RU172410U1 - Device for obtaining microscopic images of distant objects based on an optical transfer system - Google Patents

Device for obtaining microscopic images of distant objects based on an optical transfer system Download PDF

Info

Publication number
RU172410U1
RU172410U1 RU2017103658U RU2017103658U RU172410U1 RU 172410 U1 RU172410 U1 RU 172410U1 RU 2017103658 U RU2017103658 U RU 2017103658U RU 2017103658 U RU2017103658 U RU 2017103658U RU 172410 U1 RU172410 U1 RU 172410U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
distance
telephoto
focal length
image
Prior art date
Application number
RU2017103658U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Геннадьевич Каменев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority to RU2017103658U priority Critical patent/RU172410U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU172410U1 publication Critical patent/RU172410U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

Устройство содержит телеобъектив, коллимирующий объектив и регистрирующее устройство, содержащее ЭОП. Дополнительно между телеобъективом и исследуемым объектом введен входной объектив с фокусным расстоянием ƒ, лежащим в интервале от 1 до 5 см, на расстоянии не менее чем 0,9ƒот входного объектива располагается исследуемый объект. Входной объектив, телеобъектив, коллимирующий объектив и регистрирующее устройство, содержащее ЭОП, последовательно расположены на одной оптической оси и закреплены на оптическом рельсе, расположенном параллельно оптической оси. Расстояние l между входным объективом и телеобъективом, расстояние d между коллимирующим объективом и плоскостью считывания регистрирующего устройства, расстояние х между телеобъективом и коллимирующим объективом определяется соотношением:, где ƒ- фокусное расстояние телеобъектива, ƒ- фокусное расстояние коллимирующего объектива. Технический результат - увеличение разрешающей способности приблизительно в 10 раз. 1 ил.The device comprises a telephoto lens, a collimating lens and a recording device containing an image intensifier tube. In addition, an input lens with a focal length ƒ lying in the range from 1 to 5 cm is introduced between the telephoto lens and the object under study, and the object under study is located at a distance of not less than 0.9ƒ from the input lens. An input lens, a telephoto lens, a collimating lens, and a recording device containing an image intensifier tube are sequentially located on the same optical axis and mounted on an optical rail parallel to the optical axis. The distance l between the input lens and the telephoto lens, the distance d between the collimating lens and the reading plane of the recording device, the distance x between the telephoto lens and the collimating lens is determined by the ratio:, where ƒ is the focal length of the telephoto lens, ƒ is the focal length of the collimating lens. The technical result is an increase in resolution approximately 10 times. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к оптическим устройствам для регистрации изображения микроскопических объектов и может быть использована для получения микроскопического изображения удаленного объекта.The invention relates to optical devices for recording images of microscopic objects and can be used to obtain a microscopic image of a distant object.

При исследованиях физических процессов, протекающих в микроскопических масштабах, в ряде случаев нет возможности расположить вблизи исследуемого объекта полноценный микроскоп. Это может быть связано как с экстремальными условиями проведения эксперимента (например, изучение процессов горения и взрыва), так и с ограниченными габаритами экспериментальных установок. В подобных случаях оптическую систему приходится располагать на значительном удалении от исследуемого образца. Это обстоятельство накладывает существенные ограничения на возможности микроскопического наблюдения, ограничивая разрешающую способность. Разрешение оптической системы обратно пропорционально расстоянию до объекта и прямо пропорционально диаметру входной апертуры. Соответственно, увеличение расстояния до исследуемого образца компенсируется при существенном увеличении габаритов оптической системы за счет увеличения входной апертуры. Поэтому при необходимости дистанционного микроскопического наблюдения применяются различные способы оптического переноса удаленного изображения.When studying physical processes occurring on a microscopic scale, in some cases it is not possible to place a full-fledged microscope near the object under study. This may be due to both extreme conditions of the experiment (for example, the study of combustion and explosion processes), and with the limited dimensions of the experimental facilities. In such cases, the optical system has to be located at a considerable distance from the test sample. This circumstance imposes significant limitations on the possibilities of microscopic observation, limiting the resolution. The resolution of the optical system is inversely proportional to the distance to the object and directly proportional to the diameter of the input aperture. Accordingly, the increase in the distance to the test sample is compensated for by a significant increase in the dimensions of the optical system due to an increase in the input aperture. Therefore, if necessary, remote microscopic observation, various methods of optical transfer of a remote image are used.

Известен способ получения микроскопического изображения удаленного, либо труднодоступного объекта с помощью оптической системы эндоскопа, описанной в патенте РФ №2047882, МПК G03B 23/00, 10.11.1995, и включающей в себя входной объектив, N оборачивающих линзовых систем, осуществляющих перенос изображения, и выходного окуляра. Данная система позволяет получить увеличенное изображение труднодоступного удаленного объекта следующим образом: объектив формирует первоначальное увеличенное изображение, которое затем переносится N раз с помощью оборачивающих систем, и на выходе из оптического тракта дополнительно увеличивается окуляром.A known method of obtaining a microscopic image of a remote or inaccessible object using the optical system of an endoscope described in RF patent No. 2047882, IPC G03B 23/00, 11/10/1995, and including an input lens, N wrapping lens systems that carry out image transfer, and output eyepiece. This system allows you to get an enlarged image of a hard-to-reach remote object as follows: the lens forms an initial enlarged image, which is then transferred N times using wrapping systems, and is additionally enlarged by the eyepiece at the exit from the optical path.

Недостатком данной системы является ее низкая разрешающая способность - 14,75 пар линий на миллиметр, связанная в значительной степени с малыми размерами апертур оптических элементов системы. Другой недостаток данной системы - необходимость использования значительного количества оптических элементов для переноса изображения, следствием чего является ухудшение качества изображения и потери света в оптическом тракте.The disadvantage of this system is its low resolution - 14.75 pairs of lines per millimeter, which is associated largely with the small size of the apertures of the optical elements of the system. Another disadvantage of this system is the need to use a significant number of optical elements for image transfer, which leads to a deterioration in image quality and light loss in the optical path.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому (прототип), является устройство для скоростной регистрации изображений, описанное в патенте RU 63153 U1, МПК H04N 5/235, 11.01.2007, содержащее входной объектив, коллимирующий объектив, разделительную призму, два поворотных зеркала, два объектива, два электронно-оптических преобразователя и две регистрирующих камеры. Оптический вход входного объектива связан с изображением регистрируемого объекта, а выход - со входом коллимирующего объектива. Выход коллимирующего объектива через призму и зеркала оптически связан с объективами, формирующими изображение на входах двух электронно-оптических преобразователей (ЭОП). Выходы электронно-оптических преобразователей оптически связаны с регистрирующими камерами.The closest technical solution to the proposed one (prototype) is a device for high-speed image registration described in patent RU 63153 U1, IPC H04N 5/235, January 11, 2007, containing an input lens, a collimating lens, a dividing prism, two rotary mirrors, two lenses , two electron-optical converters and two recording cameras. The optical input of the input lens is associated with the image of the registered object, and the output is connected to the input of the collimating lens. The output of the collimating lens through a prism and mirrors is optically coupled to the lenses that form the image at the inputs of two electron-optical converters (image intensifier tubes). The outputs of the electron-optical converters are optically coupled to recording cameras.

Недостатком данного устройства является малая разрешающая способность прибора. Она составляет 30 пар линий на миллиметр, что не позволяет дистанционно регистрировать динамику микроскопических объектов.The disadvantage of this device is the low resolution of the device. It is 30 pairs of lines per millimeter, which does not allow you to remotely register the dynamics of microscopic objects.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является увеличение разрешающей способности прибора. Разрешающая способность увеличивается приблизительно в 10 раз.The technical result provided by the claimed utility model is to increase the resolution of the device. Resolution increases approximately 10 times.

Технический результат достигается тем, что устройство для получения микроскопического изображения удаленных объектов на основе системы оптического переноса, содержащее телеобъектив, коллимирующий объектив и регистрирующее устройство, содержащее ЭОП, содержит расположенный между телеобъективом и исследуемым объектом входной объектив с фокусным расстоянием ƒ1, лежащим в интервале от 1 до 5 см, на расстоянии не менее чем 0,9ƒ1 от входного объектива располагается исследуемый объект, при этом исследуемый объект, входной объектив, телеобъектив, коллимирующий объектив и регистрирующее устройство, содержащее ЭОП, последовательно расположены на одной оптической оси, при этом входной объектив, телеобъектив, коллимирующий объектив и регистрирующее устройство, содержащее ЭОП, закреплены на оптическом рельсе, расположенном параллельно оптической оси, а расстояние

Figure 00000001
между входным объективом и телеобъективом, расстояние d между коллимирующим объективом и плоскостью считывания регистрирующего устройства, содержащего ЭОП, расстояние х между телеобъективом и коллимирующим объективом определяется соотношением:The technical result is achieved in that a device for obtaining a microscopic image of distant objects based on an optical transfer system containing a telephoto lens, a collimating lens and a recording device containing an image intensifier tube, contains an input lens located between the telephoto lens and the object under study with a focal length расстоя 1 lying in the range from 1 to 5 cm, at a distance of not less than 1 from the input 0,9ƒ lens is the examined object, with the object being studied, the input lens, teleobe contrary, collimating lens and a recording apparatus comprising image intensifier tube, are sequentially disposed on the same optical axis, wherein the input lens, a telephoto lens, the collimating lens and a recording apparatus comprising image intensifier tube, are fixed to the optical rail is placed parallel to the optical axis, and the distance
Figure 00000001
between the input lens and the telephoto lens, the distance d between the collimating lens and the reading plane of the recording device containing the image intensifier tube, the distance x between the telephoto lens and the collimating lens is determined by the ratio:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где ƒ2 - фокусное расстояние телеобъектива, ƒ3 - фокусное расстояние коллимирующего объектива.where ƒ 2 is the focal length of the telephoto lens, ƒ 3 is the focal length of the collimating lens.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для получения микроскопического изображения удаленных объектов на основе системы оптического переноса (изображен вид сверху), где:The drawing shows a schematic diagram of a device for obtaining a microscopic image of distant objects based on an optical transfer system (top view is shown), where:

1 - исследуемый объект, 2 - увеличенное изображение, 3 - входной объектив, 4 - оптическая ось, 5 - телеобъектив, 6 - промежуточное изображение, 7 - коллимирующий объектив, 8 - изображение в плоскости считывания регистрирующего устройства, содержащего ЭОП, 9 регистрирующее устройство, содержащее ЭОП, 10 - оптический рельс, ƒ1 - фокусное расстояние входного объектива, ƒ2 - фокусное расстояние телеобъектива, ƒ3 - фокусное расстояние коллимирующего объектива.1 - object under investigation, 2 - enlarged image, 3 - input lens, 4 - optical axis, 5 - telephoto lens, 6 - intermediate image, 7 - collimating lens, 8 - image in the reading plane of a recording device containing an image intensifier tube, 9 recording device, containing an image intensifier tube, 10 - an optical rail, ƒ1 - the focal length of the input lens, ƒ2 - the focal length of the telephoto lens, ƒ3 - the focal length of the collimating lens.

Устройство содержит входной объектив 3 с фокусным расстоянием ƒ1 формирующий увеличенное изображение 2 объекта 1, расположенный между телеобъективом 5 и исследуемым объектом 1, телеобъектив 5 с фокусным расстоянием ƒ2, формирующий промежуточное изображение 6, коллимирующий объектив 7 с фокусным расстоянием ƒ3, формирующий изображение 8 в плоскости считывания регистрирующего устройства 9, содержащего ЭОП, и регистрирующее устройство 9, содержащее ЭОП. На расстоянии не менее чем 0,9ƒ1 от входного объектива 3 располагается исследуемый объект 1, при этом входной объектив 3, телеобъектив 5, коллимирующий объектив 7 и регистрирующее устройство 9, содержащее ЭОП, последовательно расположены на одной оптической оси 4, оптический рельс 10, предназначенный для размещения всех элементов устройства расположен параллельно оптической оси 4, расстояние

Figure 00000001
между входным объективом 3 и телеобъективом 5 лежит в интервале 150-500 см, расстояние d между коллимирующим объективом 7 и плоскостью считывания регистрирующего устройства 9, содержащего ЭОП, лежит в интервале 30-80 см, расстояние х между телеобъективом 5 и коллимирующим объективом 7 определяется соотношением (1).The device contains an input lens 3 with a focal length ƒoneforming an enlarged image 2 of the object 1, located between the telephoto lens 5 and the studied object 1, a telephoto lens 5 with a focal length ƒ2, forming an intermediate image 6, a collimating lens 7 with a focal length ƒ3forming an image 8 in the reading plane of a recording device 9 containing an image intensifier tube and a recording device 9 containing an image intensifier tube. At a distance of not less than 0.9ƒone the studied object 1 is located from the input lens 3, while the input lens 3, the telephoto lens 5, the collimating lens 7 and the recording device 9 containing the image intensifier tubes are sequentially located on the same optical axis 4, the optical rail 10, designed to accommodate all elements of the device is parallel to the optical axis 4, distance
Figure 00000001
 between the input lens 3 and the telephoto lens 5 lies in the range of 150-500 cm, the distance d between the collimating lens 7 and the reading plane of the recording device 9 containing the image intensifier tube lies in the range of 30-80 cm, the distance x between the telephoto lens 5 and the collimating lens 7 is determined by the ratio (one).

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Входной объектив 3 формирует мнимое увеличенное изображение 2 исследуемого объекта 1. Экспериментально установлено, что оптимальны для использования объективы с фокусным расстоянием ƒ1, лежащим в интервале от 1 до 5 см. При расстоянии меньшем 1 см падает глубина резкости, а при большем расстоянии обеспечивается недостаточное оптическое увеличение. Линейное увеличение N определяется известной формулой:The input lens 3 forms an imaginary enlarged image 2 of the investigated object 1. It has been experimentally established that lenses with a focal length ƒ 1 lying in the range from 1 to 5 cm are optimal for use. At a distance of less than 1 cm, the depth of field decreases, and with a greater distance, insufficient optical zoom. A linear increase in N is determined by the well-known formula:

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где ƒ - фокусное расстояние, d - расстояние до объекта. Согласно формуле (2) входной объектив 3 с фокусным расстоянием ƒ1=5 см, на расстоянии 0,9ƒ1 которого установлен исследуемый объект 1, формирует в предметной плоскости увеличенное в 10 раз мнимое неперевернутое увеличенное изображение 2 исследуемого объекта 1. Оптический рельс 10, предназначенный для размещения всех элементов устройства расположен параллельно оптической оси 4. Входной объектив 3, телеобъектив 5, коллимирующий объектив 7 и регистрирующее устройство 9, содержащее ЭОП закреплены на оптическом рельсе 10.where ƒ is the focal length, d is the distance to the object. According to formula (2), the input lens 3 with a focal length ƒ 1 = 5 cm, at a distance of 0.9ƒ 1 of which the studied object 1 is installed, forms in the subject plane a 10 times enlarged imaginary non-inverted enlarged image 2 of the studied object 1. Optical rail 10, designed to accommodate all elements of the device is parallel to the optical axis 4. The input lens 3, a telephoto lens 5, a collimating lens 7 and a recording device 9 containing an image intensifier tube are mounted on the optical rail 10.

Телеобъектив 5 осуществляет перенос увеличенного изображения 2 объекта 1 вдоль оптической оси 4, формируя на выходе действительное уменьшенное перевернутое промежуточное изображение 6. Действительное уменьшенное изображение проецируется коллимирующим объективом 7 в плоскость считывания регистрирующего устройства 9, содержащего ЭОП, как действительное увеличенное перевернутое изображение 8. Поскольку переворот изображения осуществлялся дважды, изображение в плоскости считывания регистрирующего устройства 9, содержащего ЭОП, является неперевернутым по отношению к исходному объекту. Расстояние между телеобъективом 5 и коллимирующим объективом 7 определяется условиями передачи увеличенного изображения 2 в плоскость промежуточного изображения 6, и передачи промежуточного изображения 6 в плоскость считывания регистрирующего устройства 9, содержащего ЭОП. Оба этих условия могут быть оценены из формулы тонкой линзы, их суммированием получаем соотношение (1).The telephoto lens 5 carries out the transfer of the enlarged image 2 of the object 1 along the optical axis 4, forming at the output a real reduced inverted intermediate image 6. The actual reduced image is projected by the collimating lens 7 into the reading plane of the recording device 9 containing the image intensifier tube, as a real enlarged inverted image 8. Since the flip image was carried out twice, the image in the reading plane of the recording device 9 containing the image intensifier tube is not inverted with respect to the original object. The distance between the telephoto lens 5 and the collimating lens 7 is determined by the conditions for transferring the enlarged image 2 to the plane of the intermediate image 6, and transmitting the intermediate image 6 to the reading plane of the recording device 9 containing the image intensifier tube. Both of these conditions can be estimated from the formula of a thin lens; by summing them, we obtain relation (1).

Разрешение Т0 оптической системы при отсутствии входного объектива 3 позволяет зарегистрировать минимально различимый элемент исследуемого объекта 1 равный 1/Т0 мм. При установке в оптическую систему входного объектива 3 увеличенное изображение 2 исследуемого объекта 1 увеличивается в N раз. Если разрешающая способность входного объектива 3 много больше разрешающей способности оптической системы, то влиянием его разрешающей способности на систему можно пренебречь. Минимально разрешимый элемент увеличенного изображения 2 становится равен 1/Т0. Ему соответствует в N раз меньший элемент исследуемого объекта 1, равный 1/NT0 мм. Таким образом, минимальная оценка разрешения Т оптической системы при использовании входного объектива 3 будет приближенно определяться формулой:Resolution T 0 of the optical system in the absence of an input lens 3 allows you to register the minimum distinguishable element of the investigated object 1 equal to 1 / T 0 mm. When an input lens 3 is installed in the optical system, the enlarged image 2 of the investigated object 1 is increased N times. If the resolution of the input lens 3 is much greater than the resolution of the optical system, then the influence of its resolution on the system can be neglected. The minimum resolvable element of the enlarged image 2 becomes equal to 1 / T 0 . It corresponds to N times the smaller element of the investigated object 1, equal to 1 / NT 0 mm. Thus, the minimum resolution resolution T of the optical system when using the input lens 3 will be approximately determined by the formula:

Figure 00000004
.
Figure 00000004
.

Согласно формуле (3) при обеспечении входным объективом 3 линейного увеличения N=10, происходит увеличение разрешающей способности в 10 раз. При начальном разрешении Т0=20 пар лин./мм, разрешение при установке в оптическую систему входного объектива 3 составит 200 пар линий на миллиметр.According to formula (3), when the input lens 3 is provided with a linear increase of N = 10, a resolution increase of 10 times occurs. With an initial resolution of T 0 = 20 pairs lin./mm, the resolution when the input lens 3 is installed in the optical system will be 200 pairs of lines per millimeter.

Для оптимизации расстояний между компонентами и корректного выбора характеристик используемых компонентов, были проведены экспериментальные исследования разрешающей способности с помощью набора мир по методике, изложенной в ГОСТ15114-78С. Последовательно проверялось влияние расстояния между компонентами и фокусного расстояния каждого из оптических компонентов, на разрешающую способность всей системы.To optimize the distances between the components and the correct selection of the characteristics of the components used, experimental studies of the resolution were carried out using a set of the world according to the method described in GOST15114-78C. The effect of the distance between the components and the focal length of each of the optical components on the resolution of the entire system was successively checked.

В качестве входного объектива 3 были исследованы линза с фокусным расстоянием 8 см, микрообъектив ЛОМО с фокусным расстоянием 1 см, объектив Юпитер-3, с фокусом 5 см, объектив Юпитер-37 с фокусным расстоянием 13,5 см Разрешающая способность проверялась с помощью миры ГОИ №1. При использовании линзы зарегистрирована 10 позиция миры, соответствующая 85 парам линий на мм. При использовании микрообъектива ЛОМО и объектива Юпитер-3 регистрировалась 25 позиция миры, соответствующая 200 пар линий на мм. Однако использование микрообъектива приводило к существенному уменьшению поля зрения и светосилы. Объектив Юпитер-37 не обеспечивал необходимого оптического увеличения. Таким образом, объективы с фокусным расстоянием менее 1 см обеспечивают слишком малое поле зрения в рамках данной схемы. Объективы с фокусным расстоянием более 5 см обеспечивают слишком малое оптическое увеличение. Таким образом, наиболее подходящим является объектив с фокусным расстоянием в интервале от 1 до 5 см, например, объектив «Юпитер-3». Экспериментально установлено, что оптимальное расстояние

Figure 00000001
между входным объективом 3 и телеобъективом 5 лежит в интервале от 150 до 500 см. На расстояниях
Figure 00000001
между входным объективом 3 и телеобъективом 5, меньших 150 см, телеобъектив 5 не обеспечивает построения изображения надлежащего качества, что приводит к резкому падению разрешения - регистрируются позиции миры ГОИ №1 вплоть до 5, что соответствует разрешению 63 пары линий на миллиметр. При расстояниях
Figure 00000001
между входным объективом 3 и телеобъективом 5 более 500 см происходит падение разрешающий способности до 85 пар линий на миллиметр. При этом, в экспериментах наилучшие результаты по разрешению показывают длиннофокусные телеобъективы с переменным фокусным расстоянием ƒ2 в интервале от 50 до 300 мм.As an input lens 3, we studied a lens with a focal length of 8 cm, a LOMO micro lens with a focal length of 1 cm, a Jupiter-3 lens with a focus of 5 cm, a Jupiter-37 lens with a focal length of 13.5 cm, Resolution was checked using the GOI worlds No. 1. When using a lens, 10 positions of the worlds were recorded, corresponding to 85 pairs of lines per mm. When using the LOMO micro lens and the Jupiter-3 lens, the 25th position of the worlds corresponding to 200 pairs of lines per mm was recorded. However, the use of a micro lens led to a significant decrease in the field of view and aperture. The Jupiter-37 lens did not provide the necessary optical magnification. Thus, lenses with a focal length of less than 1 cm provide too small a field of view in the framework of this scheme. Lenses with a focal length of more than 5 cm provide too little optical zoom. Thus, the most suitable is a lens with a focal length in the range from 1 to 5 cm, for example, a Jupiter-3 lens. It has been experimentally established that the optimal distance
Figure 00000001
between the input lens 3 and the telephoto lens 5 lies in the range from 150 to 500 cm. At distances
Figure 00000001
between the input lens 3 and the telephoto lens 5, smaller than 150 cm, the telephoto lens 5 does not provide an image of proper quality, which leads to a sharp drop in resolution - the position of the GOI worlds No. 1 is recorded up to 5, which corresponds to a resolution of 63 pairs of lines per millimeter. At distances
Figure 00000001
Between the input lens 3 and the telephoto lens 5 over 500 cm, the resolution drops to 85 pairs of lines per millimeter. Moreover, in experiments, the best resolution results are shown by telephoto lenses with a variable focal length ным 2 in the range from 50 to 300 mm.

С помощью объектива MDL-0550D с переменным фокусным расстоянием, было исследовано оптимальное фокусное расстояние для коллимирующего объектива 7. При росте фокусного расстояния наблюдается резкое падение разрешения. Экспериментально установлено, что оптимальное фокусное расстояние ƒ3 лежит в интервале от 1 до 15 мм.Using an MDL-0550D zoom lens, the optimal focal length for the collimating lens 7 was investigated. As the focal length increases, a sharp drop in resolution is observed. It was experimentally established that the optimal focal length ƒ 3 lies in the range from 1 to 15 mm.

Эксперименты также показали, что регистрация 23-25 позиции миры №1 достигается, если между телеобъективом 5, и коллимирующим объективом 7 расстояние х лежит в интервале от 5 до 8 см. В этом интервале разрешающая способность не испытывает заметных изменений. При расстоянии менее 5 см разрешающая способность падает настолько, что резкое изображение миры не формируется. При расстоянии более 8 см разрешение также ухудшается, при этом различимы позиции не далее 10-11.The experiments also showed that registration of position 23-25 of World No. 1 is achieved if the distance x lies between 5 and 8 cm between the telephoto lens 5 and the collimating lens 7. In this interval, the resolution does not experience noticeable changes. At a distance of less than 5 cm, the resolution drops so much that a sharp image of the worlds does not form. With a distance of more than 8 cm, the resolution also deteriorates, while the positions are distinguishable no further than 10-11.

Расстояние d между коллимирующим объективом 7 и плоскостью считывания регистрирующего устройства 9, содержащего ЭОП определяется условиями обеспечения максимальной резкости и оптимальных размеров изображения в плоскости считывания регистрирующего устройства 9, содержащего ЭОП. Для максимального использования разрешения ЭОП, необходимо формировать изображение на всю ширину фотокатода регистрирующего устройства. Поскольку типовой размер фотокатода ЭОП лежит в интервале 18-25 мм, оптимум расстояния d между коллимирующим объективом и фотокатодом, установленный экспериментально, лежит в интервале от 30 до 80 см.The distance d between the collimating lens 7 and the reading plane of the recording device 9 containing the image intensifier tube is determined by the conditions for ensuring maximum sharpness and optimal image size in the reading plane of the recording device 9 containing the image intensifier. To maximize the resolution of the image intensifier tube, it is necessary to form an image over the entire width of the photocathode of the recording device. Since the typical size of the image intensifier photocathode lies in the range of 18–25 mm, the optimum distance d between the collimating lens and the photocathode, established experimentally, lies in the range from 30 to 80 cm.

В качестве входного объектива 3 может быть использован любой объектив с малым фокусным расстоянием, например объектив Юпитер 3. В качестве телеобъектива 5 может быть использован телеобъектив EF 70-200mm CANON, либо иной телеобъектив с фокусным расстоянием f2, лежащим в интервале от 50 до 300 мм, оптимальным в рамках данной установки. В качестве оптического рельса 10 может быть использован оптический рельс RAOB20-1 производства фирмы Zolix. В качестве коллимирующего объектива 7 можно использовать микрообъектив Olympus MPlan 10х с фокусным расстоянием ƒ3, равным 10,6 мм. Регистрирующее устройство 9, содержащее ЭОП, может состоять из ЭОПа производства ОАО «Катод» и регистрирующей камеры SDU-R205 производства ООО «Спецтелетехника». Для системы, собранной из данных компонентов проведена проверка разрешающей способности. При отсутствии входного объектива 3 регистрируется 20 позиция миры ГОИ №4 (разрешающая способность 20 пар линий на миллиметр). После установки входного объектива 3 зарегистрирована 25 позиция миры ГОИ №1 (разрешающая способность 200 пар линий на миллиметр).As an input lens 3, any lens with a short focal length can be used, for example, a Jupiter 3 lens. As a telephoto lens 5, a telephoto lens EF 70-200mm CANON or another telephoto lens with a focal length f 2 lying in the range from 50 to 300 can be used mm, optimal for this installation. As the optical rail 10, an optical rail RAOB20-1 manufactured by Zolix can be used. As a collimating lens 7 may be used Olympus MPlan 10X microscope objective with a focal length ƒ 3, equal to 10.6 mm. The recording device 9 containing the image intensifier tube may consist of the image intensifier tube produced by Cathode OJSC and the recording camera SDU-R205 manufactured by Spetseletehnika LLC. For a system assembled from these components, a resolution test was performed. In the absence of an input lens 3, the 20th position of the GOI worlds No. 4 is recorded (resolution is 20 pairs of lines per millimeter). After installing the input lens 3 registered 25 position worlds GOI number 1 (resolution 200 pairs of lines per millimeter).

Таким образом, достигается технический результат - увеличение разрешающей способности прибора.Thus, a technical result is achieved - an increase in the resolution of the device.

Claims (3)

Устройство для получения микроскопического изображения удалённых объектов на основе системы оптического переноса, содержащее телеобъектив, коллимирующий объектив и регистрирующее устройство, содержащее ЭОП, отличающееся тем, что содержит расположенный между телеобъективом и исследуемым объектом входной объектив с фокусным расстоянием ƒ1, лежащим в интервале от 1 до 5 см, на расстоянии не менее чем 0,9ƒ1 от входного объектива располагается исследуемый объект, при этом исследуемый объект, входной объектив, телеобъектив, коллимирующий объектив и регистрирующее устройство, содержащее ЭОП, последовательно расположены на одной оптической оси, при этом входной объектив, телеобъектив, коллимирующий объектив и регистрирующее устройство, содержащее ЭОП, закреплены на оптическом рельсе, расположенном параллельно оптической оси, а расстояние l между входным объективом и телеобъективом, расстояние d между коллимирующим объективом и плоскостью считывания регистрирующего устройства, содержащего ЭОП, расстояние х между телеобъективом и коллимирующим объективом определяется соотношением:A device for acquiring a microscopic image of distant objects based on an optical transfer system containing a telephoto lens, a collimating lens and a recording device containing an image intensifier tube, characterized in that it contains an input lens located between the telephoto lens and the object under study with a focal length of ƒ 1 lying in the range from 1 to 5 cm, at a distance of not less than 0.9ƒ 1 from the input lens, the studied object is located, while the studied object, the input lens, a telephoto lens, collimating about the lens and the recording device containing the image intensifier are sequentially located on the same optical axis, while the input lens, the telephoto lens, the collimating lens and the recording device containing the image intensifier are mounted on an optical rail parallel to the optical axis, and the distance l between the input lens and the telephoto lens, the distance d between the collimating lens and the reading plane of the recording device containing the image intensifier tube, the distance x between the telephoto lens and the collimating lens is determined by ratio:
Figure 00000005
,
Figure 00000005
, где ƒ2 - фокусное расстояние телеобъектива, ƒ3 - фокусное расстояние коллимирующего объектива.where ƒ 2 is the focal length of the telephoto lens, ƒ 3 is the focal length of the collimating lens.
RU2017103658U 2017-02-03 2017-02-03 Device for obtaining microscopic images of distant objects based on an optical transfer system RU172410U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017103658U RU172410U1 (en) 2017-02-03 2017-02-03 Device for obtaining microscopic images of distant objects based on an optical transfer system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017103658U RU172410U1 (en) 2017-02-03 2017-02-03 Device for obtaining microscopic images of distant objects based on an optical transfer system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU172410U1 true RU172410U1 (en) 2017-07-07

Family

ID=59310314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017103658U RU172410U1 (en) 2017-02-03 2017-02-03 Device for obtaining microscopic images of distant objects based on an optical transfer system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU172410U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5847869A (en) * 1996-08-16 1998-12-08 Nikon Corporation Microscope photography lens system
RU63153U1 (en) * 2007-01-11 2007-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "НАНОСКАН" DEVICE FOR SPEED REGISTRATION OF IMAGES
US20090268280A1 (en) * 2005-10-13 2009-10-29 Nikon Corporation Microscope
RU2483337C2 (en) * 2011-06-06 2013-05-27 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (ОАО "СХК") Optical-television device for remote visual monitoring

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5847869A (en) * 1996-08-16 1998-12-08 Nikon Corporation Microscope photography lens system
US20090268280A1 (en) * 2005-10-13 2009-10-29 Nikon Corporation Microscope
RU63153U1 (en) * 2007-01-11 2007-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "НАНОСКАН" DEVICE FOR SPEED REGISTRATION OF IMAGES
RU2483337C2 (en) * 2011-06-06 2013-05-27 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (ОАО "СХК") Optical-television device for remote visual monitoring

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10602087B2 (en) Image acquisition device, and imaging device
US6839469B2 (en) Multiparallel three dimensional optical microscopy system
JP5755188B2 (en) Imaging device and lens device
US20090195866A1 (en) Microscope
JP6044941B2 (en) Optical microscope and optical microscope autofocus device
US10114206B2 (en) Microscopy slide scanner with variable magnification
EP4345776A3 (en) Microscope system, projection unit, and image projection method
WO2021159285A1 (en) Optical imaging system and biochemical substance detection system using same
JP2011059515A (en) Image acquisition device
JP2008051773A (en) Fluorescence image acquisition device and fluorescence image acquisition method
EP1970742A3 (en) Close-up lens, imaging apparatus , and method for focusing close-up lens
JP5087386B2 (en) microscope
CN103168265A (en) Imaging systems and associated methods thereof
RU172410U1 (en) Device for obtaining microscopic images of distant objects based on an optical transfer system
EP3064982B1 (en) Image acquisition device and image acquisition method for image acquisition device
JP2014085599A (en) Microscope
EP3816698B1 (en) Digital pathology scanner for large-area microscopic imaging
CN104730855A (en) Superspeed sequence laser shadow imaging device based on beam split pyramid type
EP2103981A1 (en) Optical unit and measuring instrument with plural afocal optical systems for changing magnification
US20100202042A1 (en) Multiple magnification optical system with single objective lens
JP2014026233A (en) Imaging system
EP2682802B1 (en) Attachment image acquisition apparatus for microscopes
CN105635590B (en) A kind of focusing method and device based on digital hologram restructing algorithm
US20180359404A1 (en) Observation device
CN112346293A (en) Camera focusing detection system

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190204

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20200211