de vue dits stéréoscopiques réunissant dans un boîtier commun deux appareils de prise de vue avec deux optiques, deux diaphragmes et deux zones distinctes d'une pellicule. Pour les phénomènes rapides, de telles solutions ne sont guère satisfaisantes, car il est difficile, voire impossible, de répondre aux exigences d'me synchronisation rigoureuse des deux diaphragmes. Cela vaut d'autant plus lorsqu'on veut analyser des phénomènes rapides à l'aide de trois ou plusieurs appareils de prise de vue dirigés sur un échantillon sous des angles différents. - L'invention a pour but de proposer un dispositif d'analyse optique tridimensionnelle d'une surface d'un échantillon, qui n'est pas soumis aux contraintes indiquées ci-dessus et s'applique donc particulièrement bien à l'analyse de phénomènes rapides.In order to be able to analyze three-dimensional phenomena, two or more cameras have so far been used which capture the light reflected from the sample from different angles. So-called stereoscopic cameras are also known, bringing together in a common housing two cameras with two optics, two diaphragms and two distinct zones of a film. For rapid phenomena, such solutions are hardly satisfactory, since it is difficult, if not impossible, to meet the requirements of a strict synchronization of the two diaphragms. This is all the more true when one wants to analyze rapid phenomena using three or more cameras directed at a sample from different angles. - The object of the invention is to propose a device for three-dimensional optical analysis of a surface of a sample, which is not subject to the constraints indicated above and therefore applies particularly well to the analysis of phenomena fast.

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Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'il y a au moins deux sources de lumière ayant des longueurs d'onde différentes et illuminant la surface à analyser sous des angles différents, et que ledit appareil de prise de vue est susceptible d'enregistrer au moins deux desdites longueurs d'onde de la lumière réfléchie par ladite surface.According to the invention, this object is achieved by the fact that there are at least two light sources having different wavelengths and illuminating the surface to be analyzed from different angles, and that said camera is capable of recording at least two of said wavelengths of the light reflected by said surface.

L'idée de base sur laquelle repose la présente invention est donc de remplacer une source d'illumination commune par deux sources distinctes et de réunir en contrepartie les deux appareils de prise de vue selon la technique antérieure en un seul appareil de prise de vue captant toutes les longueurs d'onde réfléchies par la surface.The basic idea on which the present invention is based is therefore to replace a common source of illumination by two distinct sources and to combine in return the two cameras according to the prior art into a single camera capturing all the wavelengths reflected by the surface.

Dans une réalisation préférée de l'invention, les deux sources d'illumination sont constituées par des sources laser émettant chacune un faisceau cohérent et parallèle de lumière, ce qui donne une possibilité d'analyse interférométrique de ladite surface.In a preferred embodiment of the invention, the two sources of illumination are constituted by laser sources each emitting a coherent and parallel beam of light, which gives a possibility of interferometric analysis of said surface.

En variante, on peut prévoir plusieurs appareils de prise de vue dont les pellicules peuvent être sensibles chacune à un sous-ensemble différent des longueurs d'onde émises par ” les différentes sources. La synchronisation de ces appareils n'est plus aussi importante que selon l'état de la technique, car chacun de ces appareils délivre, à lui tout seul, un résultat d'analyse qui peut être corrélé sans difficulté aux résultats d'analyse obtenus dans les autres appareils.Alternatively, several cameras can be provided, the films of which may each be sensitive to a different subset of the wavelengths emitted by the different sources. The synchronization of these devices is no longer as important as in the prior art, because each of these devices alone provides an analysis result which can be correlated without difficulty to the analysis results obtained in other devices.

L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation et de la figure unique, qui montre schématiquement un dispositif d'analyse selon l'invention.The invention will be described below in more detail using an embodiment and the single figure, which schematically shows an analysis device according to the invention.

Sur la figure, on voit en coupe un objet dont la surface 1 est à analyser. Les irrégularités de cette surface ont été représentées de façon exagérée pour mieux faire apparaître 1/ , - 3 - les phénomènes de base du dispositif.In the figure, we can see in section an object whose surface 1 is to be analyzed. The irregularities of this surface have been represented in an exaggerated manner in order to better show 1 /, - 3 - the basic phenomena of the device.

Cette surface 1 est illuminée par trois sources d'illumination envoyant la lumière sur la surface sous des angles différents. Les sources peuvent être ponctuelles ou émettre des faisceaux parallèles de lumière. Les longueurs d'onde des trois sources sont différentes. L'une, par exemple, émet une lumière rouge, une autre une lumière verte et la dernière une lumière bleue monochromatique.This surface 1 is illuminated by three sources of illumination sending light onto the surface from different angles. Sources can be point sources or emit parallel beams of light. The wavelengths of the three sources are different. One, for example, emits red light, another emits green light and the last emits monochromatic blue light.

Un appareil de prise de vue 5 est disposé en face de la surface 1 de telle sorte qu'il capte la lumière provenant des trois sources et réfléchie par la s’urface -1. A cause des positions différentes des sources d'illumination 2, 3, 4, chaque élément de surface envoit vers 1'appareil de prise de vue 5 la lumière d'une seule source ou de plusieurs sources à la fois, en fonction de l'orientation de l'élément de surface considéré. La pellicule 6 de l'appareil de prise de vue est susceptible d'enregistrer séparément toutes les longueurs d'onde émises par les trois sources. Ainsi, on obtient, avec un bon contraste, une image instantanée de la surface 1 présentant les irrégularités tridimensionnelles de la surface. On peut même exploiter l'image captée sur la pellicule couleur après son développement en décomposant les trois couleurs à l'aide de filtres. On peut aussi observer la pellicule par projection et à l'aide de différentes lampes de projection livrant des spectres déterminés.A camera 5 is placed in front of the surface 1 so that it captures the light coming from the three sources and reflected by the surface -1. Because of the different positions of the sources of illumination 2, 3, 4, each surface element sends to the camera 5 light from a single source or from several sources at the same time, depending on the orientation of the surface element considered. The film 6 of the camera is capable of recording separately all the wavelengths emitted by the three sources. Thus, there is obtained, with good contrast, an instantaneous image of the surface 1 having the three-dimensional irregularities of the surface. We can even use the image captured on the color film after its development by breaking down the three colors using filters. We can also observe the film by projection and using different projection lamps delivering specific spectra.

L'analyse des phénomènes rapides sur la surface 1 de l'objet à analyser est obtenue par une suite accélérée de prises dans l'appareil 5. Puisqu'il s'agît d'un seul appareil, le problème de synchronisation n'existe pas.The analysis of rapid phenomena on the surface 1 of the object to be analyzed is obtained by an accelerated sequence of shots in the device 5. Since it is a single device, the synchronization problem does not exist .

Alternativement, on peut utiliser plusieurs appareils tels, que 5, et les disposer à des angles différents de la surface 1. Chacun de ces appareils donne un résultat qui peut être analysé séparément des autres, ce qui réduit l'importance - 4 - de la synchronisation. Chaque appareil peut comporter une pellicule couleur sensible à toutes les longueurs d'onde en jeu ou une pellicule sensible seulement à un sous-ensemble d'au moins deux de ces longueurs d'onde.Alternatively, several devices such as 5 can be used and placed at different angles to the surface 1. Each of these devices gives a result which can be analyzed separately from the others, which reduces the importance of the synchronization. Each device can include a color film sensitive to all the wavelengths involved or a film sensitive only to a subset of at least two of these wavelengths.

Claims

1. Device for the optical analysis of a three-dimensional structure of a surface, comprising a source of illumination of said surface and a camera, characterized in that there are at least two sources of illumination (2, 3, 4) having different wavelengths and illuminating said surface (1) to be analyzed from different angles, and that said camera (5) is capable of recording at least two of said lengths d wave of light reflected from said surface.

2. Device according to claim 1, characterized in that the sources of illumination (2, 3, 4) emit coherent and parallel beams of light.

3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that at least two cameras are arranged to observe the surface (1) from separate angles.

4. Device according to claim 3, characterized in that the various cameras have films (6) capable of recording wavelengths or ranges of different wavelengths.