Устройство для измерения трехмерных микрообъектов и изображений Советский патент 1985 года по МПК G03H1/26 

Изобретение относится к. голографии, а точнее - к устройствам для восстановления с голограмм пространственных: изображений с послгдутощим измерением геометрических параметров восстановленных обг-ектсв, Известно устройство пля. зосств ; новления с голограмм прострзкстБб;-;ных изображений микрообъектов М. содержащее источник когерентного изл чения, схему записке предварительным увеличением5схему восстановления с г лограмм пространственных изображений исследуемых микрообъектовj диффузный экран, расположенный в области локализал.ии восстяновлеиного изображения, и проецирзмщуто cxeiry. Экран выполнен з ви,це система .после довательно установлекньгх жидкокристаллических пленок,, из которык подключена к коммутаторуч Недостатками такого устройств а являются: невозможность его испопьзевания для измерения координат микрообъектов высокого пространстве ного разрезпвгжя, являющаяся: результатом решения измерительной в виде оптического узла предэарк тельного увеличения.. исполъзуемс:го при записи голограг-пФ, ,о ффузного экрана из жидкокристаллических пленок расположенных меяду стекляиз-аЕ пластинками толщиной . исгголь зземого при измерениях восстан-ог ленных с голограмм изображений-. Треки ( оставленные злемеитэрны ;к частицами в сечении )Тх (50х 100)мм современных г у ырь:совьпс камер с голографической записью информации5 состоят из пузьфьков диаметром 5 мкм. для и.змерения коо динат которьп: требуется отсечен:ная система с дискретностью не более 1 мкм, .Для получения такой дискрет™ ности рассматриваемое устройстве должно обеспечить предварительное увеличекие при записи голографического объема в 1000 раз, что реально не зыполнимо из-за огромных размеров получаемой голограммы (ЗОх 00)м невозможность измерения трех пространственных координат микрообъектон наличия только одной измерительной системы по координатеJ, перпендикулярной к плоскости гологр..ннизкая производиГг,г1ьность игг;--за отсутствия возможности автоматчзгсдии процесса массовых нзмерен:ий коордика 52 Няибопее блияким го технической сути к предложекнсму ярляется устрой: для измерения трехмерньгх - Икроосъектол к и/зобра-д;.егИ71 J воссгановленных с голограмм | 2 , содержалдее л-зерньш осветитель с системг1Й кол.ликг;роь;п51-к ггучка, раэм€:шбкнъ;е на станине,, на которой смонткрова гы также в ид е о к ам е р г , из м е ри т е. л ь н а я каре тк а продольного перемещения с ycTaiiOHлени:ым на ней кадровь;м окном и ленто п рот яжрагм механизмом, измерр-тепьЗ- Г.Р: каретка поперечного перемеп ен р jPcvTtian каретку вертикяльной коорniiiffiTbi, причем каретки снабжены япектропр тводами и датчиками линейного переме цения, Голограмма, злписая1гая на рулонпом фoтo Rтepиaлв, сЧтКг; ЕлиБ0 ется в к. дров о е ок. но к пере.ме.щается вместе с Кс реткой продольного перег-ешен-т : меж.ау - еп; ;iпгi -;и каретки nonepeTi-foго пеоемеш,ия,Г.вет,, отраженньш з-еркалок, проходит через голограмму а восстачоялеьчое изображение, повернутое на 90 ктор: м зеркалом,. Т1ереме(ается системой зеркал каретки третьей коордяна ты относительно неподвкжк.Ь;;г объективов с телекамерами. Каретки снабжемы точмьп отсчетпьлми с.. с тема ми , Недостатком такогю устройства КБЛяется возможность лспользова-НИЯ только ДЛИИКОФ-ЧУСКЫХ Об.ХТИ Еон „ ггрп зтпм мЗ-за большой :, резкости одновременно на М1.;;1с;;ь фотокатода проецируется тп;.,кя:я граница действг-тельг-юго изображения и верХ1 ;яя незкачичельно раофокусиреваиная граница мнимого изображения , что Е.НОСКТ существенную ошибку при (1аведении из трек,, а также при изменетгии реперньтх: з.ч.аков. Нг достатком такого устройства является и невозможность i-гзмереннй следов ядерге.1х взаимод.5,ействий в фото.змульсиях нал7ичия систег-ь: зерка,л между носителем информации и измерительньпч объективом, а также из-за невозможности получения достаточных увегшчбгшй; удовлетворяющих разрешению Фотокатода видеокамеры и отсутствие сг;ециального ос-ветнтеля с источником некогеренткого света с. широким спектром, дающего iO3f-;ozfHCUTb урехкоордтиатпых и:зг.1Оре;-:ий других г-пгк-юоб-ектов - том чис(р И} тве ГЛ1;Х iin4HSiX средах.

3

Ue.Xbw ипобретення является расйсиренке функп.иональгелх возможностей устройства путемсовмеиения измерений микрообъектон, восстановленных с гoлoгpa тм и следов ЛлЧерных взаимодейсткий з фотоэмульсиях, а новышетгие -точности измерени и возможность автоматизат.ши прогцесса измерения,

Иоставденняя цель достигается тем, что в ycTpoiiCTBe для измерения микрообъектов и изображений, восстановленных с голограмм, содержщем систему освещения с системс.1Й коллимирования светаj размещенные на станине, на которой смонтирсва№ также каретка продольн го перемепения с установлент 1 - н.з ней кадровым окном и лентопротяжкьМ мехашзмом, каретка поперечного пере - агаения на которой размещена каретка вертикальной координаты, npичe -внчеокамера расположена над кадровь м окном, а каретки снабжены электронриводами и датчиками л гнейного неремешення, каретка вертикальной координаты выполнена подвиу1 ной и сбалансирована противовесом, на каретке установлены выполненшлй в виде поворотной турели с жесткой фиксацией механизм смены увеличения с набором объективов и передающая видеокамера в систему освещения введены осветитель с источником некогерентного света, конденсор, и подвижное зеркало, а также оптический канал прецирования измерительного перекрести на видеокамеру, смонтированный на каретке вертикальной координаты,

На фиг. изображена компоновочная схема устройства: на фиг. 2 оптическая схема;, на фиг. 3 - блоксхема упраз1;ения одной измерительной кареткой.

Устройство содержит станину (см с фиг,1)J на которой смонтироваHbj каретка 2 продолы-гого перемещения с кадровым окном 3 и лентопротяжным механизмом V каретка 5 поперечного перемещения, ка которой размещена каретка 6 вертикальной координаты о противовесом 7, На каретке 6 вертикальной координаты установлена видеокамера 8, механизм 9 смены увеличений с объективами, пространственньп фильтр 10, полупрозрачное зеркало 1, объек тив 12, зеркало 13, перекрестие 14

65 4

конденсор Is и источник 16 света. Все три каретки снабжены электроприводами 17 с датчиками 18 ллнейных перемещений. Валы двигателей электропривода механически связаны с. преобразователями 19 угол-импульсы (фиг. 3) и статусными устройствами 20, огряничивающими рабочие перемещения кареток и обнуляющими отсчетHbse cиcтe Ы.

В станине 1 (фиг.1) вмонтированы источник 21 монохроматического когеч рентного света, устройство коллимирования и пространственной фильтрадаи, состоящее из микрообъекти

на 22 (см,фиг.2) , микродиафрагмы 23, объектива 24. системы зеркал 26, 27, 285 источник 29 некогерентного света, коллиматор 30J конденсатор 31,

Устройство снабжено мини-ЭВМ 32, ос ществ.:яющей сбор и предваритель 1ПТО обработку результатов измере1ш.й, контроль действия оператора и состояния узлов устройства, управление узлами устройства через усилители 33 мощности. Для диалога с программой мини-ЭВМ в распоряжение оператора предоставленалфавитнонлфровой дисплей с клавиатурой 34,

два шара управления, механически Связанных с двумя преобразователями 35 угол-импульсы. Изображения измеряемых 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. Восстановленное с голограммы изображение проецируется одним из объективов механизма 9 смены увеличений на фотока.тод видеокамеры 8, В задней фокальной плоскости объектива установлен управляемый пространственный г. фильтр 10, позволяющий вьщелить из восстановленного с голограммы

действительного или мнимого изображения, характеризующегося высоким , уровнем шумов, объекты, по ра змерам не превышающие Зс1данные, от-

фильтровывать царапины на пленке, убрать фон, уменьшить .глубину резкости изображения. Измерительное перекрестие 14, освещаемое источником 16 света через конденсатор 15 и зеркало 13, проецируется объективом 12 через полупрозрачное зеркало 11 на фотокатод видеокамеры 8. - При работе с ядерными эмульсиями источник 21 когерентного света не работает . Из оптической схемы выключается зеркало 27 и конденсор 31 .

Свет от источника с пшроким спектром проходит коллиматор 30,, зеркало 28 и конденсатор 31, заполняет апертуру одного из микрообъективов, расположенного на механизме 9 смены увеличения. След (трек) элементарных частиц, восстановленный с голограммы, представляет собой цепочку пузьфьков-микрообъектов. В фотоэмульсиях следы ядерных взаимодействий представляют линии, состоящие из цепочки потемневших микрокристаллов серебра. Процесс измерения положения микрообъекта в пространстве сводится к совмещению плоскости наводки, которая соответствует наиболее резкому изображению предмета на экране телевизора и к одновременному совмещению центра микрообъекта с изображением измерительного перекрестия. Этот процесс осуществляется линейным перемещением каре ток 2,5 и 6, соответственно продольного и поперечного перемещения и вертикальной координаты от электроприводов 17, а отсчеть координат производятся датчиками 18 линейных перемещений. Устройство работает в полуавтоматическом режиме с участием оператора. Оператор наблюдает иа экране телевизора неподвижное изображение перекрестия 14 и трека, Совмещение изображений перекрестия и точки трека на экране телевизора и наводка на наилучшую резкость производится оператором при помощи шаро управления. При этом программа мини-ЭВМ 32 воспринимает импульсные последовательности, поступающие с трех преобразователей угол-импульс 1 Процедура совмещения изображений перекрестия и точек трека заканчивается нажатием определенной клавиши на клавиатуре 34 дисплея, означающим команду снятия отсчетов с дат16865

чиков 18 линейного перемешения и записи координат в память Ьмни-, ЭВМ-32, После этого программа управления вьпдасляет по ранее измерена 5 ным координатам точек при ерные координагы следующей точки, подлежащей измерению и осутцествляется автоматический вывод измерительных кареток в зону этой точки с последующим точным цектрированием оператором. Работа производится с положительными значениями координат поэто му перед начгзлом измерения выполняется операция автоматического

обнуления отсчетной системы устройством 20, Перемотка носителя фильмовой информации лентопротяжным механизмом (ЛТМ) производится как автоматически, на предчарительно

известный кадр, так и оператором,

с использованием того же шара управления, выступающего в качестве орга- гана управления ЛПМ, Переход с ручного управления ЛПМ на автоматический производится оператором через клавиатуру дисплея с использованием ЭВМ.

Изобретение позволяет осуществить восстановление изображений событий

с голограмм, полученных с пузырьковых камер, испольэуемьпс в качестве вершинных детекторов в гибридных установках для использования актов рождения и распада частиц с новым

квантовым числом очарования.

Устройство позволяет производить трехкоординатные игэмерения изображений событий характеризующихся высоким пространственным разрешением,, восстановлен}гых с голоrpai-iM, и актов взаимодействий частиц в ядерньгх экульсиях. Изображение решает задачу массовых измерений пространственных изображений

за счет использования высокого

уровня автоматизации и средств вычислительной техники. Устройство позволяет производить обмер голограмм размером 50x100 мм и пласткнок ядерных эмульсий размером

100x100 мн, Единица измерения отсчетных систем кареток 1 мкм

Устройство может использоваться для массовых измереютй координат

любых микрообъектов с размерами от долей viKM до нескольких микрон зафиксированных на голограммах и в тонких прозрачных средах.

/7

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ МИКРООШзЕКТОВ И ИЗОБРА.ЖЕНИЙ, ВОССТАНОВЛЕННЫХ С ГОЛОГРАММ, содержащее систему освеще}шя с системой ко;гпимирования света, раз-, мещенкые на станине, на которой смонтирова} Ь также видеокамера, каретка продольного перемещения с установленными на ней кадров тм окном и лентопротяжным механизмом, каретка поперечного перемещения, на которой размещена каретка вертикальной координаты, причем видеокамера расположена над кадровым окном, а каретки снабжены электроприводами и датчиками линейного перемещения , отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, каретка вертикальнойкоординаты выполнена подвижной и сбалансиро- . ванной противовесом, на каретке установлены выполненный в виде поворотной турели с жесткой фиксацией механизм смены увеличений с на(Л бором объективов и передающая видеокамера, R систему освещения введены осветитель с источником иекогерентного света, конденсор; и подвижное зеркало, а также оптический канал проецирования измерительного перекрестия на видеокамеру, смонтированный на каретке вертикальной координаты. 05 СХ 05 СП

гз

/3