SU1196800A1 - Устройство дл измерени координат изображений микрообъектов,восстановленных с плоских голограмм - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ИЗОБРАЖЕНИЙ МИКРООБЪЕКТОВ, ВОССТАНОВЛЕННЫХ С ПЛОСКИХ ГОЛОГРАММ, содержащее последовательно расположенные лазерный осветитель с системой коллимировани  света, размещенные в станцне, на которой смонтированы каретка продольного перемещени  с установленным на ней кадровым ркном и лентопрот жным механизмом , каретка поперечного перемещени , на которой размещена каретка вертикальной координаты, на которой установлены измерительный объектив и видеокамера, а также I оптический канал проецировани  измерительного перекрести  на видеокамеру , отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности измерений., в него дополнительно введены отклон ющее зеркало с центральным эллипсны отверстием, три непрозрачных зеркала , длиннофокусный объектив, втора  видеокамера и телемонитор, причем зеркало с центральньм отверстием установлено перед измерительным объективом под углом к оптической оси и жестко св зано с ним, непрозрачные зеркала оптически св зывают о S9 зеркало с центральным отверстием (Л и длиннофокусный объектив, за которым установлена втора  видеокамера , при .этом первое зеркало, длиннофокусный объектив и втора  видеокамера установлены над кадровым окном на каретке вертикального перемещени  и жестко св заны с ней, второе и третье зеркала установлены на каретке поперечного перемещени  О5 и жестко св заны с ней. 00

Description

. .

Изобретение относитс  к голографии , в частности к устройствам дл  восстановлени  с голограмм пространственных изображений с последующим измерением геометрических пара-метров восстановленных объектов.

Цель изобретени - повьпцение производительности измерений и качества телеизображений.

На фиг,1 изображен компоновочна  схема устройства} на фиг.2 принципиальна  .схема устройства; на фиг.З - конструктивна  оптическа  схема устройства.

Устройство содержитстанину 1 (фиг.1), на которой смонтированы каретка 2 продольного перемещени  с кадровым окном 3 и лентопрот жным механизмом 4, каретка 5 поперечного перемещени , на которой установлена каретка 6 вертикальной координаты , сбалансированна  противовесом 7, На каретке вертикальной координаты установлены видеокамеры 8 и 9, оптический блок .10 разделени  световых полей от действительного и мнимого изображений, обеспечивающий синхронность перемещений разномасштабных изображений. Все три каретки снабжены электроприводами 11 и датчиками 12 линейного перемещени .

В станине (фиг,2 и 3) вмонтированы последовательно расположенные лазерный осветитель 13, система 14 коллимировани  и фильтрации света, система 15 зеркал, обеспечивающих освещение измер емой зоны голограммы . На каретке 6 вертикального перемещени  над кадровым окном 3 установлено зеркало 16 с центральным эллипсным отверстием, измерительный объектив 17, оптически св занны с видеокамерой 8, подвижное по вертикальной координате зеркало 18. На каретке 5 поперечного перемещени  установлены два неподвижных . по вертикальной координате зеркала 19 и 20, На каретке 6 вертикального перемещени  расположены также длиннофокусный объектив 21 обзора мнимого изображени , оптически св занный с видеокамерой 9. Сигналы с видеокамер 8 и 9 поступают соответственно на телемониторы 22 и 23. На видеокамеру 8 одновременно проецируетс  измерительное перекрестие оптическим проекционным

96800 .i

устройством 24. Зеркала 19 и 20 раэмещены в одной плоскости с оптическими элементами 16, 17, 8, 21 и 9, установленными на карбтке . вертикального перемещени .

Устройство работает следующим образом.

Луч света от лазерного осветител  (фиг,2) проходит через систе0 му 14 коллимировани  и фильтрации света, расщир етс  до необходимого дл  подсветки измерительной зоны голограммы значени  и через систему 15 зеркал освещает измерительную

15 зону голограммы, расположенной в кадровом окне 3. Восстановленное с голограммы действительное изображение , которое пропускает зеркало 16 с эллипсным отверстием, передаетс 

20 в увеличенном масштабе объективом 17 на видеокамеру 8, Мнимое изображение отражаетс  зеркалом 16 и через систему зеркал 18-20, 25 и 26, обеспечивающих синхронное перемещение

25 среза мнимого объема по отнощению к перемещению среза действительного объема, объективом 21 передаетс  в уменьшенном масштабе на видеокамеру 9,

30

Разделение действительного и мнимого изображений на зеркале 16 происходит за счет отверсти , выполненного с таким расчетом, чтобы пропускать сферическую волну, котора  распростран етс  в апертурном угле дифракции на микрообъекте, согласно теории дифракционного образовани  изображений. Апертурный угол определ етс  из соотношени 

- 2Р -1 sinU

где р - радиус микрообъекта; Л - длина волны;

и - апертурный угол в пространстве изображений.

По известным размерам микрообъектов и оптическим параметрам оптики определ етс  размер и форма отверсти  в зеркале.

Сферическа  волна от мнимого изображени  распростран етс  в таком же апертурном угле, что и от действительного изображени . Поскольку рассто ние от мнимого источника сферической волны до зеркала с эллипсным отверстием значительно больше, чем рассто ние от

сопр женного действительного источника сферической волны, то площадь пересечени  световой волны от мнимого источника с зеркалом 16 значительно, больше площади отверсти  и сферическа  волна от мнимого источника отразитс  зеркалом 16 на зеркало 18,

Зеркало 18 направл ет луч параллельно направлению перемещени  каретки 6 вертикальной координаты на зеркала 19 и 20, которые установлены взаимно перпендикул рно на каретке 5 поперечногр перемещени  и неподвижны по вертикальной координате . Зеркало 20 разворачивает луч параллельно направлению пере-, мещени  каретки вертикальной координаты 6 и направл ет его через зеркала 25 и 26 в объектив 21, который установлен на подвижной платформе каретки 6 вертикальной координаты вместе с видеокамерой .9. При перемещении каретки 6 вертикаль ной координаты зеркало 16 с эллипсным отверстием, зеркало 18, объектив 21 и видеокамера 9 перемещаютс  относительно двух неподвижных по вертикальной координате зеркал 19 и 20, при этом, за счет изменени  длины оптического пути от объектива 21 до голограммы, установленной в кадровом окне 3, происходит непрерывна  синхронна  фокусировка на сопр женные с действительным изображением срезы мнимого изображени .

Процесс измерени  положени , микрообъекта в пространстве сводитс  к совмещению плоскости наводки, котора  соответствует наиболее резкому изображению предмета на экране телемонитора 22 и к одновременному совмещению центра микрообъекта с изображением измерительного перекрести . Этот процесс осуществл етс  линейным перемещением кареток 2 продольного перемещени , 5 поперечного перемеще;ни  и 6 вертикального перемещени  от электропроводов 11, а отсчеты координат производ тс  датчиками 12 линейного перемещени .

Устройство работает в полуавтоматическом режиме с участием оператора . Оператор наблюдает на одном из телемониторов уменьшенный срез мнимого изображени  объема,

1968004

восстановленного с голограммы i.большим линейным полем, а на втором телемониторе наблюдают фрагмент этого же среза с увеличением, на

5 котором также изображено неподвижное измерительное перекрестие. Совмещение изображений перекрести  и точки трека на экране телемонитора 22 и наводка на наилучшую резfO кость осуществл ютс  оператором при помощи щаров управлени . При этом программа мини-ЭВМ воспринимает импульсные последовательности, поступающие с трех преобразовате15 угол-импульс. Процедура совмещени  изображений перекрести  и точек трека заканчиваетс  нажатием определенной клавиши на клавиатуре диспле , означающем команду сн ти 

20 отсчетов с датчиков 12 линейного перемещени  и записи координат в пам ти мини-ЭВМ,

. После этого программа управлени  вычисл ет по ранее измеренным

25 координатам точек примерные координаты следующей точки, подлежащей измерению, и осуществл етс  автоматический вывод измерительных кареток в зону этой точки с последующим точным центрированием операто30 ром. Работа производитс  с положительными значени ми координат, поэтому перед началом измерени  вы полн етс  операци  автоматического обнулени  отсчетной системы устройства. Перемотка носител  фильмовой информации ле нтопрот жным механизмом (ЛПМ) производитс  как автоматически , на предварительно известный кадр, так и оператором с

40 использованием шара управлени , выступающего- в качестве органа управлени  ЛПМ, Переход с ручного управлени  ЛПМ -на автоматическое ПРОИЗВОДИТСЯ оператором через кла45 виатуру диспле  с использованием ЭВМ.

Таким образом, предложенное устройство позвол ет получать разномасштабные телеизображени  без повьшзени  мощности лазера с одновременным разделением действительного и мнимого изображений, повысить качество телеизображений за

счет исключени  взаимовли ни 

действительного и мнимого изображений друг на друга, а также повысить по отношению к известному

устройству в 2 раза производительность измерений за счет введени  обзорного канала, облегчающего оператору поиск вершин актов рождени  и распада частиц с новым квантовым числомочаровани .

Изобретение может быть использовано дл  массовых измерений координат любых объемных изображений микрообъектов с размерами от долей микрон до дес тков микрон, зафиксированных на голограммах, с разномасштабным отображением их на телеэкранах в различных област х физики , биологии, медицины и в системах неразрушающего контрол .

W

5

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ИЗОБРАЖЕНИЙ МИКРООБЪЕКТОВ, ВОССТАНОВЛЕННЫХ С ПЛОСКИХ ГОЛОГРАММ, содержащее последовательно расположенные лазерный осветитель с системой коллимирования света, размещенные в станине, на которой смонтированы каретка продольного перемещения с установленным на ней кадровым ркном и лентопротяжным механизмом, каретка поперечного перемещения, на которой размещена каретка вертикальной координаты, на которой установлены измерительный объектив и видеокамера, а также

   I оптический канал проецирования измерительного перекрестия на видеокамеру, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности измерений, в него дополнительно введены отклоняющее зеркало с центральным' эллипсные отверстием, три непрозрачных зеркала, длиннофокусный Объектив, вторая видеокамера и телемонитор, причем зеркало с центральным отверстием установлено перед измерительным объективом под углом к оптической оси и жестко связано с ним, непрозрачные зеркала оптически связывают зеркало с центральным отверстием и длиннофокусный объектив, за которым установлена вторая видеокамера, при этом первое зеркало, длиннофокусный объектив и вторая видеокамера установлены над кадровым окном на каретке вертикального перемещения и жестко связаны с ней, второе и третье зеркала установлены на каретке поперечного перемещения и жестко связаны с ней.

   „«SU <„,1196800

   I