Патенты автора Мачихин Александр Сергеевич (RU)
Изобретение относится к технологиям неразрушающего контроля, а именно измерительной эндоскопии, и может быть использовано для получения и анализа трехмерного пространственного распределения деформаций поверхности труднодоступных объектов. Заявленный способ получения трехмерного пространственного распределения деформаций поверхности труднодоступных объектов заключается в освещении исследуемой поверхности излучением, распространяющимся от дистального конца эндоскопического зонда, формировании из отраженного и рассеянного исследуемой поверхностью излучения последовательности изображений в заданные моменты времени на матричном приемнике. Перед проведением исследования поверхности проводят предварительную геометрическую калибровку стереоскопической оптической системы, используют эндоскопический зонд со встроенной стереоскопической оптической системой, расположенной на его дистальном конце, с помощью которой формируют и последовательно регистрируют пары изображений исследуемой поверхности, полученные с различных ракурсов, вычисляют на основе совместной обработки пар изображений трехмерное изображение поверхности в заданный момент времени и, обрабатывая последовательность таких пар изображений с использованием данных предварительной геометрической калибровки стереоскопической оптической системы, проводят измерение и анализ трехмерного пространственного распределения деформаций исследуемой поверхности. Технический результат - возможность выявления распределения деформаций поверхности труднодоступного объекта сложной формы. 1 ил.
Изобретение относится к технологиям автоматического воспроизведения (репродукции) излучения требуемого цвета. Заявленный способ состоит в формировании коллимированного пучка широкополосного электромагнитного излучения видимого диапазона известного спектрального состава, выделении из него нескольких спектральных интервалов, число и положения которых и коэффициент пропускания для которых обеспечивают заданные цветовые координаты, пространственном совмещении отфильтрованных пучков и их одновременной регистрации одним цветным приемником излучения. Многооконная спектральная фильтрация осуществляется с помощью АО фильтра, работающего в полихроматическом режиме за счет одновременного возбуждения нескольких акустических волн, параметры (количество, частоты и амплитуды) которых определяют число и положения выделяемых спектральных каналов и коэффициент пропускания в них. Приемником излучения может быть глаз наблюдателя или цветная (RGB) матрица. Технический результат - возможность быстрой, высокоточной и автоматической репродукции цвета по заданным в цветовом пространстве координатам в пределах всего цветового пространства CIE 1931 с использованием одного широкополосного источника излучения без механического или спектрального сканирования. 1 ил.
Изобретение относится к области спектральных измерений и касается способа получения пространственно-спектральных характеристик оптического излучения со спектральным сканированием. Способ заключается в формировании коллимированного светового пучка, его спектральной фильтрации посредством акустооптической дифракции на ультразвуковой волне и регистрации двумерных спектральных изображений. Спектральные изображения регистрируют при разных частотах ультразвуковой волны и сводят в трехмерный массив пространственно-спектральных данных. Кроме того, при осуществлении способа производят предварительную регистрацию серии диагностических изображений пространственно однородного оптического шаблона при различных длинах волн монохроматического излучения и различных ультразвуковых частотах. По диагностическим изображениям определяют зависимости отфильтрованной длины волны света от частоты ультразвука в каждой точке углового поля и корректируют сформированный трехмерный массив пространственно-спектральных данных с использованием этих зависимостей. Технический результат заключается в получении неискаженных пространственно-спектральных характеристик оптического излучения в более широком угловом поле и с высоким спектральным разрешением. 2 ил.
Изобретение относится к медицине. Способ ультразвуковых исследований живых биологических объектов, заключающийся в излучении ультразвуковых волн в объект с помощью ультразвукового преобразователя, возбуждаемого генератором электрического сигнала периодически при различных положениях ультразвукового преобразователя относительно объекта, задаваемых с помощью механического сканера, приеме рассеянных объектом ультразвуковых волн с помощью ультразвукового преобразователя и преобразовании их в электрический сигнал, усилении, фильтрации и аналого-цифровом преобразовании принятого сигнала, повторении указанных процедур излучения и приема ультразвуковых волн при различных положениях преобразователя относительно объекта, освещении исследуемого объекта, формировании и цифровой регистрации последовательности оптических изображений объекта посредством оптического микроскопа с видеокамерой; сохранении полученных оптических изображений и ультразвуковых данных. При этом на основе анализа оптического изображения объекта осуществляется определение моментов времени, в которые интенсивность оптического сигнала достигает заданного порога. В данные моменты времени для каждого положения ультразвукового преобразователя относительно объекта синхронно инициализируется сбор ультразвуковых данных. Применение данного изобретения позволит осуществлять исследования и визуализацию повторяющихся быстропротекающих процессов в живых организмах с помощью высокочастотных ультразвуковых устройств и синхронного формирования оптических и ультразвуковых изображений объекта и изменений в нем. 2 ил.
МЕТОД ОДНОКАДРОВОЙ РЕГИСТРАЦИИ НЕСКОЛЬКИХ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЦИФРОВЫХ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ // 2758151
Изобретение относится к технологиям оптической цифровой голографии и предназначено для регистрации спектральных цифровых голографических изображений. Способ регистрации фазовых изображений микрообъектов в произвольных узких спектральных интервалах состоит в формировании коллимированного светового пучка широкополосного излучения, выделении из него совокупности нескольких длин волн с использованием акустооптического фильтра-полихроматора, направлении отфильтрованного излучения на вход двухлучевого интерферометра, в одном из каналов которого располагается исследуемый объект, сведении волновых фронтов из объектного и опорного плеч интерферометра, регистрации интерференции этих фронтов монохромным матричным приемником излучения. При этом интегральные интенсивности окон пропускания акустооптического фильтра и их положения по частоте подбираются так, что фурье-образы интерферограмм, сформированных излучением из различных спектральных окон пропускания, близки по интенсивности и разнесены по положению в фурье-плоскости так, что могут быть выделены по отдельности. Путем цифровой обработки каждой из них вычисляют пространственное распределение фазовой задержки, вносимой исследуемым объектом, и, как следствие, спектральную зависимость этой величины в каждой точке объекта. Техническим результатом изобретения является повышение скорости сбора данных и снижение погрешности восстановления амплитудно-фазовой структуры исследуемых объектов за счет совместной обработки нескольких спектральных голограмм. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технологиям цифровой голографии и предназначено для измерения пространственного распределения фазовой задержки, вносимой исследуемым объектом в световую волну, путем формирования двух интерферирующих световых пучков из одного светового пучка, отразившегося от исследуемого объекта или прошедшего сквозь него. Технический результат заключается в обеспечении возможности настройки угла сведения интерферирующих пучков, регистрации топографических изображений объекта в произвольных узких спектральных интервалах, возможности регистрации спектрального и спектрального интерференционного изображений одного и того же участка объекта. Способ регистрации голографических изображений объектов состоит в том, что исследуемый объект освещают узкополосным линейно поляризованным излучением; из излучения, отраженного и рассеянного исследуемым объектом, формируют световой пучок, переносящий его оптическое изображение; с помощью зеркального треугольного отражателя осуществляют пространственное деление этого пучка на два, один из которых пространственно фильтруют с помощью точечной диафрагмы; с помощью плоских зеркал направляют разделенные пучки по идентичным путям и сводят их на матричном приемнике излучения; регистрируют образованное сведенными вместе пучками голографическое изображение матричным приемником излучения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ПАРЫ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ С ПЕРЕСТРОЙКОЙ ПО СПЕКТРУ // 2721170
Изобретение относится к области стереоскопии, а именно к способам получения и регистрации спектральных стереоизображений объектов. Техническим результатом изобретения является использование одного акустооптического (АО) кристалла малых массы и габаритов, исключение или упрощение формирующей оптической системы, решение проблемы взаимной синхронизации каналов. Сущность изобретения заключается в использовании способа одновременной спектральной фильтрации пары параллельно распространяющихся световых пучков с перестройкой по спектру, заключающийся в линейной поляризации этих пучков, пропускании их через АО кристалл, в котором возбуждена акустическая волна постоянной частоты, обеспечивающая эффективную брэгговскую дифракцию заданной спектральной компоненты, пропускании их через выходной поляризатор, скрещенный с входным, и параллельном распространении после фильтрации. При этом один из пучков до АО кристалла пропускают через трехгранную призму из материала АО кристалла, углы которых таковы, что этот пучок эффективно дифрагирует в АО кристалле, а после АО кристалла этот пучок пропускают через трехгранную призму из материала АО кристалла, углы которой таковы, что этот пучок после призмы распространяется параллельно со вторым пучком. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа бесконтактного измерения пространственного распределения температуры и излучательной способности объектов без сканирования. Способ заключается в формировании светового пучка широкополосного излучения, идущего от объекта, фокусировке излучения и формировании изображения объекта, регистрации изображения объекта матричным приемником излучения и цифровой обработке изображения. Разделение светового пучка осуществляется с помощью линзового растра, установленного между оптической системой и матричным приемником излучения и состоящего из заданного числа линз, фокусирующих изображения на матричном приемнике излучения. Регистрация пространственно разнесенных спектральных изображений объекта выполняется установленным перед матричным приемником излучения растром, состоящим из светофильтров, число и положение которых соответствует числу и положению линз в линзовом растре. Кривые пропускания светофильтров соответствуют заданным положениям спектральных каналов. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения распределения температуры и излучательной способности по поверхности объектов без механического или спектрального сканирования. 1 ил.
Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в лазерных оптико-электронных приборах, где возникает необходимость плавного изменения длины фокусировки бесселева пучка 0-го порядка при сохранении постоянным его диаметра ядра. Техническим результатом решения является обеспечение плавного изменения длины фокусировки бесселева пучка 0-го порядка на основе лазерной вариосистемы. Сущность изобретения заключается в использовании лазера, формирующего гауссов пучок, и лазерной вариосистемы из двух линз и аксикона, в которой по нелинейному закону осуществляют изменение продольного положения и фокусного расстояния первой линзы, вторую неподвижную линзу с постоянным фокусным расстоянием устанавливают на фокусном расстоянии от перетяжки пучка после первой линзы, а аксикон - в задней фокальной плоскости второй линзы. На выходе лазерной вариосистемы формируется бесселев пучок 0-го порядка с постоянным диаметром ядра и изменяемой длиной фокусировки за счет согласованного перемещения и изменения фокусного расстояния первой линзы. Закон изменения параметров лазерной вариосистемы учитывает выражения лазерной оптики, описывающие формирование оптическими элементами и системами гауссова пучка и бесселева пучка 0-го порядка. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к технологиям дистанционного измерения пространственного распределения температуры и излучательной способности по поверхности объектов. Заявлен способ бесконтактного измерения пространственного распределения температуры и излучательной способности объекта, в котором формируют световой пучок широкополосного излучения, идущего от объекта, осуществляют спектральную фильтрацию этого пучка акустооптическим фильтром, фокусируют отфильтрованное излучение и формируют изображение объекта, регистрируют изображение объекта матричным приемником излучения, осуществляют цифровую обработку изображения. При этом на матричном приемнике излучения устанавливают мозаичный растр, состоящий из заданного числа различных светофильтров, выделяют одновременно спектральные каналы, число и максимумы которых соответствуют полосам пропускания спектральных светофильтров мозаичного растра, посредством акустооптического фильтра, работающего в k-частотном режиме, где k – число полос пропускания спектральных светофильтров мозаичного растра. Технический результат – возможность одновременной регистрации множества цифровых изображений в узких спектральных интервалах в пределах широкого диапазона длин волны электромагнитного излучения. 1 ил.
Изобретение относится к технологиям цифровой голографии, а именно количественной фазовой микроскопии, и предназначено для измерения спектральной зависимости пространственного распределения фазовой задержки, вносимой оптически прозрачным объектом в световую волну. Технический результат заключается в возможности одновременной регистрации множества цифровых голографических изображений в узких спектральных интервалах в пределах широкого диапазона без спектральной перестройки. Способ регистрации мультиспектрального цифрового голографического изображения заключается в: формировании коллимированного светового пучка широкополосного излучения, его спектральной фильтрации акустооптическим фильтром, работающем в полихроматическом режиме, с одновременной линейной поляризацией, пропускании его через двухлучевой интерферометр, в одном из плеч которого располагается анализируемый объект, сведении волновых фронтов из плеч интерферометра с образованием интерференционной картины, регистрации интерференционной картины матричным приемником излучения, с установленным мозаичным растром. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в приборостроении, медицине и других областях науки и техники, где возникает необходимость непрерывного и плавного изменения положения перетяжки лазерного гауссова пучка при обеспечении постоянства ее диаметра. Техническим результатом изобретения является разработка способа для плавного продольного перемещения перетяжки гауссова пучка постоянного диаметра на основе лазерной оптической вариосистемы с изменяющими оптическую силу линзами без использования подвижных компонентов. Сущность изобретения заключается в использовании лазерной оптической системы из двух неподвижных линз, фокусное расстояние которых изменяется по нелинейному закону, при котором обеспечивается плавное изменение положения перетяжки лазерного гауссова пучка при постоянстве ее диаметра. Закон изменения фокусных расстояний компонентов учитывает отличительные свойства лазерного излучения от некогерентного гомоцентрического излучения и выражений лазерной оптики, описывающие преобразование гауссова пучка оптическими элементами и системами. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к технологиям получения топографической карты поверхности интерференционным методом и позволяет контролировать форму выпуклой сферической (СП) или асферической (АП) поверхностей. Технический результат - возможность получения топографической карты выпуклых СП или АП оптических деталей. Монохроматический пучок параллельных лучей направляют на контролируемую выпуклую поверхность так, что часть пучка отражается от контролируемой поверхности, образуя объектный пучок, а часть - проходит мимо, и образует опорный пучок, который, взаимодействуя с объектным пучком, образует интерферограмму в виде системы дуг, позволяющих однозначно определить форму контролируемой поверхности. Ось симметрии контролируемой СП или АП ориентируется перпендикулярно направлению распространения параллельного пучка лучей, что дает возможность контролировать выпуклые поверхности большого диаметра без применения оптических деталей, размеры которых превышают размеры контролируемых поверхностей. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технологиям визуально-измерительного контроля. Способ повышения точности геометрических измерений, проводимых с помощью стереоскопического устройства на основе призменно-линзовой оптической системы, включает предварительную калибровку устройства на основе совместной обработки набора изображений тест-объекта, зарегистрированных при различных положениях тест-объекта относительно оптической системы, и вычисление калибровочных параметров математической модели оптической системы и матричного приемника излучения, регистрацию изображения исследуемого объекта и обработку этого изображения, вычисление координат точек поверхности исследуемого объекта в трехмерном пространстве и расчет геометрических параметров исследуемого объекта с использованием калибровочных параметров. Калибровку устройства осуществляют совместно по нескольким наборам изображений тест-объекта, полученных в узких с шириной по уровню половины максимума менее 1/10 ширины рабочего спектрального диапазона устройства диапазонах длин волн в пределах рабочего спектрального диапазона устройства. Изображение исследуемого объекта регистрируют в узком диапазоне длин волн в пределах рабочего спектрального диапазона устройства. По вычисленным значениям калибровочных параметров, соответствующим узким спектральным интервалам, осуществляют расчет приведенных калибровочных параметров, соответствующих диапазону, в котором зарегистрировано изображение исследуемого объекта, с помощью интерполяции спектрально-зависимых калибровочных параметров. Техническим результатом является повышение эффективности применения призменно-линзовых систем за счет увеличения контраста регистрируемых изображений в узких спектральных интервалах и снижения систематической погрешности измерений геометрических параметров объектов, вызванной неоптимальными методами калибровки. 2 ил.
ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР ОБЩЕГО ПУТИ // 2673784
Устройство предназначено для регистрации пространственного распределения фазовой задержки, вносимой оптически прозрачным микрообъектом, и измерению его характеристик. Устройство состоит из оптически связанных и расположенных последовательно первого оптического компонента, фокусирующего излучение, несущее изображение объекта, пространственного фильтра, второго оптического компонента, формирующего коллимированные объектный и опорный пучок, и матричного приемника излучения. Первый компонент состоит из двух линзовых элементов, меньший из которых располагается в отверстии, выполненном в большем элементе на расстоянии от его центра, превышающем диаметр отверстия, и в таком положении, что их задние фокальные плоскости совмещены. Второй компонент расположен на оптической оси меньшего из линзовых элементов в области перекрытия пучков, а его передняя фокальная плоскость совмещена с задней фокальной плоскостью указанного линзового элемента. Технический результат - выравнивание интенсивности в опорном и объектном каналах, повышение спектрального разрешения, упрощение конструкции и юстировки устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технологиям визуально-измерительного контроля (ВИК), позволяющим по зарегистрированным изображениям обнаружить искомые элементы поверхности контролируемых объектов в труднодоступных внутренних полостях различных технических устройств и сооружений и измерить геометрические характеристики этих элементов. Техническим результатом изобретения является повышение объективности контроля за счет снижения погрешности измерений площадей участков поверхности сложной формы триангуляционными методами. Технический результат достигается за счет того, что в стереоскопическом методе измерений площади участков поверхности внутренних полостей объектов известной формы, заключающемся в контролируемом перемещении системы регистрации изображений относительно базовой поверхности объекта, записи в цифровом виде нескольких изображений поверхности объекта с различных ракурсов при помощи системы регистрации, сопоставлении синхронно записанных изображений, обнаружении на них искомых участков поверхности и выделении границ этих участков в виде последовательности граничных точек на замкнутой кривой, определении положения пространственного образа граничных точек и вычислении путем триангуляции площади поверхности, натянутой на пространственный образ границы, одновременно с записью изображений осуществляют измерение положения и ориентации системы регистрации относительно базовой поверхности объекта, задают множество опорных точек изображения внутри границы, плотность расположения которых определяется требуемой точностью измерений, определяют положение их пространственных образов с учетом их расположения на поверхности, имеющей локальную форму объекта, вычисляют путем триангуляции площадь выделенного участка этой поверхности с использованием как точек на границе, так и дополнительно заданных точек. 1 ил.
Способ заключается в том, что объект освещают широкополосным светом, формируют пучок излучения, переносящий изображение объекта, делят его на два идентичных пучка, один из которых пространственно фильтруют, формируя волну с известной формой волнового фронта, совмещают направления распространения волновых фронтов, осуществляют спектральную фильтрацию этих пучков и регистрируют двумерное спектральное интерференционное изображение. Повторяют эту процедуру для всех необходимых спектральных компонент и обрабатывают спектральные интерференционные изображения методами цифровой голографии или оптической когерентной томографии, получая пространственное распределение амплитудно-фазовых характеристик объекта. Устройство состоит из входной оптической системы, двухлучевого интерферометра Майкельсона, содержащего светоделитель и плоские зеркала в идентичных опорном и объектном плечах, промежуточной оптической системы, перестраиваемого монохроматора изображений и матричного приемника излучения. Излучение фокусируется в опорном и объектном плечах на плоских зеркалах, при этом в плоскости фокусировки в опорном плече установлена точечная диафрагма. Технический результат - возможность регистрации интерференционных изображений в узких спектральных интервалах, снижение чувствительности к внешним засветкам и повышение стабильности работы. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к технологиям количественной фазовой микроскопии и предназначено для измерения пространственного распределения фазовой задержки, вносимой прозрачным микрообъектом, в произвольных узких спектральных интервалах. Способ заключается в том, что прошедшее через микрообъект коллимированное широкополосное оптическое излучение фильтруется и поляризуется с помощью перестраиваемого монохроматора и поляризатора, и затем делится на два идентичных пучка, которые сводятся под углом и направляются на вход 4f-системы, в которой в плоскости промежуточного изображения осуществляется пространственная фильтрация одного из них с выделением в нем узконаправленного излучения в виде плоской волны, далее регистрируется картина их интерференции матричным приемником излучения. Процедура повторяется для всех требуемых спектральных компонент. Технический результат – возможность получения изображений фазовых микрообъектов в произвольных узких спектральных интервалах, упрощение конструкции, уменьшение габаритов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Способ получения спектральных цифровых голографических изображений, реализуемый устройством, заключается в формировании коллимированного широкополосного светового пучка, его селективной дифракции в акустооптическом фильтре, делении его на два пучка, пропускании одного из них через исследуемый объект. Далее производят сведение двух пучков в один с совмещением направления распространения волновых фронтов. Обеспечивают селективную дифракцию светового излучения во втором акустооптическом фильтре и регистрацию дифрагированного пучка матричным приемником излучения. Технический результат заключается в обеспечении множества узких спектральных полос регистрации с использованием всего одного широкополосного источника света, устранении пространственно-спектральных искажений изображений для их прецизионного пространственного совмещения, снижении чувствительности к внешним засветкам, повышении стабильности работы прибора и повышении спектрального контраста. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
АКУСТООПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЙ С ПЕРЕСТРОЙКОЙ ПО СПЕКТРУ // 2578372
Изобретение относится к области стереоскопии, в частности к получению и регистрации спектральных стереоизображений предметов, объектов. На входе устройства установлена двухапертурная диафрагма, формирующая два световых пучка, выходящих из объекта под разными углами. Входной объектив направляется на входные взаимно-ортогонально ориентированные поляризаторы, за которым установлена акустооптическая ячейка (АО). Благодаря выбору углов падения света на решетку и ориентации последней относительно осей кристалла АО ячейки селективно дифрагированные пучки распространяются параллельно, а недифрагированные пучки задерживаются выходной диафрагмой. Технический результат - обеспечение идентичности двух стереоскопических каналов, уменьшение количества акустооптических ячеек и поляризаторов, обеспечение взаимной синхронизации каналов, уменьшение массы и габаритов, снижение требований к элементам устройства и упрощение его изготовления и юстировки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Способ получения оптических трёхмерных и спектральных изображений микрообъектов включает в себя коллимирование широкополосного оптического излучения источника, разделение на два пучка - референтный и объектный, формирование интерференционной картины за счёт сведения указанных пучков, регистрация её матричным приемником. Дополнительно проводят фильтрацию перестраиваемым спектральным акустооптическим монохроматором. Регистрацию узкополосного спектрального изображения объекта производят при блокировке референтного пучка съемным непрозрачным поглотителем. Технический результат заключается в возможности реализации режима оптической когерентной томографии полного поля и режима регистрации спектральных изображений в произвольных спектральных интервалах. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
