RU2268495C1 - Device for identification of an object - Google Patents
Device for identification of an object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2268495C1 RU2268495C1 RU2004119483/09A RU2004119483A RU2268495C1 RU 2268495 C1 RU2268495 C1 RU 2268495C1 RU 2004119483/09 A RU2004119483/09 A RU 2004119483/09A RU 2004119483 A RU2004119483 A RU 2004119483A RU 2268495 C1 RU2268495 C1 RU 2268495C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- identifying
- optical
- photodetector
- light
- well
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области дифракционной оптики и предназначено для проведения экспресс-анализа специального геометрического рельефа, находящегося на поверхности объекта, а также цветной графической информации, содержащейся на ней.The invention relates to the field of diffraction optics, and is intended for express analysis of a special geometric relief located on the surface of an object, as well as color graphical information contained therein.
Известно устройство контроля подлинности голограмм, содержащее последовательно расположенные на оптической оси когерентный источник света, коллимирующую оптическую систему, устройство для позиционирования голограммы, фазовую маску, фурье-объектив и диффузный экран (патент РФ №2103741, G 07 D 7/00, G 06 K 19/16, опубл. 27.01.98).A device for authenticating holograms is known, comprising a coherent light source sequentially located on the optical axis, a collimating optical system, a hologram positioning device, a phase mask, a Fourier lens and a diffuse screen (RF patent No. 2103741, G 07
Недостатками вышеуказанного устройства являются жесткие требования к позиционированию, невозможность проведения спектрального анализа цветной графической информации, а также ограниченность применения вследствие использования когерентного источника света с одной длиной волны для освещения объекта и фазовой маски, пригодной для идентификации только одного объекта, что приводит в итоге очень значительному удорожанию при использовании данного устройства.The disadvantages of the above device are the strict positioning requirements, the impossibility of spectral analysis of color graphic information, as well as the limited use due to the use of a coherent light source with a single wavelength to illuminate the object and a phase mask suitable for identifying only one object, which results in a very significant rise in price when using this device.
Известно устройство для распознавания оптических дифракционных меток, содержащее источник света для проецирования параллельного светового пучка на документ, снабженный элементом защиты, оптический коллекторный элемент, фотодетекторы для преобразования световых пучков, дифрагировавших на метках, или лучей, отраженных на подложке, в электрические сигналы, вычислительный блок для анализа указанных сигналов (патент РФ №2208248, G 06 K 19/16, опубл. 2003.07.10).A device for recognizing optical diffraction marks is known, comprising a light source for projecting a parallel light beam onto a document equipped with a security element, an optical collector element, photo detectors for converting light beams diffracted on the marks or rays reflected on the substrate into electrical signals, a computing unit for the analysis of these signals (RF patent No. 2208248, G 06 K 19/16, publ. 2003.07.10).
Недостатками указанного устройства являются жесткие требования к позиционированию объекта и фотодетекторного устройства, недостаточное выявление свойств объекта вследствие использования источника света с несколькими дискретными длинами волн.The disadvantages of this device are strict requirements for the positioning of the object and the photodetector device, insufficient identification of the properties of the object due to the use of a light source with several discrete wavelengths.
В основу изобретения положена задача создания универсального устройства для создания набора эталонных данных поверхности объекта, а также последующей идентификации специального геометрического рельефа поверхности различных объектов и цветной графической информации, содержащейся на ней, с целью выявления соответствия спектральных, пространственных и других оптических характеристик соответствующим эталонным параметрам, в котором за счет применения акустооптического перестраиваемого фильтра обеспечивается формирование потока оптического излучения, освещающего поверхность объекта с заданными величинами интервала селекции, количества этих интервалов и границ спектрального диапазона, а также отсутствует необходимость механического перемещения фотодетекторного устройства.The basis of the invention is the creation of a universal device for creating a set of reference data on the surface of an object, as well as the subsequent identification of a special geometric surface relief of various objects and color graphic information contained on it, in order to identify the correspondence of spectral, spatial and other optical characteristics to the corresponding reference parameters, in which due to the use of an acousto-optic tunable filter, the formation of an op nical radiation illuminating the object surface with a specified selection interval values, the amount of these intervals and the boundaries of the spectral range, and there is no need for mechanical movement of the photodetection device.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в устройстве для идентификации объекта, содержащем источник света, оптическое устройство для формирования пространственных характеристик пучка света, устройство для позиционирования объекта, оптическое устройство для проекции светового потока, фотодетекторное устройство, на которое проецируется световой поток, отраженный от поверхности объекта, контроллер обмена данными с персональным компьютером и с программным обеспечением для управления устройством и обработки данных, для регистрации геометрического рельефа объекта между оптическим устройством для формирования пространственных характеристик пучка света и устройством для позиционирования объекта дополнительно установлено устройство, обеспечивающее спектральную перестройку оптического излучения в заданном спектральном диапазоне, блок управления этим устройством, а на выходе устройства, обеспечивающего перестройку длины волны оптического излучения, установлено оптическое устройство, проецирующее световой поток на фотодетекторное устройство, при этом в качестве фотодетекторного устройства установлено многоэлементное фоточувствительное устройство.The achievement of the above technical result is ensured by the fact that in the device for identifying an object containing a light source, an optical device for forming the spatial characteristics of the light beam, a device for positioning the object, an optical device for projecting the light flux, a photodetector device onto which the light flux reflected from the surface of the object, a controller for exchanging data with a personal computer and with software for controlling the device and data processing, to register the geometric relief of the object between the optical device for forming the spatial characteristics of the light beam and the device for positioning the object, an additional device is installed that provides spectral tuning of optical radiation in a given spectral range, a control unit for this device, and at the output of the device providing wavelength tuning optical radiation, an optical device is installed that projects the light flux onto the photodetector moreover, a multi-element photosensitive device is installed as a photodetector device.
В качестве устройства для спектральной перестройки оптического излучения в заданном спектральном диапазоне использован акустооптический перестраиваемый фильтр, который может быть помещен между двумя скрещенными поляризаторами. В устройстве может быть установлен последовательно дополнительный акустооптический перестраиваемый фильтр, а также блок управления им и поляризатор. Акустооптический перестраиваемый фильтр, а также блок управления им и поляризатор могут быть установлены после объекта.As a device for spectral tuning of optical radiation in a given spectral range, an acousto-optic tunable filter is used, which can be placed between two crossed polarizers. An additional acousto-optic tunable filter, as well as a control unit and a polarizer, can be sequentially installed in the device. An acousto-optic tunable filter, as well as a control unit and a polarizer, can be installed after the object.
В устройстве при позиционировании объекта обеспечена возможность его поворота на произвольно задаваемый угол вокруг оси, перпендикулярной плоскости объекта, в диапазоне углов от 0 до 360°.When positioning an object in the device, it is possible to rotate it at an arbitrarily set angle around an axis perpendicular to the plane of the object in the range of angles from 0 to 360 °.
В устройстве обеспечена программно задаваемая с произвольным изменением величина угла между падающим пучком света, освещающим плоскость объекта, и направлением, перпендикулярным этой плоскости.The device provides a programmable angle with an arbitrary change between the incident light beam illuminating the plane of the object and the direction perpendicular to this plane.
Фотодетекторное устройство установлено неподвижно. Также может быть установлено дополнительное фотодетекторное устройство.The photodetector is stationary. An optional photodetector device may also be installed.
В качестве фотодетекторного устройства может применяться многоэлементное двумерное фоточувствительное матричное устройство.As the photodetector device, a multi-element two-dimensional photosensitive matrix device can be used.
В качестве устройства для спектральной перестройки оптического излучения в заданном спектральном диапазоне для освещения объекта применен комплект светоизлучающих элементов.As a device for spectral tuning of optical radiation in a given spectral range, a set of light-emitting elements is used to illuminate the object.
В устройство может быть включен дополнительный комплект светоизлучающих элементов, а также дифракционные элементы и формирователи оптических пучков, обеспечивающие угол падения светового потока, на поверхность объекта, а также дополнительные оптические компоненты, проецирующие изображение поверхности объекта или его фрагментов на многоэлементный матричный фотоприемник, расположенный под углом в диапазоне от 20 до 30° к нормали к поверхности объекта, а также встроенный микрокомпьютер, в память которого записаны эталонные данные объекта, обеспечивающие автоматическую идентификацию объекта.An additional set of light-emitting elements can be included in the device, as well as diffraction elements and optical beam shapers that provide the angle of incidence of the light flux on the surface of the object, as well as additional optical components that project an image of the surface of an object or its fragments onto a multi-element matrix photodetector located at an angle in the range from 20 to 30 ° to the normal to the surface of the object, as well as a built-in microcomputer in the memory of which the reference data of the object are recorded and providing automatic identification of an object.
В устройстве обеспечена возможность пространственного перемещения устройства позиционирования с объектом.The device provides the possibility of spatial movement of the positioning device with the object.
В устройстве может быть применена многоэлементная линейка фотодетекторов, контроллер линейки фотодетекторов, обеспечивающий регистрацию строчного массива данных с поверхности объекта и передачу их на персональный компьютер, в программном обеспечении которого содержится управляющая устройством программа, а также эталонные данные, а в качестве многоэлементной линейки фотодетекторов может быть применена многоэлементная линейка фотодиодов или ПЗС-линейка.The device may use a multi-element line of photo detectors, a controller of the line of photo detectors, which provides registration of a line array of data from the surface of the object and transfers them to a personal computer, the software of which contains the device control program, as well as reference data, and as a multi-element line of photo detectors applied a multi-element line of photodiodes or a CCD line.
В устройстве перед фотодетекторными устройствами по ходу оптического луча могут быть установлены дополнительные поляризаторы.In the device in front of the photodetector devices along the path of the optical beam can be installed additional polarizers.
В состав устройства могут быть включены элементы автономного электропитания.The device may include elements of autonomous power supply.
Устройство отличается тем, что для освещения поверхности объекта применяется спектрально перестраиваемое устройство, обладающее возможностью выделения из (входного) светового потока, распространяющегося от источника излучения, спектральных интервалов (полос пропускания), с программно и в произвольном режиме задаваемыми значениями в широком диапазоне длин волн, что обеспечивает возможность освещать поверхность объекта излучением с необходимыми заданными характеристиками и дает возможность максимально выявить информацию, содержащуюся в геометрическом рельефе поверхности, а также цветной графической информации, находящейся на ней.The device is characterized in that a spectrally tunable device is used to illuminate the surface of the object, with the ability to extract from the (input) light flux propagating from the radiation source, spectral ranges (bandwidths), with programmable and arbitrary values set in a wide range of wavelengths, which provides the ability to illuminate the surface of the object with radiation with the required specified characteristics and makes it possible to maximally identify information containing located in the geometrical relief of the surface, as well as the color graphical information located on it.
В качестве устройства для спектральной перестройки оптического излучения в заданном спектральном диапазоне использован акустооптический перестраиваемый фильтр, при помощи которого осуществляется формирование светового потока, с произвольно задаваемым значением длины волны света, на которой производится фильтрация оптического излучения, а также выделяемого спектрального интервала. В устройстве может быть установлен последовательно за поляризатором дополнительный акустооптический перестраиваемый фильтр, который обеспечивает уменьшение полосы пропускания устройства, что ведет к улучшению селективности. Акустооптический перестраиваемый фильтр, который обеспечивает дополнительный анализ спектра отраженного сигнала, а также блок управления им и поляризатор могут быть установлены после объекта.An acousto-optic tunable filter is used as a device for spectral tuning of optical radiation in a given spectral range, with the help of which a luminous flux is generated with an arbitrarily set value of the light wavelength at which optical radiation is filtered, as well as the allocated spectral range. An additional acousto-optic tunable filter can be installed sequentially behind the polarizer in the device, which provides a reduction in the bandwidth of the device, which leads to improved selectivity. An acousto-optic tunable filter that provides additional analysis of the spectrum of the reflected signal, as well as its control unit and polarizer, can be installed after the object.
Так как акустооптический перестраиваемый фильтр помещен между двумя скрещенными поляризаторами, первый из которых обеспечивает линейную поляризацию света на входе акустооптического перестраиваемого фильтра и тем самым повышает эффективность дифракции, а второй поляризатор гасит прошедший и неотфильтрованный свет в нулевом порядке и тем самым устраняет паразитную и неинформативную световую помеху, то значительно уменьшаются габаритные размеры устройства в целом.Since the acousto-optic tunable filter is placed between two crossed polarizers, the first of which provides linear polarization of light at the input of the acousto-optic tunable filter and thereby increases the diffraction efficiency, and the second polarizer suppresses the transmitted and unfiltered light in zero order and thereby eliminates spurious and uninformative light interference , then the overall dimensions of the device as a whole are significantly reduced.
При позиционировании объекта обеспечена возможность его поворота вместе с устройством позиционирования на произвольно задаваемый угол вокруг оси, перпендикулярной плоскости объекта, в диапазоне углов от 0 до 360°, что необходимо для определения максимальной интенсивности дифракции света для конкретной длины волны и соответствующей величине спектрального интервала Δλ.When positioning an object, it is possible to rotate it together with a positioning device at an arbitrary angle around an axis perpendicular to the plane of the object, in the range of angles from 0 to 360 °, which is necessary to determine the maximum light diffraction intensity for a specific wavelength and the corresponding value of the spectral interval Δλ.
В устройстве обеспечено программно задаваемая с произвольным изменением величина угла между падающим пучком света, освещающим плоскость объекта, и направлением, перпендикулярным этой плоскости, что позволяет использовать разновидность устройства на основе применения одного многоэлементного фотоприемного устройства и одного спектрального устройства, перестраиваемого по длине волны света, предназначенного для одновременной, параллельной и независимой регистрации данных о спектральных и пространственных характеристиках микрорельефа поверхности объекта на одном фотодетекторном устройстве, а также данных о спектральных и пространственных характеристиках цветной графической информации, находящейся на поверхности объекта, при помощи дополнительного фотодетекторного устройства при оптимальных для регистрации углах и без изменения угла падающего света.The device is provided with a programmable value with an arbitrary change in the angle between the incident light beam illuminating the plane of the object and the direction perpendicular to this plane, which makes it possible to use a variant of the device based on the use of one multi-element photodetector and one spectral device tunable according to the wavelength of light intended for simultaneous, parallel and independent recording of data on the spectral and spatial characteristics of microrelays F object surface on one photodetection device, and data about the spatial and spectral characteristics of the color graphic information located on the surface of the object, with an optional optimum at a photodetection device for recording and corners without changing the incident light angle.
Фотодетекторное устройство установлено неподвижно, что позволяет высокоточную регистрацию данных о параметрах рельефа поверхности объекта и цветной графической информации, находящейся на ней в последовательном режиме, изменяя угол падения светового потока по отношению к нормали к поверхности объекта.The photodetector device is fixedly mounted, which allows high-precision registration of data on the surface topography parameters of the object and color graphic information located on it in sequential mode, changing the angle of incidence of the light flux relative to the normal to the surface of the object.
Также может быть установлено дополнительное фотодетекторное устройство, предназначенное для одновременной, параллельной и независимой регистрации данных о спектральных и пространственных характеристиках рельефа поверхности объекта на одном фотодетекторном устройстве, а также данных о спектральных и пространственных характеристиках цветной графической информации, находящейся на поверхности объекта, при оптимальных для регистрации углах и без изменения угла падающего света.An additional photodetector device can also be installed, designed for simultaneous, parallel and independent recording of data on the spectral and spatial characteristics of the surface relief of an object on one photodetector device, as well as data on the spectral and spatial characteristics of color graphic information located on the surface of the object, at optimal for recording corners and without changing the angle of the incident light.
В качестве фотодетекторного устройства может применяться многоэлементное двумерное фоточувствительное матричное устройство, обеспечивающее регистрацию пространственных и спектральных характеристик геометрического рельефа поверхности объекта, а также компонент, составляющих цветную графическую информацию, находящуюся на ней, в двумерном адресном пространстве.As a photodetector device, a multi-element two-dimensional photosensitive matrix device can be used, which provides registration of spatial and spectral characteristics of the geometric relief of the surface of the object, as well as the components that make up the color graphic information located on it, in a two-dimensional address space.
В качестве устройства для спектральной перестройки оптического излучения в заданном спектральном диапазоне для освещения объекта применен комплект светоизлучающих элементов, спектральные характеристики которых подобраны таким образом, что совокупный, излучаемый световой поток имеет заданное значение равномерности амплитуды во всем спектральном диапазоне, а также значения границ спектрального диапазона излучения.As a device for spectral tuning of optical radiation in a given spectral range, a set of light-emitting elements is used to illuminate the object, the spectral characteristics of which are selected in such a way that the total emitted light flux has a given amplitude uniformity value over the entire spectral range, as well as the values of the boundaries of the spectral range of radiation .
В устройство может быть включен дополнительный комплект светоизлучающих элементов, а также дифракционные элементы и формирователи оптических пучков, обеспечивающие угол падения светового потока, на поверхность объекта, а также дополнительные оптические компоненты, проецирующие изображение поверхности объекта или его фрагментов на многоэлементный матричный фотоприемник, расположенный под углом в диапазоне от 20 до 30° к нормали к поверхности объекта, а также встроенный микрокомпьютер, в память которого записаны эталонные данные объекта, обеспечивающие автоматическую идентификацию объекта. Это существенно улучшает спектральную селективность устройства и позволяет расширить область применения устройства, например использование его в качестве контрольно-стендового оборудования для тестирования и аттестации других подобных приборов, обладающих меньшей селективностью.An additional set of light-emitting elements can be included in the device, as well as diffraction elements and optical beam shapers that provide the angle of incidence of the light flux on the surface of the object, as well as additional optical components that project an image of the surface of an object or its fragments onto a multi-element matrix photodetector located at an angle in the range from 20 to 30 ° to the normal to the surface of the object, as well as a built-in microcomputer in the memory of which the reference data of the object are recorded and providing automatic identification of an object. This significantly improves the spectral selectivity of the device and allows you to expand the scope of the device, for example, using it as a test bench equipment for testing and certification of other similar devices with lower selectivity.
В устройстве обеспечена возможность пространственного перемещения устройства позиционирования с объектом, что обеспечивает идентификацию поверхности объектов произвольного масштаба.The device provides the possibility of spatial movement of the positioning device with the object, which provides identification of the surface of objects of arbitrary scale.
В устройстве может быть применена многоэлементная линейка фотодетекторов или ПЗС-линейка, обеспечивающее регистрацию строчного массива данных произвольного формата с поверхности объекта, контроллер линейки фотодетекторов, обеспечивающий регистрацию строчного массива данных с поверхности объекта и передачу их на персональный компьютер, в программном обеспечении которого содержится управляющая устройством программа, а также эталонные данные.The device can use a multi-element line of photo detectors or a CCD line that provides registration of a line array of data of arbitrary format from the surface of the object, a controller of the line of photo detectors that records a line array of data from the surface of the object and transfers them to a personal computer, the software of which contains the device control program, as well as reference data.
В устройстве перед фотодетекторными устройствами по ходу оптического луча могут быть установлены дополнительные поляризаторы, которые предназначены для регистрации данных о изменениях направлений поляризации и амплитуды оптических сигналов, которые могут служить косвенной характеристикой формы рельефа поверхности объекта, технологии его изготовления и свойств защитного покрытия.Additional polarizers can be installed in the device in front of the photodetector devices along the path of the optical beam, which are designed to record data on changes in the polarization directions and the amplitude of the optical signals, which can serve as an indirect characteristic of the surface topography of the object, its manufacturing technology, and the properties of the protective coating.
В состав устройства могут быть включены элементы автономного электропитания, обеспечивающие работу устройства в портативном исполнении.The device may include elements of autonomous power supply, ensuring the operation of the device in a portable design.
Изобретение поясняется с помощью фиг.1-5, на которых показаны варианты устройств для идентификации объекта со следующими обозначениями:The invention is illustrated using figures 1-5, which show device options for identifying an object with the following notation:
1 - источник излучения1 - radiation source
2 - формирующая пространственные характеристики излучения оптика2 - optics forming spatial characteristics of radiation
3 - акустооптический перестраиваемый фильтр3 - acousto-optic tunable filter
4 - блок управления акустооптического перестраиваемого фильтра4 - control unit acousto-optic tunable filter
5 - устройство позиционирования5 - positioning device
6 - фотодетекторное устройство6 - photodetector device
7 - контроллер обмена данными с персональным компьютером7 - controller for data exchange with a personal computer
8 - персональный компьютер8 - personal computer
9 - поляризатор9 - polarizer
10 - анализатор10 - analyzer
11 - дополнительный акустооптический перестраиваемый фильтр11 - additional acousto-optic tunable filter
12 - дополнительный блок управления к акустооптическому перестраемому фильтру12 - additional control unit to acousto-optic tunable filter
13, 14 - дополнительные поляризаторы13, 14 - additional polarizers
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
На фиг.1 показан вариант устройства, в котором свет от источника излучения 1, сформированный при помощи формирующей оптики 2 в хорошо коллимированный пучок, поступает в область акустооптического взаимодействия акустооптического перестраиваемого фильтра 3 с блоком управления 4. Отфильтрованное излучение с последовательно изменяющейся длиной волны с выхода акустооптического перестраиваемого фильтра 3 падает на поверхность объекта, который предварительно устанавливается в устройстве позиционирования 5. В устройстве идентификации предусмотрена возможность перемещения устройства позиционирования вместе с объектом вдоль двух горизонтальных координат и по вертикали. Отклоненный от плоскости объекта пучок света, пройдя через формирующую оптику 3, попадает на многоэлементное фотодетекторное матричное устройство 6. Регистрируемые оптические сигналы, преобразованные в электронный вид, при помощи контроллера фотодетекторного устройства 7 поступают на персональный компьютер 8. Программное обеспечение предназначено для управления всеми узлами устройства, управления автоматическими процедурами необходимых измерений, обработки регистрируемой пространственной и спектральной информации, создания набора эталонных данных, описывающих геометрический рельеф поверхности объекта, а также находящуюся на нем цветную графическую информацию. На основе полученных эталонных данных о параметрах поверхности объекта возможно обеспечить непрерывный мониторинг значения пространственной частоты рельефа поверхности, а также выявить соответствие параметров геометрического рельефа поверхности объекта и цветной графической информации, находящейся на ней, эталонным данным.Figure 1 shows a variant of the device in which the light from the
Компоненты поверхности объекта в виде искусственных или натуральных нитей, волокон или фрагментарных включений будут регистрироваться устройством в виде данных об их линейных параметрах и пространственных координатах на поверхности объекта аналогично элементам цветной графической информации.The components of the surface of the object in the form of artificial or natural threads, fibers or fragmentary inclusions will be recorded by the device in the form of data on their linear parameters and spatial coordinates on the surface of the object similar to the elements of color graphic information.
На фиг.2 показан вариант устройства, содержащий источник излучения 1, формирующую пучок оптику 2, поляризатор 9, акустооптический перестраиваемый фильтр 3 с блоком управления 4. В этом варианте свет от источника 1 после прохождения акустооптического перестраиваемого фильтра 3 проходит через анализатор 10 и падает на поверхность объекта, размещенного на устройстве позиционирования 5. Поляризатор 9 предназначен для формирования плоскополяризованного пучка света, а анализатор 10 выполняет роль режекторного фильтра для света, прошедшего через акустооптический перестраиваемый фильтр 3 без дифракции.Figure 2 shows a variant of the device containing a
На фиг.3 показан вариант устройства, которое содержит дополнительный фильтр 11 с блоком управления 12. Последовательное применение двух фильтров 3 и 11 позволяет увеличить селективность устройства по длине волны.Figure 3 shows a variant of the device, which contains an additional filter 11 with a
Фиг.4 иллюстрирует механизм разделения отраженных пучков от диффузно отражающей полихромной поверхности и от зеркального геометрического рельефа поверхности объекта.Figure 4 illustrates the mechanism for separating reflected beams from a diffusely reflecting polychrome surface and from a specular geometric surface relief of an object.
Вариант устройства, показанный на фиг.5, дополнительно содержит поляроиды 13 и 14, установленные на пути пучков света, отраженных от диффузной полихромной поверхности объекта и от геометрического рельефа поверхности объекта. С помощью этих поляроидов обеспечивается фильтрация помех, создаваемых бликами и другими источниками.The embodiment of the device shown in FIG. 5 further comprises
Базовым компонентом устройства является акустооптический перестраиваемый фильтр, который обеспечивает скоростное, электронно-управляемое выделение спектральных компонент из входного оптического излучения с заданной величиной спектрального интервала, перестройкой в заданных границах спектрального диапазона и произвольным доступом к любой его точке. При этом обеспечивается программное управление перестройкой длины волны излучения в рабочем спектральном диапазоне акустооптического перестраиваемого фильтра, а также модуляцией интенсивности отфильтрованного излучения.The basic component of the device is an acousto-optic tunable filter, which provides high-speed, electronically controlled extraction of spectral components from the input optical radiation with a given spectral interval, tuning at specified spectral range boundaries and random access to any point of it. This provides software control of the adjustment of the radiation wavelength in the working spectral range of the acousto-optic tunable filter, as well as modulation of the intensity of the filtered radiation.
Рельеф поверхности объекта может состоять из комплекта разнонаправленных дифракционных решеток. При перестройке падающей длины волны излучения, падающего на геометрический рельеф поверхности объекта, будет меняться интенсивность отклоненного (отраженного) света, причем каждой конкретной длине волны падающего света должна строго соответствовать максимальная интенсивность отклоненного (отраженного) пучка света от соответствующего конкретного фрагмента изображения (дифракционной решетки) поверхности объекта.The surface relief of an object may consist of a set of multidirectional diffraction gratings. When reconstructing the incident wavelength of radiation incident on the geometrical relief of the surface of the object, the intensity of the deflected (reflected) light will change, and each specific wavelength of the incident light should strictly correspond to the maximum intensity of the deflected (reflected) light beam from the corresponding specific image fragment (diffraction grating) surface of the object.
В основе изобретения лежит возможность определения пространственной частоты геометрического рельефа поверхности объекта.The basis of the invention is the ability to determine the spatial frequency of the geometric relief of the surface of the object.
Рассмотрим падение плоской световой волны на спектрально перестраиваемое устройство, например фазовую синусоидальную отражающую дифракционную решетку (см. фиг.4). Пусть падение света происходит под углом α к нормали. Падающая световая волна может быть описана комплексной амплитудойConsider the incidence of a plane light wave on a spectrally tunable device, for example a phase sinusoidal reflective diffraction grating (see Fig. 4). Let the light fall at an angle α to the normal. The incident light wave can be described by the complex amplitude
где х - координата вдоль поверхности решетки, λ - длина волны света, а ω - его угловая частота.where x is the coordinate along the surface of the grating, λ is the wavelength of light, and ω is its angular frequency.
Предположим, что период дифракционной решетки Λ намного больше ее глубины d. Тогда отраженный свет описывается комплексной амплитудойSuppose that the period of the diffraction grating Λ is much larger than its depth d. Then the reflected light is described by the complex amplitude
где Ω=2π/Λ - пространственная частота решетки в угловом исчислении. Минус во втором сомножителе появляется в силу симметрии при отражении света от решетки.where Ω = 2π / Λ is the spatial frequency of the lattice in angular calculus. The minus in the second factor appears due to symmetry when light is reflected from the grating.
Третий сомножитель представляет собой образующую функцию для бесконечной суммы функций Бесселя первого родаThe third factor is a generating function for an infinite sum of Bessel functions of the first kind
Тогда первый дифракционный порядок будет описываться волной с амплитудойThen the first diffraction order will be described by a wave with amplitude
Таким образом, интенсивность света в пучке первого дифракционного порядка будет пропорциональна квадрату функции Бесселя первого порядка от аргумента 2πd/λ, а угол пучка первого порядка к нормали будет равенThus, the light intensity in the beam of the first diffraction order will be proportional to the square of the first-order Bessel function of the argument 2πd / λ, and the angle of the beam of the first order to the normal will be equal to
Можно произвести расчет максимальной точности при измерении пространственной частоты геометрического рельефа поверхности.You can calculate the maximum accuracy when measuring the spatial frequency of the geometric surface topography.
Величина угла дифракции от геометрического рельефа поверхности составляетThe diffraction angle from the geometric surface topography is
где λ - длина волны оптического излучения,where λ is the wavelength of optical radiation,
Ω - пространственная частота геометрического рельефа. Ω is the spatial frequency of the geometric relief.
Если многоэлементный фотоприемник неподвижен и считается, что для регистрации используется только один элемент, тоIf the multi-element photodetector is stationary and it is believed that only one element is used for registration, then
φ - const,φ - const,
λ Ω - const.λ Ω - const.
Селективностью устройства идентификации является λ Ω. Нижней границей интервала селективности (величины полосы пропускания акустооптического перестраиваемого фильтра) является длина волны оптического излучения λ, а верхней границей λ+Δλ. В этом случае полоса селективности устройства определяетсяThe selectivity of the identification device is λ Ω. The lower limit of the selectivity interval (bandwidth of the acousto-optic tunable filter) is the wavelength of the optical radiation λ, and the upper limit is λ + Δλ. In this case, the selectivity band of the device is determined
после преобразования выражения (6) в формуafter converting expression (6) to the form
и пренебрегая величиной ΔλΔ Ω, получаем соотношениеand neglecting the quantity ΔλΔ Ω, we obtain the relation
Так, например: если λ=500 нм, Δλ=10 нм, а Ω=100 лин/мм, то максимальная точность измерений составит Δ Ω=2 лин/мм.So, for example: if λ = 500 nm, Δλ = 10 nm, and Ω = 100 lines / mm, then the maximum measurement accuracy will be Δ Ω = 2 lines / mm.
На основе этого устройства может быть обеспечено конструирование ряда приборов, предназначенных для идентификации различных объектов с геометрическим рельефом поверхности, а также с цветной графической информацией, содержащихся на ней.Based on this device, the construction of a number of devices designed to identify various objects with a geometric surface topography, as well as with color graphic information contained in it, can be ensured.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004119483/09A RU2268495C1 (en) | 2004-06-16 | 2004-06-16 | Device for identification of an object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004119483/09A RU2268495C1 (en) | 2004-06-16 | 2004-06-16 | Device for identification of an object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2268495C1 true RU2268495C1 (en) | 2006-01-20 |
Family
ID=35873525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004119483/09A RU2268495C1 (en) | 2004-06-16 | 2004-06-16 | Device for identification of an object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2268495C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623815C1 (en) * | 2013-08-20 | 2017-06-29 | Кхс Гмбх | Device and method for marking identification under transparent layer |
| RU178286U1 (en) * | 2017-12-11 | 2018-03-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Automated optoelectronic device for the diagnosis of protective holograms |
| RU185501U1 (en) * | 2018-07-31 | 2018-12-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Automated optoelectronic device for in-depth and operational diagnostics of protective holograms |
| RU2764293C1 (en) * | 2018-10-25 | 2022-01-17 | Зте Корпорейшн | Method and device for determining the position of an onu with long-term pulse-type light interference |
-
2004
- 2004-06-16 RU RU2004119483/09A patent/RU2268495C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623815C1 (en) * | 2013-08-20 | 2017-06-29 | Кхс Гмбх | Device and method for marking identification under transparent layer |
| RU178286U1 (en) * | 2017-12-11 | 2018-03-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Automated optoelectronic device for the diagnosis of protective holograms |
| RU185501U1 (en) * | 2018-07-31 | 2018-12-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Automated optoelectronic device for in-depth and operational diagnostics of protective holograms |
| RU2764293C1 (en) * | 2018-10-25 | 2022-01-17 | Зте Корпорейшн | Method and device for determining the position of an onu with long-term pulse-type light interference |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI714716B (en) | System and method for hyperspectral imaging metrology | |
| TWI298824B (en) | Lithographic apparatus, device manufacturing method, and device manufactured thereby | |
| CN108027568A (en) | The overlay of spectrum beam profile is measured | |
| EP3428572B1 (en) | Film thickness measuring method and film thickness measuring device | |
| US11164307B1 (en) | Misregistration metrology by using fringe Moiré and optical Moiré effects | |
| DE112009001652T5 (en) | Multichannel recording | |
| JP2005530144A (en) | Single structure optical measurement | |
| KR20120099504A (en) | Surface shape measurement method and surface shape measurement device | |
| EP3722787B1 (en) | Spectroscopic analyzer | |
| JP2021518565A (en) | Instantaneous ellipsometer or light wave scatterometer and related measurement methods | |
| CN102759332B (en) | Scattering metering device and metering method thereof | |
| CN110914634B (en) | Holographic interferometry method and system | |
| US7656529B1 (en) | Overlay error measurement using fourier optics | |
| CN108957910B (en) | Device and method for inspecting the surface of an object | |
| CN110500963A (en) | Optical detecting device and method of optically measuring | |
| KR19990076349A (en) | Reflective holographic optical element characterization system | |
| CN104570616A (en) | Self-reference scattering measurement device and method | |
| RU2268495C1 (en) | Device for identification of an object | |
| US6504605B1 (en) | Method and apparatus for determining the coordinates of an object | |
| GB2266366A (en) | Light beam angle detection | |
| JPH067102B2 (en) | High stability interferometer for refractive index measurement | |
| KR20230137263A (en) | Heterodyning optical phase measuring device for diffraction based overlay | |
| US11982521B2 (en) | Measurement of a change in a geometrical characteristic and/or position of a workpiece | |
| CN103453845A (en) | Scattering metering device and scattering metering method | |
| KR101547459B1 (en) | Phase reduction imaging system and imaging method of using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080617 |