МИКРОСКОП СРАВНЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G02B21/18 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при сравнительном анализе объектов, в частности для идентификационных исследований в области криминалистики.

Известен микроскоп сравнения, содержащий две ветви сравнения, каждая из которых включает устройство изменения увеличения и первый и второй объективы, блок наблюдения и регистрации и блок совмещения полей изображений, расположенный между вторыми объективами ветвей сравнения и блоком наблюдения и регистрации. Работа микроскопа сравнения основана на формировании обеими ветвями сравнения промежуточных изображений объектов в блоке совмещения полей изображений в плоскости, совмещенной с плоскостью предметов блока наблюдения и регистрации. При перемещении блока совмещения полей изображений в направлении, параллельном оптическим осям вторых объективов ветвей сравнения, наблюдают и регистрируют в крайних положениях блока совмещения полей изображений изображение объекта, формируемое либо первой, либо второй ветвью сравнения, а в промежуточных положениях - части изображений, формируемых обеими ветвями сравнения. Перемещение блока совмещения полей изображений в направлении, перпендикулярном первому перемещению, позволяет наблюдать и регистрировать наложенные друг на друга изображения первой и второй ветвей сравнения [1].

Недостатком известного микроскопа сравнения является сложность идентификации объектов при наложении друг на друга изображений, формируемых первой и второй ветвями сравнения, так как эти изображения не одинаковы по размеру в связи с неодинаковым увеличением изображения в первой и второй ветвях сравнения. Это объясняется наличием отклонений (допусков) в фокусных расстояниях первого и второго объективов в обеих ветвях сравнения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является микроскоп сравнения, содержащий две ветви сравнения, каждая из которых включает первый и второй объективы, блок наблюдения и регистрации, включающий устройство изменения увеличения, и блок совмещения полей изображений, расположенный между вторыми объективами ветвей сравнения и блоком наблюдения и регистрации. При перемещении блока совмещения полей изображений в направлении, параллельном оптическим осям вторых объективов ветвей сравнения, наблюдают и регистрируют совмещенные по какому-либо фрагменту изображения объектов, формируемые обеими ветвями сравнения. При перемещении блока совмещения полей изображений в направлении, перпендикулярном первому, наблюдают и регистрируют наложенные друг на друга изображения первой и второй ветвей сравнения. При этом размещение устройства изменения увеличения в блоке наблюдения и регистрации позволяет избежать изменения взаимного расположения фрагментов наблюдаемых изображений при смене увеличения микроскопа [2].

Недостатком данного микроскопа сравнения также является сложность идентификации объектов при наложении друг на друга изображений, формируемых первой и второй ветвями сравнения, в связи с неодинаковым увеличением изображения в первой и второй ветвях сравнения.

В основу изобретения положена задача создания микроскопа сравнения, обеспечивающего идентичность изображений, формируемых первой и второй ветвями сравнения.

Сущность изобретения заключается в том, что в микроскопе сравнения, содержащем две ветви сравнения, каждая из которых включает первый и второй объективы, блок наблюдения и регистрации, включающий устройство изменения увеличения, и блок совмещения полей изображений, расположенный между вторыми объективами ветвей сравнения и блоком наблюдения и регистрации, в одной или обеих ветвях сравнения второй объектив выполнен с возможностью изменения фокусного расстояния.

В микроскопе диапазон изменения фокусного расстояния второго объектива одной из ветвей сравнения выполнен от минус четырех до плюс четырех процентов от значения фокусного расстояния второго объектива другой ветви сравнения.

В микроскопе в каждую ветвь сравнения введена диафрагма с изменяющимся размером отверстия, максимальный размер которого выполнен не меньшим светового диаметра первой по ходу лучей линзы второго объектива, расположенная между вторым и первым объективами вблизи задней фокальной плоскости последнего.

Выполнение в микроскопе сравнения в одной или обеих ветвях сравнения второго объектива с возможностью изменения фокусного расстояния позволяет решить поставленную задачу, так как увеличение ветви сравнения зависит от отношения фокусного расстояния первого и второго объективов и при отклонении значений фокусных расстояний первых объективов изменением фокусного расстояния второго объектива обеспечивают равенство этих отношений.

Выполнение в микроскопе сравнения диапазона изменения фокусного расстояния второго объектива одной из ветвей сравнения от минус четырех процентов до плюс четырех процентов от значения фокусного расстояния второго объектива другой ветви сравнения позволяет дополнительно к решению основной задачи упростить конструкцию второго объектива. Указанный диапазон изменения фокусного расстояния второго объектива обеспечивает выполнение основной задачи, так как фокусное расстояние первого объектива согласно стандартам выполняется с допуском ±2%.

Введение в каждую ветвь сравнения диафрагмы с изменяющимся размером отверстия, максимальный размер которого выполнен не меньшим светового диаметра первой по ходу лучей линзы второго объектива, расположенной между вторым и первым объективами вблизи задней фокальной плоскости последнего, позволяет, дополнительно к решению основной задачи, выравнивать уровень яркости изображений, формируемых в ветвях сравнения, что обеспечивает дополнительное повышение идентичности изображений, формируемых ветвями сравнения.

Сущность изобретения поясняется схемами, приведенными на фиг.1 и 2. На фиг.1 изображена функциональная оптическая схема примера исполнения микроскопа сравнения. На фиг.2 - схема расположения светоделительных участков в блоке совмещения полей (вид А, фиг.1).

Микроскоп сравнения содержит первую ветвь 1 сравнения, состоящую из последовательно расположенных первого объектива 2, отклоняющего зеркала 3 и второго объектива 4. Второй объектив 4 выполнен с возможностью изменения фокусного расстояния, например в виде трех компонентов, осевое перемещение среднего из которых обеспечивает изменение фокусного расстояния второго объектива 4, от минус 4% до плюс 4% от его номинального значения (фиг.1). Между вторым объективом 4 и первым объективом 2 установлена диафрагма 5 с изменяющимся размером отверстия, например ирисовая диафрагма, расположенная вблизи задней фокальной плоскости объектива 2. Максимальный размер отверстия диафрагмы 5 выполнен не меньшим светового диаметра первой по ходу лучей линзы второго объектива 4. Параллельно первой ветви 1 сравнения расположена вторая ветвь 6 сравнения, состоящая из тех же элементов. Во второй ветви 6 сравнения второй объектив может быть выполненным с постоянным фокусным расстоянием, равным номинальному значению фокусного расстояния второго объектива 4 ветви 1 сравнения. В передних фокальных плоскостях первых объективов 2 в обеих ветвях 1 и 6 сравнения расположены предметные столики соответственно 7 и 8.

Микроскоп сравнения содержит блок 9 наблюдения и регистрации, включающий объектив 10, устройство 11 изменения увеличения и установленное по ходу его лучей переключающее зеркало 12. Переключающее зеркало 12 имеет три фиксированных положения, по ходу лучей от переключающего зеркала 12 в каждом его фиксированном положении установлены соответственно визуальный канал 13, содержащий объектив 14 и бинокулярную систему 15, телевизионный канал 16, содержащий объектив 17 и телекамеру 18, и фотографический канал 19, содержащий объектив 20 и фотокамеру 21.

Между вторыми объективами 4 ветвей 1 и 6 сравнения и блоком 9 наблюдения и регистрации расположен блок 22 совмещения полей изображений, включающий отражательную призму 23, состоящую из прямоугольной призмы 24 с отражающими гранями 25 и 26, установленными под углом к оптической оси вторых объективов 4 соответственно ветвей 1 и 6 сравнения, склеенной по грани 26 с прямоугольной призмой 27. В блок 22 входит также разделительная призма 28, образованная призмами 29 и 30 с общей светоделительной гранью 31, наклонной к оптической оси блока 9 наблюдения и регистрации и параллельной грани 25 призмы 24. Призма 30 выполнена в виде ромб-призмы, светоделительная грань 31 которой содержит три участка. Первый участок 32 выполнен в виде полупрозрачного зеркала (см. фиг.2), второй участок 33 - с зеркально отражающей и третий участок 34 - с прозрачной для света поверхностями. Линия 35 раздела участков 33 и 34 перпендикулярна плоскости главного сечения разделительной призмы 28, которая установлена с возможностью линейного перемещения по направлению Х между ветвями 1 и 6 и с возможностью перемещения в два фиксированных положения 36 и 37 по направлению Y, параллельному линии 35. На фиг.2 показано расположение поля зрения 38 блока 9 в первом фиксированном положении 36 и во втором фиксированном положении 37 призмы 28.

Работа микроскопа сравнения осуществляется следующим образом.

Вначале на предметные столики 8 и 9 устанавливают одинаковые тест-объекты, устройство 11 изменения увеличения выводят из хода лучей, разделительную призму 28 перемещают по направлению Y (фиг.2) во второе фиксированное положение 37, переключающее зеркало 12 переводят в положение, показанное на фиг.1 штриховой линией, пересекающей ось объектива 10, и в окуляры бинокулярной системы 15 наблюдают в поле зрения 38 блока 10 наложенные друг на друга изображения тест-объектов, формируемых ветвями 1 и 6 сравнения. Точными подвижками предметных столиков 7 и 8 в направлениях, перпендикулярных оптической оси объектива 2, совмещают изображения тест-объектов. При неодинаковых увеличениях ветвей 1 и 6 сравнения наблюдаемое изображение становится "размытым" нерезким. Перемещением подвижного компонента второго объектива 4 добиваются резкого изображения тест-объекта. В этом случае уравнивается увеличение обеих ветвей 1 и 6 сравнения. В этом положении подвижный компонент второго объектива 4 фиксируют и микроскоп сравнения готов к работе.

Изображения объектов сравнения, например пуль одинакового калибра, известной (хранящейся в архиве) и анализируемой на предмет идентификации, установленных соответственно на предметных столиках 7 и 8, формируются ветвями 1 и 6 сравнения в плоскости разделительной призмы 28, совпадающей с фокальной плоскостью объектива 10 и проходящей через линию раздела 35 участков 33 и 34 светоделительной грани 31. При положении разделительной призмы 28 в первом фиксированном положении 36 в поле зрения 38 блока 9 формируется составное изображение, слева от линии 35 - левая часть изображения известной пули, формируемого ветвью 1, справа - правая часть изображения анализируемой пули, формируемого ветвью 6.

При последовательном перемещении разделительной призмы 28 влево по направлению Х все большую часть поля зрения 38 будет занимать изображение анализируемой пули, а при перемещении вправо - изображение известной пули.

После разделительной призмы 28 пучок лучей проходит объектив 10 и поступает в устройство 11 изменения увеличения, трансформируется в нем и параллельным пучком попадает на зеркало 12. При установке зеркала 12 в положение, показанное на фиг.1 сплошной линией, пучок лучей направляется в телевизионный канал 16, где объективом 17 на фотоприемной площадке телекамеры 18 формируются изображения известной и анализируемой пуль, которые рассматриваются на экране монитора (не показан), подключенного к телекамере 18. При наблюдении через визуальный 13 или телевизионный 16 каналы изображений, формируемых ветвями 1 и 6 сравнения, для повышения объективности исследований выравнивают уровни яркости изображений, изменяя размер отверстия диафрагмы 5 в ветви 1 или 6. При этом изменяется апертура (апертурный угол) объектива 2 и соответственно уровень яркости изображения, формируемого им совместно с объективом 4. Для регистрации полученных изображений в фотографическом канале 19 зеркало 12 переводят в положение, показанное на фиг.1 штриховой линией, не пересекающей ось объектива 11. При этом объектив 20 формирует изображения объектов в плоскости фотоматериала фотокамеры 21.

Источники информации

1. Патент РФ №2082197, МПК 6 G 02 В 21/18, 1997.

2. Патент РФ №2190246, МПК 7 G 02 В 21/18, G 01 В 9/04, 2002.

Микроскоп сравнения может использоваться при сравнительном анализе объектов, в частности для идентификационных исследований в области криминалистики. Микроскоп содержит две ветви сравнения, каждая из которых включает первый и второй объективы, блок наблюдения и регистрации, включающий устройство изменения увеличения, и блок совмещения полей изображений, расположенный между вторыми объективами ветвей сравнения и блоком наблюдения и регистрации. В одной или в обеих ветвях сравнения второй объектив выполнен с возможностью изменения фокусного расстояния. Обеспечивается идентичность изображений, формируемых первой и второй ветвями сравнения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Микроскоп сравнения, содержащий две ветви сравнения, каждая из которых включает первый и второй объективы, блок наблюдения и регистрации, включающий устройство изменения увеличения, и блок совмещения полей изображений, расположенный между вторыми объективами ветвей сравнения и блоком наблюдения и регистрации, отличающийся тем, что в одной или в обеих ветвях сравнения второй объектив выполнен с возможностью изменения фокусного расстояния.2. Микроскоп по п.1, отличающийся тем, что диапазон изменения фокусного расстояния второго объектива в одной из ветвей сравнения выполнен от минус четырех до плюс четырех процентов от значения фокусного расстояния второго объектива другой ветви сравнения.3. Микроскоп по п.1 или 2, отличающийся тем, что в каждую ветвь сравнения введена диафрагма с изменяющимся размером отверстия, максимальный размер которого выполнен не меньшим светового диаметра первой по ходу лучей линзы второго объектива, расположенная между вторым и первым объективами вблизи задней фокальной плоскости последнего.