МИКРОСКОП СРАВНЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G02B21/18 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при сравнительном анализе объектов, в частности для экспертизы ценных бумаг (денежных знаков) методом сравнения с подлинником.

Известен микроскоп сравнения (двойной микроскоп), содержащий две ветви сравнения, ветвь наблюдения и расположенный между ними блок совмещения полей изображения, образованный двумя прямоугольными призмами с общей светоделительной гранью, расположенной под наклоном к оптической оси ветви наблюдения, и отражающей поверхностью, установленной под наклоном к оптической оси одной из ветвей сравнения и выполненной на катетной грани одной из призм. Работа микроскопа основана на одновременном наблюдении через ветвь наблюдения и сравнении двух изображений двух одинаковых объектов, один из которых установлен в первой ветви сравнения, а другой во второй ветви сравнения. Наблюдаемые изображения могут быть наложены друг на друга или разнесены в поле изображения за счет перемещения объектов в плоскости предметов ветвей сравнения [1]
Недостатком данного микроскопа сравнения является малое число вариантов составляемых зон изображения для сравнения фрагментов изображений объектов, обусловленное выполнением блока совмещения полей изображения без возможности перекрытия, по крайней мере, части поля изображения одной или другой ветви сравнения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является микроскоп сравнения, содержащий две ветви сравнения, ветвь наблюдения и регистрации и расположенный между ними блок совмещения полей изображения, образованный первой и второй плоскими зеркально-отражающими поверхностями, установленными под углом к оптическим осям ветвей сравнения, и центральным светоделителем, выполненным в виде прямоугольной призмы с зеркально-отражающими катетными гранями, установленной с возможностью прямолинейного перемещения совместно с первой и второй отражающими поверхностями вдоль плоскости главного сечения прямоугольной призмы в направлении, перпендикулярном оптической оси ветви наблюдения и регистрации. Ребро прямоугольной призмы, образованное катетными гранями, расположено в плоскости изображения обеих ветвей сравнения. Работа микроскопа сравнения основана на формировании обеими ветвями сравнения изображений объектов в плоскости, проходящей через ребро прямоугольной призмы и перпендикулярно оси ветви наблюдения и регистрации. При этом при перемещении прямоугольной призмы вместе с первой и второй отражающими поверхностями наблюдают и регистрируют в крайних положениях прямоугольной призмы изображение объекта, формируемое либо первой, либо второй ветвью сравнения, а в промежуточных положениях изображение, формируемое обеими ветвями сравнения. Причем линия раздела между частями изображения первого и второго объектов может находиться в любом месте поля изображения [2]
Недостатком данного микроскопа сравнения является малое число вариантов составляемых зон изображения для сравнения изображений объектов, обусловленное выполнением блока совмещения полей изображения без возможности одновременного наблюдения полных полей изображения обеих ветвей сравнения.

В основу изобретения положена задача создания микроскопа сравнения, обеспечивающего возможность формирования в поле изображения ветвей сравнения микроскопа как наложенных друг на друга, так и соединенных в различном сочетании частей полей изображения обеих ветвей сравнения, что позволяет увеличить число вариантов составляемых зон изображения, т.е. расширить функциональную возможность микроскопа сравнения.

Сущность изобретения заключается в том, что в микроскопе сравнения, содержащем две ветви сравнения, ветвь наблюдения и регистрации, и расположенный между ними блок совмещения полей изображения, включающий первую плоскую зеркально-отражающую поверхность, установленную под углом к оптической оси первой ветви сравнения, и светоделитель, установленный с возможностью прямолинейного перемещения совместно с первой зеркально-отражающей поверхностью в направлении, перпендикулярном оптической оси ветви наблюдения и регистрации, светоделитель содержит светоделительную грань, расположенную под наклоном к оптической оси ветви наблюдения и регистрации параллельно первой зеркально-отражающей поверхности, и установлен с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном совместному перемещению светоделителя и первой зеркально-отражающей поверхности, как минимум, в два фиксированных положения, при этом часть светоделительной грани, расположенная в поле зрения ветви наблюдения в первом фиксированном положении, выполнена из двух участков с зеркально-отражающей и прозрачной для света поверхностью, линия раздела между которыми расположена в плоскости изображения обеих ветвей сравнения, а вторая часть светоделительной грани, расположенная в поле зрения ветви наблюдения во втором фиксированном положении, выполнена в виде полупрозрачного зеркала.

Вторая часть светоделительной грани содержит либо прозрачный для света, либо зеркально-отражающий участок, а линия раздела его с полупрозрачным участком совпадает с линией раздела зеркального и прозрачного участков первой части светоделительной грани.

Светоделитель установлен с возможностью перемещения в три фиксированных положения, при этом третья часть светоделительной грани, расположенная в поле зрения ветви наблюдения в третьем фиксированном положении, выполнена из двух участков с полупрозрачной и либо зеркальноотражающей, либо прозрачной для света поверхностью, а линия их совпадает с линией раздела зеркального и прозрачного участков первой части светоделительной грани.

В микроскоп сравнения введены вторая плоская зеркальноотражающая поверхность, установленная под наклоном к оптической оси второй ветви сравнения между ней и светоделителем, и третья зеркальноотражающая поверхность, установленная параллельно первой отражающей поверхности между ней и первой ветвью сравнения.

Светоделитель выполнен в виде склейки ромб-призмы с прямоугольной призмой, при этом первая отражающая поверхность и светоделительна грань выполнены на параллельных гранях ромб-призмы, а вторая и третья отражающие поверхности выполнены на катетных гранях дополнительной прямоугольной призмы, плоскость главного сечения которой параллельна плоскости главного сечения ромб-призмы.

Размещение светоделительной грани под наклоном к оптической оси ветви наблюдения параллельно первой зеркальноотражающей поверхности с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном совместному перемещению светоделителя и первой зеркальноотражающей поверхности, как минимум, в два фиксированных положения, выполнение первой части светоделительной грани из двух участков с зеркальноотражающей и прозрачной для света поверхностью и размещение линии раздела этих участков в плоскости изображения обеих ветвей сравнения позволяет в первом фиксированном положении призменного блока, при его совместном с первой отражающей поверхностью перемещении, наблюдать соединение в различном сочетании части полей изображения ветвей сравнения. А выполнение второй части светоделительной грани в виде полупрозрачного зеркала позволяет, при перемещении в направлении, перпендикулярном совместному перемещению светоделителя и первой отражающей поверхности во второе фиксированное положение, вводить в ход лучей обеих ветвей сравнения полупрозрачное зеркало и одновременно наблюдать наложенные друг на друга изображения объектов, формируемые первой и второй ветвями сравнения. Все перечисленное позволяет увеличить число вариантов составляемых зон изображения, т.е. расширить функциональные возможности микроскопа сравнения.

Введение во вторую часть светоделительной грани светоделителя участка либо с прозрачной для света, либо с зеркальноотражающей поверхностью и размещение его линии раздела с полупрозрачным участком на продолжении линии раздела зеркального и прозрачного участков первой части светоделительной грани позволяет при установке светоделителя во второе фиксированное положение дополнительно увеличить число вариантов составляемых зон изображения за счет формирования в поле изображения ветвей сравнения, соединенных в различном сочетании части изображения объекта одной из ветвей сравнения и части наложенного друг на друга изображения обеих ветвей сравнения. При этом выполнение введенного участка либо прозрачным, либо зеркальным обеспечивает формирование наложенных изображений либо в правой, либо в левой части поля изображения, что также расширяет функциональные возможности микроскопа сравнения.

Выполнение светоделителя с возможностью перемещения в три фиксированных положения, выполнение третьей части светоделительной грани из двух участков с полупрозрачной и либо с зеркальной, либо прозрачной для света поверхностью, а также размещение линии их раздела на продолжении линии раздела зеркального и прозрачного участков первой части светоделительной грани позволяет дополнительно формировать все возможные сочетания соединенных и наложенных изображений объектов первой и второй ветвей сравнения.

Введение в микроскоп сравнения второй плоской зеркальноотражающей поверхности, размещение ее под наклоном к оптической оси второй ветви сравнения между ней и светоделителем, введение третьей плоской зеркальноотражающей поверхности, размещение ее параллельно первой отражающей поверхности между ней и первой ветвью сравнения позволяет дополнительно к решению основной задачи увеличить число возможной компоновки микроскопа сравнения, что также повышает его функциональные возможности.

Выполнение светоделителя в виде склейки ромб-призмы с прямоугольной призмой, выполнение первой отражающей поверхности и светоделительной грани на параллельных гранях ромб-призмы, а также выполнение второй и третьей отражающих поверхностей на катетных гранях дополнительной прямоугольной призмы и размещение плоскости ее главного сечения параллельно плоскости главного сечения ромб-призмы позволяет дополнительно к решению основной задачи уменьшить габариты и упростить юстировку блока совмещения полей изображения.

Сущность заявляемого микроскопа сравнения поясняется схемами на фиг. 1-14. На фиг. 1 изображена функциональная оптическая схема микроскопа сравнения; на фиг. 2 то же в другой компоновке; на фиг. 3-8 варианты выполнения светоделительной грани светоделителя; на фиг. 9-14 варианты совмещения полей изображения.

Микроскоп сравнения содержит первую ветвь сравнения 1, состоящую из последовательно расположенных объектива 2, сменных телескопических систем 3 Галилея и объектива 4. В схеме, изображенной на фиг. 2, между системой 3 Галилея и объективом 4 для отклонения оптической оси ветви сравнения 1 установлен отражатель 5 в виде плоского зеркала или пентапризмы. Параллельно первой ветви 1 сравнения расположена вторая ветвь 6 сравнения, состоящая из тех же элементов. В фокальных плоскостях объективов 2 в обеих ветвях сравнения расположены предметные столики, соответственно 7 и 8. Микроскоп сравнения содержит также ветвь 9 наблюдения и регистрации, состоящую из объектива 10, переключающего зеркала 11, имеющего три фиксированных положения 12, 13 и 14, и установленные по ходу лучей от переключающего зеркала 11 в каждом его фиксированном положении, соответственно, объектив 15 и телекамеру 16, объектив 17 и бинокулярную систему 18, объектив 19 и фотокамеру 20. Между ветвями 1 и 6 сравнения и ветвью 9 наблюдения и регистрации расположен блок 21 совмещения полей изображения, состоящий из первой плоской зеркально-отражающей поверхности 22, установленной под углом к оптической оси первой ветви 1 сравнения, и светоделителя, выполненного в виде разделительной призмы 23, установленной с возможностью прямолинейного перемещения совместно с первой отражающей поверхностью 22 вдоль плоскости главного сечения разделительной призмы 23 в направлении, перпендикулярном оптической оси ветви 9 наблюдения (на фиг. 1,2 обозначено стрелкой с буквой X). Разделительная призма 23 образована призмами 24 и 25 с общей светоделительной гранью 26 наклонной к оптической оси ветви 9 наблюдения и параллельной первой отражающей поверхности 22. Разделительная призма 23 установлена с возможностью перемещения в направлении (на фиг. 3-8 обозначено стрелкой с буквой Y), перпендикулярной плоскости главного сечения разделительной призмы 23 в два (фиг. 3-5) или три (фиг. 6-8) фиксированных положения, соответственно 27, 28 и 29. В первом фиксированном положении 27 разделительной призмы 23 первая часть светоделительной грани 26, расположенная в поле зрения 30 ветви 9 наблюдения, выполнена из двух участков с зеркальноотражающей 31и прозрачной 32 для света поверхностью. Линия раздела 33 участков 31 и 32 расположена перпендикулярно плоскости главного сечения разделительной призмы 23 в плоскости изображения ветвей 1 и 6 сравнения, т.е. в фокальной плоскости объективов 4. Во втором фиксированном положении 28 разделительной призмы 23 вторая часть светоделительной грани 26, расположенная в поле зрения 30 ветви 9 наблюдения, выполнена либо в виде полупрозрачного зеркала 34 (фиг. 3, 7 и 8), либо в виде двух участков с полупрозрачной 34 и прозрачной 32 (фиг. 4, 6) или зеркальной 31 (фиг. 5) поверхностями. Причем линия раздела участка 34 с участком 32 или 31 совпадает с линией 33. В третьем фиксированном положении 29 разделительной призмы 23 третья часть светоделительной грани 26, расположенная в поле зрения 30 ветви 9 наблюдения, выполнена из двух участков с полупрозрачной 35 и либо зеркальной 31 (фиг. 6 и 7), либо прозрачной 32 для света (фиг. 8) поверхностями, разделенными линией 33.

Компоновка микроскопа сравнения по фиг. 2 содержит дополнительно вторую зеркальноотражающую поверхность 36, установленную под наклоном к оптической оси второй ветви 6 сравнения, и третью зеркальноотражающую поверхность 37, установленную параллельно первой отражающей поверхности 22 между ней и первой ветвью 1 сравнения. Вторая 36 и третья 37 отражающие поверхности выполнены на катетных гранях дополнительной прямоугольной призмы 38, а первая отражающая поверхность 22 и светоделительная грань 26 разделительной призмы 23 выполнены на параллельных гранях ромб-призмы 25, склеенной с прямоугольной призмой 24. Для уравнивания длины хода лучей в разделительной призме 23, образованной ромб-призмой 25 и прямоугольной призмой 24, призма 38 оптически соединена со стороны ветви 6 сравнения с прямоугольной призмой 39.

Работа микроскопа сравнения осуществляется следующим образом.

Изображения объектов сравнения, например денежных знаковподлинника и анализируемого, установленных на предметных столиках соответственно 7 и 8, формируются оптическими системами ветвей 1 и 6 сравнения в плоскостях, пересекающихся на светоделительной грани 26 разделительной призмы 23. При этом между объективами 2 и 4 ветвей 1 и 6 формируется параллельный пучок лучей, несущий изображение какой-либо точки объекта сравнения, поэтому смена систем Галилея 3 не приводит к расфокусировке, а только меняет увеличение оптических систем ветвей 1 и 6 сравнения. Светоделительная грань 26 наклонена к оптической оси ветви 9 наблюдения и регистрации под углом 45^o, поэтому плоскости изображений объектов сравнения, формируемые ветвями 1 и 6 сравнения, трансформируются по отношению к объективу 10 в одну плоскость, совпадающую с его фокальной плоскостью. При установке зеркала 11 в положение 12 лучи после объектива 10 направляются в объектив 15 и затем на фотоприемную площадку телекамеры 16. В этом случае изображения объектов сравнения рассматриваются на экране монитора (на фиг. 1,2 не показан), подключенного к телекамере 16. При установке зеркала 11 в положение 13 пучок лучей направляется в объектив 17 и затем в бинокулярную систему 18, где изображения рассматриваются через окуляры. При установке зеркала 11 в положение 14 оно выводится из хода лучей и они направляются в объектив 19, который формирует изображения объектов сравнения на фотопленке фотокамеры 20.

Наблюдаемые в окуляры бинокулярной системы 18 или на экране монитора и регистрируемые фотокамерой 20 изображения объектов сравнения изменяются в зависимости от пространственного положения разделительной призмы 23.

При положении разделительной призмы 23 в первом фиксированном положении 27 (см. фиг. 3-8) в поле зрения 30 ветви 9 наблюдения и регистрации введена первая часть светоделительной грани 26 с зеркальноотражающим 31 и прозрачным 32 участками поверхности. В этом случае при перемещении блока 21 совмещения полей изображения в крайнее положение со стороны ветви сравнения 6 (в крайнее правое положение на фиг. 1 и 2) участок 31 светоделительной грани 26 перекроет ход лучей от ветви сравнения 6, и тот же зеркально-отражающий участок 31 направляет все лучи от ветви сравнения 1 в ветвь 9 наблюдения. Т.е. наблюдается только изображение подлинника (см. фиг. 9), установленного на столике 7. На фиг. 9-14 условно в виде прямоугольника с числом 1000 сплошными линиями показаны изображения подлинника, пунктирными исследуемого денежного знака. При смещении блока 21 влево в ход лучей попадает прозрачный участок 32 светоделительной грани 26, т.е. зеркальный участок 31 не полностью перекрывает поле изображения ветви сравнения 6 и в поле ветви 9 попадает часть изображения исследуемого денежного знака. В то же время аналогичная часть изображения подлинника не попадает в поле зрения ветви 9, т.к. проходит через участок 32 в сторону от ветви 9 наблюдения, и наблюдаемое изображение составлено из большей части изображения подлинника и из меньшей части изображения исследуемого денежного знака. При дальнейшем смещении блока 21 влево в момент, когда линия раздела 33 участков 31 и 32 проходит через оптическую ось ветви 9 наблюдения, в ней наблюдается изображение, одна половина которого является изображением подлинника (см. фиг. 10), а другая изображением оставшейся половины исследуемого денежного знака. При смещении блока 21 в крайнее левое положение (см. фиг. 11) в ветви 9 наблюдается только изображение исследуемого денежного знака. Т.е. в первом фиксированном положении 27 разделительной призмы 23 при перемещении блока 21 линия раздела соединительных изображений подлинника и исследуемого денежного знака последовательно переходит от одного края поля изображения к другому. При перемещении разделительной призмы 23 во второе фиксированное положение 28 в ход лучей, т.е. в поле зрения 30 ветви 9 наблюдения, вводится вторая часть светоделительной грани 26. При этом в случае ее выполнения в виде полупрозрачного зеркала 34 (см. фиг. 3, 7 и 8) наблюдаются в ветви 9 наложенные друг на друга изображения оригинала и исследуемого денежного знака (фиг. 12). В случае выполнения второй части светоделительной грани 26 из двух участков с полупрозрачной 34 и прозрачной 32 поверхностью (фиг. 4 и 6) в ветви 9 наблюдается соединенное изображение (см. фиг. 14), одна часть которого (на фиг. 14 правая) является изображением исследуемого денежного знака, вторая часть (левая) частью наложенных друг на друга изображений подлинника и исследуемого денежного знака. При перемещении блока 21 линия раздела между ними последовательно смещается от одного края поля изображения до другого. В случае выполнения второй части светоделительной грани 26 из двух участков с полупрозрачной 34 и зеркальной 31 поверхностями в ветви 9 наблюдается соединенное изображение (фиг. 13), левая часть которого является изображением подлинника, а правая частью наложенных друг на друга изображений и исследуемого денежного знака. При перемещении блока 21 смещается, как и в предыдущем случае, линия раздела между изображениями левой и правой части.

При перемещении разделительной призмы 23 в третье фиксированное положение 29 (см. фиг. 6-8) в ход лучей вводится третья часть светоделительной грани 26 с участками 35 и 31 (фиг. 6,7) или 35 и 32 (фиг. 8) и в ветви 9 наблюдаются соединенные изображения, показанные на фиг. 13 и 14 соответственно. Т.е. при выполнении разделительной призмы 23 с возможностью перемещения в три фиксированных положения 27, 28 и 29 обеспечиваются все изображенные на фиг. 9-14 сочетания соединенных и наложенных друг на друга в поле зрения ветви 9 изображений подлинника и исследуемого денежного знака.

Таким образом, предлагаемый микроскоп сравнения позволяет рассматривать и регистрировать в ветви 9 наблюдений и регистрации наложенные друг на друга и соединенные в различном сочетании изображения объектов сравнения, а также комбинированные в различном сочетании части наложенных и единичных изображений объектов сравнения, что позволяет расширить функциональные возможности микроскопа сравнения по отношению к прототипу.

Использование: при сравнительном анализе объектов, в частности для экспертизы ценных бумаг. Сущность изобретения: микроскоп сравнения содержит две ветви сравнения 1 и 6, ветвь 9 наблюдения и регистрации и расположенный между ними блок 21 совмещения полей изображения, состоящий из первой отражающей поверхности 22 и светоделителя, выполненного, например, в виде разделительной призмы 23, причем 22 и 23 установлены с возможностью перемещения вдоль плоскости главного сечения разделительной призмы, которая образована двумя призмами с общей светоделительной гранью 26 и установлена с возможностью перемещения вдоль светоделительной грани 26, как минимум, в два фиксированных положения. Светоделительная грань 26 разделена, как минимум, на три участка: с полупрозрачным зеркалом, с зеркально-отражающей поверхностью и с прозрачной для света поверхностью. 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Микроскоп сравнения, содержащий две ветви сравнения, ветвь наблюдения и регистрации и расположенный между ними блок совмещения полей изображения, включающий первую плоскую зеркально отражающую поверхность, установленную под углом к оптической оси первой ветви сравнения, и светоделитель, установленный с возможностью прямолинейного перемещения совместно с первой зеркально отражающей поверхностью в направлении, перпендикулярном оптической оси ветви наблюдения и регистрации, отличающийся тем, что светоделитель содержит светоделительную грань, расположенную под наклоном к оптической оси ветви наблюдения и регистрации параллельно первой зеркально отражающей поверхности, и установлен с возможностью перемещения в направлении, перепендикулярном совместному перемещению светоделителя и первой зеркально отражающей поверхности как минимум в два фиксированных положения, при этом часть светоделительной грани, расположенная в поле зрения ветви наблюдения в первом фиксированном положении, выполнена из двух участков с зеркально отражающей и прозрачной для света поверхностью, линия раздела между которыми расположена в плоскости изображения обеих ветвей сравнения, а части светоделительной грани, расположенные в поле зрения ветви наблюдения в других фиксированных положениях светоделителя, содержат участки, выполненные в виде полупрозрачного зеркала. 2. Микроскоп по п.1, отличающийся тем, что вторая часть светоделительной грани, расположенная в поле зрения ветви наблюдения во втором фиксированном положении, дополнительно содержит либо прозрачный для света, либо зеркально отражающий участок, а линия раздела его с полупрозрачным участком совпадает с линией раздела зеркального и прозрачного участков первой части светоделительной грани. 3. Микроскоп по п.1 или 2, отличающийся тем, что светоделитель установлен с возможностью перемещения в три фиксированных положения, при этом третья часть светоделительной грани, расположенная в поле зрения ветви наблюдения в третьем фиксированном положении, выполнена из двух участков с полупрозрачной, либо зеркально-отражающей, либо прозрачной для света поверхностью, а линия раздела совпадает с линией раздела зеркального и прозрачного участков первой части светоделительной грани. 4. Микроскоп по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что в него введены вторая плоская зеркально отражающая поверхность, установленная под наклоном к оптической оси второй ветви сравнения между ней и светоделителем, и третья зеркально отражающая поверхность, установленная параллельно первой отражающей поверхности между ней и первой ветвью сравнения. 5. Микроскоп по п.4, отличающийся тем, что светоделитель выполнен в виде склейки ромб-призмы с прямоугольной призмой, при этом первая отражающая поверхность и светоделительная грань выполнены на параллельных гранях ромб-призмы, а вторая и третья отражающие поверхности на катетных гранях дополнительной прямоугольной призмы, плоскость главного сечения которой параллельна плоскости главного сечения ромб-призмы.