Устройство для сравнения изображений Советский патент 1981 года по МПК G02B21/18 G02B27/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

I

Изобретение относится к устройствам для сравнения изображений различных объектов и может быть использовано в криминалистике, микроэлектронике и других областях науки и техники для исследования объектов методами сравнения с помо1цью микроскопов, зрительных труб, проекционных и других оптических систем.

К методам сравиения, используемьм, например, на микроскопах, относятся одновременное наблюдение в однсш поле зрения половин двух сравниваемых полей с общей границей разделена, при этом граница раздела полей может располагаться вертикально -или горизонтально, может быть подвижной или неподвижной, поочередное наблкщение каждого из сравниваемых полей; наблю дение совмещенных (наложенных одно на другое) изображений сравниваемых объектов.

Известны устройства для измерения полей сравнения, выполненные в виде

микроскопов и насадок сравнения, в которых исследование объектов осуо ествляется несколькими из перечисленных методов. Так, микроскоп сравнения обеспечивает одновременное наблюдение половин сравниваемых полей, т.е. использует только первый метод. В насадке сравнения предусмотрена возможность как одновременного наблюдения половины полей сравнения, так

10 и поочередного набледения полей. Граница раздела полей расположена горизонтально и.образована плоскостью склейки нерабочих граней двух прямоугольных призм, установленных подtsвижно D 7

Недостатком такой системы является горизонтальное расположение половины сравниваегшх полей, затрудняю-

30 щее координацию в левой и правой ветвях микроскопа, а также наличие вблизи грани1«|| раздела паразитных изображений, обусловленных отсутствием возможности диафрагмирования нерабочих, пучков лучей. Известен также микроскоп сравнения, имеющий две ветви, каждая из которых содержит систему, проецирующую изображение объекта в общую плос кость, проходящую через ребро разделительной прямоугольной призмы с двумя отражающими гранями, являкицейся системой совмещения изображений. После разделительной призмы изображение сравниваемых объектов проектируется дополнительными оптическими элементами в общую фокальную плоскость окуляра или на экран, где и производятся измерения. В результате совместного перемещения разделительной призмы и плоских зеркал, установ ленных в-обеих ветвях микроскопа, можно последовательно наблюдать изображение правого и левого полей сравнения или обеих половин полей од новременно 2. Известны микроскопы сравнения, в которых предусмотрено наблюдение не только половин двух полей, но и ложения их друг на друга З. В известных микроскопах и насадках одновременно не могут использоваться все методы сравнения, наложе ния и совмещения. В них для обеспечения подвижной границы раздела сра гиваемых полей усложнены оптическая и механическая конструкция прибора. Например, в микроскопе 2J для сохранения длины хода лучей при переме щении разделительной призмы в обеих ветвях сравне я введено плоское зеркало (жестко связанное с перемещающейся призмой) и дополнительная прямоугольная призма с двумя отража ющими катетными гранями. Наличие оп тических деталей значительно усложняет механическое устройство, обеспечивающее возможность перемещения границы раздела. Граница полей в микроскопах и на садках образуется ребром призмы. Эт ребро совместно с изображением дале рассматривается или фотографируется с помощью оптической системы, имеющей увеличение от 5 до 20 . Поэтому при изготовлении ребра (или иной границы раздела, образованной, например склеиванием граней призм.) к нему предъявляются высокие требрвания Вотношении наличия сколов, равномерности ишрины, прямолинейнос 84 ти, отсутствия фасок, чистоты плоскостей близлежащих граней и других дефектов фасок, чистоты плоскостей близлежащих граней и других дефектов поверхности. Повьпдаются также требования и к качеству стекла в отношении пузырности. Ширина ребер и их дефекты не должны превышать 0,01-0,02 мм. Изготовление призм с такими требованиями вызывает большие технологические затруднения, Б связи с использованием в качестве линии раздела одного из элементов призменных систем, невозможен ее поворот в поле зрения, так как при повороте линии раздела будет происходить и поворот других граней призм, что может существенно изменить ход лучей в оптической схеме, Линия раздела не может менять ширину, так как она имеет строго определенные размеры. Это обстоятельство исключает возможность разделения поля зрения на три части. Для обеспечения возможности последовательного обзора сравниваемых полей необходимо последовательно поворачивать объект с помощью предметного столика. Этот способ неудобен при эксплуатации микроскопов, так как при нем происходит расфокусировка объекта и выход его за пределы поля зреиия в случае несовпа- дения .оси вращения столика и оптической оси микроскопа. При сравнении удаленных объектов с помощью зрительных труб вообще невозможно поворачивать объекты, что затрудняет всестороннее - исследование. В известных устройствах плоскости изображения совмещены с физическими элементами, образующими границу раздела (ребром или плоскостью соответствующих призм). Это обстоятельство практически исключает возможиость установки в каждой из сравниваемых ветвей измерительных шкал, передвижных штрихов и других измерительных приспособлений. Измерения производят только в общем зреиия обеих ветвей. Таким образом, в известных устройствах системы совмещения выполняют одновременно дае функции: производят изменение хода лучей, необходимое для совмещения изображений обоих полей, и образуют границу раздела. Это обстоятельство и приводит к значительному ограничению возможностей известных микроскопов сравнения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором введены плоскости промежуточного действительного изображения и совмещен ные с ними максирующие полевые диаф рагмы, что снижает требования к качеству изготовления оптических элементов, совмещающих поля зрения 4 Однако этот прибор обеспечивает использование только одного метода работы - метода сравнения одинаковы зон изображений отдельных каналов. Линия раздела не может менять своей ширины, и для последовательного обзора сравниваемых объектов необходи мо их перемещение. Цель изобретения - увеличение . числа вариантов сопоставляемых зон изображений без перемещения объекто Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сравнения изображений, содержащем по крайней мере, две проекционные ветви, в каж дои из которых в плоскости промежуточного изображения установлен элемент, перекрывающий, по крайней мер часть поля зрения, блок совмещения полей изображений и систему их реги страции, указанный блок совмещения изображений образован двумя призмами с одинаковой длиной хода луча и общей светоделительной гранью, наклонной к оптической оси системы ре гистрации, а элемент, перекрьшающий поле зрения в каждой ветви, выполнен в виде диафрагмы-ножа, установленной с возможностью поворота и поступательного смещения в своей Ш1о кости, или в виде светофильтра, отличающегося по спектральному пропусканию от элемента другой ветви. На фиг. 1 изображена оптическая схема устройства; на фиг. 2 - схематическое воспроизведение вариантов картин, наблюдаемых в общем поле зрения (третий вертикальный столбец) при различном расположении диафрагм в левой и правой ветвях устройства (первый и второй столбец). Устройство (фиг. 1) состоит из двух проекционных ветвей 1 и 2, в плоскостях промежуточных действитель ных изображений которых размещены диафрагмы 3 и 4, имеющие возможность поворота и поступательного смещения в своей плоскости. Блок совмещения полей изображений образован двумя призмами 5 н 6 с одинаковой длиной хода луча и общей светоделнтальной гранью 7, наклонной к оптической оси системы 8 регистрации совмещенных изображений. Устройство работает слгдующим образом. Исследуемые объекты 1на фиг. 1 не показаны)проецируются в плоскость диафрагм-ножей 3 и 4, калодая из которых имеет возможность поступательного перемещения и вращения в своей плоскости, перпендикулярной оптической оси, частично или полностью при этомперекрывая диаметр светового пучка. При полном перекрытии изображения в одной из ветвей обеспечивается наблюдение поля сравнения другой ветви (фиг. 2, ряд а, б). При диафрагмах 3 и 4, полностью выведенных из поля зрения, изображения обеих ветвей накладьшаются друг на друга, т.е. обеспечивается метод наложения (фиг. 2, ряд в). При поступательном перемещении диафрагм 3 и 4 навстречу друг другу последовательно перекрываются противоположные участки полей сравнения. В этом случае можно производить наблюдение новым способом трех зон: отдельных двух частей сравниваемых полей и наложенного изображения частей этих полей (фиг. 2, ряд г). Например, в одной зоне находится часть изображения левого объекта, затем идет зона, содержащая наложенное изображение обоих объектов (где могут совмещаться их общие элементы, например, координатные метки), и в третьей зоне расположена часть изображения правого объекта. Б момент подхода диафрагм к оптической оси наблюдаются половины полей с общей границей раздела, расположенной в плоскости, перпендикулярной к оптической оси (фиг. 2, ряд д, е. При этом линия раздела может быть установлена под любым углом в поле зрения. При дальнейшем перекрытии полей начинает увеличиваться ширина линии раздела (фиг. 2, ряд ж). При раздельном поступательном перемещении диафрагм з каж,цой ветви можно менять соотношение между участками левой, наложенной и правой зон (фиг. 2,.ряд г), а также получать возможность наблюдения наложенного (совмещенного) изображения половин полей и одной из доловин полей (фиг. 2, ряд з). Диафрагмы 3 и 4 могут быть заменены фильтраьда, различными для каждой ветви сравнения. В этом случае при их перемещении появ ляется возможность наблюдения наложенного (совмещенного) изображения объектов двух ветвей, разделенного (благодаря различной цветовой окраск полей) на несколько зон (фиг. 2, ряд и). Для многих биологических объектов, имеющих сложную морфологи ческую структуру, цветовой контраст значительно облегчает наблюдение, н пример, при использовании дополнительных цветов в зоне наложения кон траст повьшается в два раза. При вращении диафрагм 3 и 4, которое может быть выполнено раздельным или синхронным, появляется возможность кругового обзора, сравнения и наложения (совмещения) всех участков сравниваемых объектов (свер ху и снизу, справа и слева, во всех промежуточных положениях под любым углом) Таким образом, благодаря тому, что в каждой ветви сравнения в промежуточной плоскости действительног изображения подвижно установлена диафрагма-нож, с которой может быть связана измерительная сетка и угломерная шкала, не только обеспечи-вается использование всех известных методов наблюдения на одном приборе, но и появляются новые способы наблюдения сравнения и наложения(со мещения ) трех зон в поле зрения и проведение линейных и угловых измерений. В предлагаемом устройстве даафрагмы при повороте вокруг оптической оси последовательно перекрывают поле зрения. В связи с этим появляется возможность последовател ного обзора сравниваемых полей любым из ранее описанных способов. При изготовлении диафрагм из стал или стекла можно получить щель между диафрагмами или их перекрытие шхриной до 0,001-0,002 мм, т.е. на порядок меньше, чем в известных устройствах. Это позволит получить линию раздела, практически незаметную в п ле зреиия. Такое качество изображения границы раздела вообще нельзя осуществить в известных устройствах 8 Поскольку плоскости действительных изображений сравниваемых объектов, в которых установлены диафрагмы, расположены на достаточно большом расстоянии от граней призм, требования к качеству изготовления призм соответствуют обычным требованиям к оптическим деталям. Устройство обеспечивает исследование двух объектов девятью различными методами сравнения, наложения и совмещения взамен четырех методов, используемых в известных устройствах. Формула изобретения 1.Устройство для сравнения изображений, содержащее, по крайней мере, две проекционные ветви, в каждой из которых в плоскости промежуточного действительного изображения установлен элемент, перекрывакщий, по крайней мере, часть поля зрения, блок совмещения полей изображений и систему их регистрации, отличающееся тем, что, с целью увеличения числа вариантов сопоставляеьшх зон изображений без перемещения объектов, блок совмещения изображений образован двумя призмами с одинаковой длиной хода луча и обшей светоделительной гранью, наклонной к оптической оси системы регистрации, а элемент, перекрывающий поле зрения в каждой ветви, выполнен в виде диафрагмы-ножа, установленной с возможностью поворота и поступательного смещения в своей плоскости. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент перекрывакщий поле зреиия в каждой ветви, выполнен в виде свето||(льтра, отличающегося по спектральному пропусканию от злемеита другой ветви. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Скворцов Г.Е. и др.Микроскопы, М., 1969, с. 394, 473. 2.Авторское свидетельство СССР 218473, кл. G 02 В 21/18, 1979, 3.Оптико-мехаиическая про1«лвленность. .1976, № 10, с. 14. 4.Авторское свидетельство СССР . 498591, кл. G 02 В 21/18, 1975 (прототип).

/

/

S i.

Аебаяветдь Продав бетбь Одщее пале зрения

и