Устройство для измерения трехмерных микрообъектов и изображений

СОВХОЗ СОБЕТСНИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 0 03 Н 1/ ОА ЗОБРЕТ И,ЦЕТЕПЬСТ ней кадровымм механизмомо перемещенияна каретка веты, причем ниднад кадровымнабжены элект становленными стонь,о кно ретки ств 197 9.ег е яя ся а р 1 и 3. ОГ с 1 Я ИЗМЕРЕНИЯТОВ И ИЗОБРАХ С ГОЛОГРАММвещения с сиссвета, разна которойдескамера, каемещения с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) 1. Авторское свидетел9 824112, кл, С 03 Н 1/042, Н.Ргеегпапп апа ЕТле Но 1 шеярго 3 ест.; РЬогоп 1.йо пцс 1 еаг рЬуяся, Ецгоре1.уЬга ярессгоше 1 ег моги1 с 1 оагаргу апс. Г. 1.-геяс 11 есЬспея СЕЮ 82-01, 22 гпа(прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДГ ТРф:ХМЕРНЫХ МИКРООБЪЕК ЖЕНИЙ, ВОССТАНОВЛЕННЬЬ содержащее систему сс темой коллимирования мещенные на станине, смонтированы также ви ретка продольного пер ном и лентопротяжнь каретка поперечног на которой размеще тикальной ксордина камера расположена приводами и датчиками линеиного перемещения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства,каретка вертикальной координатыныполнена подвижной и сбалансированной противовесом, на кареткеустановлены выполненный в ниде поворотной турели с жесткой фиксацией механизм смены увеличений с набором объективов и передающая видеокамера, в систему освещения введены осветитель с источником некогерентного света, конденсор; и подвижное зеркало, а также оптическийканал проецирования измерительногоперекрестия на видеокамеру, смонтированный на каретке вертикальнойкоОрдинаты, 111686,:Изобретение относится к голографии, а точнее - к устройствам для восстановления с голограмм прост" ранственных иэображении с пгоспгег(у)- щим измерением геометрических параметров восстановленнь)х об";.ектсэ.Известно устройство ппя о- новления с голограмм пространствр: - ных изображений микрообъектов1 содержаее источник когерентного п(эг.у".чения, схему записи с пп)едварпгтельпгып( увеличением, схему восстановления с голограмм пространственных изобрак(:к(гй исследуемых микрообъектов диф фуэный экран распопоженкый и( Об" ЛаСтИ ЛСКа.гГИЭНЦППИ ВОССтЕКОВПЕКНС Г) изображения, и проецируюп)ую схе:(у. Экран выполнен В Вице систепи,г(ог;,п(е дователько установленных л(идко)присталлических пленоккаждая из которых подключена к коммутатору.Недостатками такого устройства являются: невозможность его испсг(ьзования для измерения координат микрообъектов высокого пп)остг)ан в ,-, К.25ного разреше эгя, являюаяся ве:.ут - татом решенппя измеритй "ьной ( :стрмы в виде оптического узла предварительного увеличения используемп го при записи голограп(ы, л птп(г)фуэ( ого ЗС экрана иэ жидкокристапличе:ких пле нок расположенных ме)1(цу ".текля иными пластинками толаГкнгсй1 мм, испспь- ЗУЕМОГО ПРИ ИЭМЕРЕНИЯХ НОС Ста)ГПО"- ленных с голограмм изобоаженип(. Треки, оставленные зле)(ентарк) пми частицами в сечении Обы(кь(хР- (50 х 100) мм современных пузырь.совь х камер с голографической записьк) информации, состоят из пуэьпрьков 4 О ДИаМЕтРОМ 5 МКМ ДП(;(ймЕР КИЯ КООП)-" дина т ко т Ори т р е б г е и с ят с) т 1 ч 1 " 1- система с дискретностью не бояре 1 мкм, Для получения такой дп"кррт-: ности рассматриваемое устройство должно обеспечить предварипелькор увеличение при записи гологоафиче кого объема в 1 ООО раз что Оеа.ггьконе выполнимо из-за ограп)гпгх размеров получаемой голограммы (,50 х 10(1)м% невозможность измерения трех ппостранственньпх координат микрообъектав из-за наличия только одной из(.(ерительной системьг по каордп(кате, перпендикуляриой к плоскости голограп(- 5 МЫ НИЗКаЯ ПРОИЗВОи ГР(1 ЬКГГ Ь И.Р отсутствия возможности автомат".Вации процесса массовьгх изме,.р)(нй координат Наибопре п)ггпг-,тм го техническойпп Рдложекксггу явггяется устрой"В; д)гя измерения трп.х)ярркых микрсОбгье":(тсв и иэобгаже "ий, восстаковленкмя Г: Топограф. ) 12) сог(ержащее Л" РОНЫП( ОСВРТИТР(ПЬ Г Г ИСТР:.(П( 1(Г,ЛггИ -:, в ,.-Г( 111:Я П;ЧКВ Раэ.ЕШЕИЬЫЕ На Ста"ике, на которой смонтировпГй) тгп(жеВИ)ЕОКНМРа. ИЭМРГ)ГТРг(.,НЯЯ Капа 1 Ка - ,-,РОДОГРГ.КГ;ГГ) 11 ЕВЕМЕП(ЕНИЯг( Танеев .;.Р;и ым ка ней кадговым окном и пеки опвртяжкьгм мела низмом измеритепьная капстка попр 1)ечного перрмрп(ения1:рс(ггп(ая каретку Вертикй.ькой капри 111( а т ы и 1 п и ); Р I х а 0 й ф к и ( к;4 б( р к ь(;-;. В) 1 Я .-". Т П )( В Ой( О )1 11 (П С Т Ь . 1 Си 0 П Ь 3 0 й,".:.С ЭКг)г ТИ ОЦН и ОЕМ Е На,фг; ")к. Тода пр( сир ге"я 1" йгя -ракица дестг)ите,г(ьнсго иэсбоажекия И Вррки)1 Г 11 ЕЗНВ 1 ггЕЛЬКО 1)ЯСфояусИ рсваккая граница мнимого иэображе- НИЯ . Чг(О Б КОСИТ СУ)ГГЕСПВЕНП(УПП ОП 1 ИОгпу пр; нав(.цркг и на т-,ег, а также 1)оч "гэмреении ррпернь(х Знаков, Г 1 е ц,)сй атпоп) паког о устройствй явля - ЕТСЯ И НЕВОЗМОжносг(: ИЗМЕРЕНий СЛЕ- дсв яде1 гп 1 х Вз аимсцрйствий В фо 1. О;Омульсийх иэ-эа наличия системь и) ег)(пал ме)т(ду носителем ипгфорап(ии и п(змеритепьным Объективом, а .акже )гз-эа невозможности получрния дсстаточггых уврггиче)ги(й( ( удовлетворяюгтнх разрешению (пспрап г)ггд Видрока меры, и отсутствие спеппиап(ького ос"ЬЕ гг ТЕЛЯ С ИСТГ(ЧКИКОМ НЕКОГЕРЕКТ -ного света с широким спектром, даюп(п"с ь;пэп )ж 11( рт; пп".:(1(г)ори)1 пт и,"( м р,:,ий Пргпгих :1,к")(:об".Рхтсв к том чис. (Р И К П 13 Р Г;11 й)( 11" ,." 1 ),)(1(ПХ (РР );1 У,16865 4конденсор 5 и источник 16 света. Все три каретки снабжены е:тьттт изобретения является расширение фу 1 ткттионяльттт тх возможностей устройстна ттутемсовиеттенття измерений микрообъектон, восстанонхтеттньтх с голограмм, и следов дерных взяимодеттствтттт в Фотоэмульсиях, я также повьппенне точности измерения цесся измерения,Постянпенттяя цель достигается Отем, что в устройстве нля измерениямикрообъектов и изображений,носстяновленньх с голограмм, содержатпеьт систему освещения с системойколлимироняния света размещенныена станине, на которой смонтированытакже каретка ттродольттго перемептения с устяновленньтт ня ней кадровымокном и лентопротяжньм механизмом,каретка поперечного ттеремептения,. 20на которой раям-ценя каретка вертикальной кооттдиняты, причем втгеокямера расголоженя няд кадровым окном, а каретки снабжены электроприводами и дятчтткями линейного перемепения, каретка вертикяльной координаты выполнена ттоднижной и сбалансирована противовесом ня кареткеустановлены выполненный н виде поворотной турели с жесткой фиксациеймеханизм смены увеличения с наборомобъективов и ттередающяя видеокамера,в систему освещения введены осветитель с источником некогерентного света, конденсоп, и подвижное зеркало, а также оптический канал прецироняния измерительного перекрестия на видеокамеру, смонтированный на каретке вертикальной координаты,35 На Фиг,изображена компоновоч Оная схема устройства: на Фиг, 2огтическяя схема на Фиг. 3 - блок".схема управления одной нзттернтельной кареткой,Устройство содержит станин.; М 5(см. Фи ,). на которой смонтированы каретка 2 продольного перемещения с кадровым окном 3 и лентопротяжным механизмом 4, кареткя 5 поперечного перемещения,; а которой 50размещена каретка 6 вертикальнойкоординаты ;. гротиновесом 7, На каретке 6 вертикальной координатыустановлена видеокамера 8, механизм 9 смены увеличений с объектинами, пространственный фттльтр 10,полупрозрачное зеркала 1, объектив 12, эеркяло 13 ттерекрестие 14 и возможность автоматизации гро:,зпектроприводями 17 с датчиками 18линейных перемещений. Валы двигателейэлектропринода механически связаныс преобразователями 19 угол-импульсы(фиг. 3) и статусными устройствами 20, огряничивающими рабочие перемещения кяреток и обнуляющими отсчетные системы.В станине( Фиг,1) вмонтированыисточник 21 монохроматического когерентного света, устройство коллимиКронания и пространственной фильтрации, состоящее иэ микрообъекти"на 22 ( см,фиг,2), микродиафрагмы 23,объектива 24. системы зеркал 26, 27,28; источник 29 некогерентного света, коллиматор 30. конденсатор 31,Устройство снабжено мини-ЭВМ 32,осуществляющей сбор и предварительную обработку результатов измереттий, контроль действия оператораи состояния узлов устройства, управление узлами устройства через усилители 33 мощности, Для диалога спрограммой мини-ЭВМ в распоряжениеоператора предоставлен алфавитноцифровой дисплей с клавиатурой 34,два шара управления, механическисвязанных с двумя преобразователями 35 угол-импульсы, Изображенияизмеряемых объектов и измерительного перекрестия передаются на экраны телевизоров,Устройство работает следующим образом, Луч света от лазера 21 ,источник монохроматического когерентного света) проходит через Фильтр-коллиматор, состоящий из микрообъектива 22, микродиафрагмы 23 и объектива 24, и попадает на систему плоских зеркал 25,26, 27,28, обеспечивающих освещение измеряемой зоны голограммы, расположенной в кадровом окне 3. Восстанонленное с голограммы изображение проецируется одним из объективов механизма 9 смены увеличений на фотокатод видеокамеры 8. В задней фокальной плоскости объектива устанонлен управляемый пространстненный Фильтр 1 О, позноляющий выделить иэ восстановленного с голограммы действительного или мнимого изображения, характеризующегося высоким уровнем шумов, обвекты, по размерам не преньппающие заданные, от фильтровывать царапины на пленке,убрать фон, уменьшить глубину резкости изображения. Измерительноеперекрестие 14, освещаемое источником 16 света через конденсатор 15 5и зеркало 13, проецируется объективам 12 через полупрозрачное зеркало 11 на фотокатод видеокамеры 8,При работе с ядерными эмульсиямиисточник 21 когерентного света неработает . Из оптической схемывыключается зеркало 27 и конденсор 31,Свет ат источника с широким спектром проходит коллиматор 30, зеркало 28 и конденсатор 3, заполняетапертуру одного из микрообъективов,расположенного на механизме 9 сменыувеличения. След (трек) элементарных частиц, восстановленный с голограммы, представляет собой цепочкупузырьков-микрообъектов, В фотоэмульсиях следы ядерных взаимодействий представляют линии, состоящиеиз цепочки потемневших микрокристаллов серебра, Процесс измеренияположения микраобъекта в пространстве сводится к совмещению плоскостинаводки, которая соответствует наиболее резкому изображению предмета ЗОна экране телевизора и к одновременному совмещению центра микрообъекта с изображением измерительногоперекрестия. Этот процесс осуществляется линейньпч перемещением каре-.ток 2,5 и 6, соответственно продольного и поперечного перемещения ивертикальной координаты от электроприводов 17, а отсчеты координатпроизводятся датчиками 18 линейных перемещений, Устройство работаетв полуавтоматическом режиме с участием оператора, Оператор наблюдаетна экране телевизора неподвижноеиэображение перекрестия 14 и трека,Совмещение изображений перекрестияи точки трека на экране телевизораи наводка иа наилучшую резкость производится оператором при помощи шаровуправления. При этом программа мини-ЭВМ 32 воспринимает импульсныепоследовательности, поступающие стрех преобразователей угол-импульс 19,Процедура совмещения иэображенийперекрестия и точек трека эаканчи- увается нажатием определенной клавишина клавиатуре 34 дисплея, означающим команду снятия отсчетов с датчиков 18 линейного перемещения изаписи координат в память Мини-,ЭВК, После этого программа управления вычисляет по ранее измерен-.ным координатам точек примерные координаты следующей точки, подлежащей измереняо и осуществляетсяавтоматический вывод измерительныхкареток в зону этой точки с последующим точным центрированием оператором, Работа производится с положительными значениями координат, поэта .му перед началом измерения выполняется операция автоматическогооонуления отсчетной системы устройством 20, Перемотка носителяфильмовой информации лентопротяжныммеханизмом (П 1 М) производится какавтоматически, на препнарительноизвестный кадр, так и оператором,с использованием того же шара управления, выступающего в качестве оргагана упрапления ГПМ, Переход с ручнога управления Л 1 ПЧ на автоматический производится оператором черезклавиатуру дисплея с использованием ЭВМ,Изобретение позволяет осуществитьвосстановление изображений событийс голограмм, полученных с пузырьковых камер, используемьг; в качестве вершинных детекторов в гибридныхустановках для использования актоврождения и распада частиц с новымквантовым числом очарования,Устройство позволяет производить трехкоординатные измеренияизображечий событий, характеризующихся высоким пространственным разрешением, восстановленных с голограмм, и актов взаимодействийчастиц в ядерных эмульсиях, Изображение решает задачу массовых измерений пространственных изображенийза счет использования высокогоуровня автоматизации и средств вычислительной техники. Устройство позволяет производить обмер голограмм размером 50 х 100 мм и пластинок ядерных эмульсий размером00 х 100 мм, Единица измерения отсчетных систем каретск 1 мкмУстройства мажет использоваться для массовых измерений координат любых микрообъектов с размерами От далей 4 км до нескольких микрон зафиксированных на галограммах и в тонких прозрачных средах,6865 Составитель Ю, Краснопольский Техред А,Бабинец Корректор О. Луговая Редактор Л. Письман Заказ 2896/5Тираж 448 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная,4