Устройство для измерения трехмерных микрообъектов и изображений
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
СС803 СОБЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
С 03 Н 1/26
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
t IO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3575169/18-25 (22) 08.04,83 (46} 23,05,85. Бюл. У 19 (72) В,А. Гончаров, А.Ю. Зотов, В.Д. Лонгинов, В,Я, Меднедь, А.В, Попов, В,И. Рыбаченко и В,Д, Юрпалов (53) 722.99 (088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
М 824112, кл. С 03 Н1/04, 1979.
2. Н.Drevermann апа k eissler
The Holmesproj ect; Photonics applied
to nuclear physics, European
hybrid spectrometer worhsop on
1-olooraphó апс . гigh-reso ution
techiquFs CERN 82-01, 22 march 1982, (прототип) ° (54)(57} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ТРЕХМЕРНЫХ МИКРООБЪЕКТОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ, ВОССТАНОВЛЕННЬЖ С ГОЛОГРАММ, содержащее систему освещения с системой коллимирования света, размещенные на станине, на которой смонтированы также видеокамера, каретка продольного перемещения с
„„SU„„È1 ВЫ А установленными на ней кадронь м окном и лентопротяжным механизмом, каретка поперечного перемещения, на которой размещена каретка вертикальной координаты, причем нидеокамера расположена над кадровым окном, а каретки снабжены электроприводами и датчиками линейного перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, каретка вертикальной координаты ныполнена подвижной и сбалансированной противовесом, на каретке установлены выполненный в ниде поворотной турели с жесткой фиксацией механизм смены увеличений с набором объективов и передающая видеокамера, в систему освещения введены осветитель с источником некогерентного света, конденсор; и подвижное зеркало, а также оптический канал проецирования измерительного перекрестия на видеокамеру, смонтированный на каретке вертикальной коОрдинаты. ((! 686;:
Изобретение относится к голо гр Яфии, а точнее — к устройствам для восстановления с голограмм прост.-. ранственных иэображении с пос;(Я(сующим измерением геометрических паряметров восстановленгь(х об";:--ктс..-
Известно устройство п»пя но .-"-". новления с голограмм пространств(-::— ных изображений микрообъекто: (1,, ((Ъ содержа(((ее источник когерентного v3J. Экран выполнен н и "г(Р с((сте(»ь(, Tro(-.г(е-довательно устанонленнь(х л<ндко}сристаллических пленок „кажд=-я,= которых подключена к коммутято(тэу» Недостатками такого устройства являются: невозможность его ислопьзования для измерения коорди}I"-т микрообъекто высок Ого прострянс †.-Beí - НОГО РЯЗРЕШЕгП!»Я, ЯВЛЯ(С}(((ЯЯ((it РЕ = <".B.-т а т Ом p ei((e H pUT H 3 M p Ti » т-! ь но и мы в виде оптического узла прРПB(яpH-. тельного увеличения „используе(-(его IIpH ЗЯПИст((»ОЛ О р а(мт»((т(т(д(-тфф " (,!
Треки, оставленные элементяр >(((! частицами B cечении Об.-.." ü(K 1 - (50X100) ММ СОВрЕМЕННЬ(}С Пуз=(p B.С-.»НЬ»;; камер с ГОлогряфической энписькт информации, состоят из пуэырькoB 4! тт диаметром 5 мкм. дпя нэмерения T(ооп-динат которых требуется от" ет .ен.(я(т система с. дискретнОстью Ie более 1 мкм, Для ЛОлучения TGKot«I дтнс!(pP Т-: НОСТИ РЯССМЯТРИНЯЕMO УСТРОг(СТНО должно обеспечить преднарител. -,(О;УВЕЛИЧЕНИЕ ПРИ ЗаПИСИ ГОЛО -.Рафн тэс=кого объема в 1000 раз» что Оеат(ьно не:}ыполнимо из-за ограмнь(х размеров получаемой голограммы (,зО}(100)м : % НЕВОЭМОжНОСтЬ ИЗЯЕРЕНКЯ тРЕХ::тт}ОСтРанственкых кооРДингт микРОобъе}т"тон из-эа наличия только одной из-(ерительной системы по координеттР, перПЕНДИКУЛЯРНОй К ПЛОСКОСтгя ГОЛОГ! ;Я((- Ы НИЗКЯЯ пРОИЗВО: и (Р !тъ}т;-,С Ь И =,.-"-,Я ОтСУтСтВИЯ ВОЗМОжНОСти BBTOMI,Т«-НЯЦИИ ПРОЦЕССЯ МаССОВЬ}Х ИЗМЕ-:,Рннй ((ОО(в!(((тиат,. =(нгтОПР (=..т- -.к и . Рдлат ":-.(«Ис}((у янляетсн " строй" -.-:Н" ПЛП ИЗМЕРЕНИЯ ТРЕХ(-<РРНЫХ М}П(РС}O!" гв(Е}<ТОН . Иэп(бра;«Е."Ий. НОССТЯНОВ} ннньг(! (". BoJ(oгрн . 1 .", содержа}пРе Л " ".! P H}»TTI О .* Н Р Т ИТ Р. !» Г (И Г Р:". .j i К O i (((H =.—;;.-»Г . :;;:;.-(я Г;ттЧКЯ „раэ.-(ЕШЕНЬЫЕ:- Я Ста "ине, ня которой смонт((пстняв(тя}<жР н.(деок мРря, иэмР итеп нан карр (:кя П ГОД(Отт Ь}(С Га i!ePBMeU!eнин С т(С "ГН }(ОН— П(Р((}!тт(М НЯ НЕЙ К ЯДР ОНЬ(М ОКНОМ И BP H ;г--,: -ттг(жнт гт(M»ттгя н((и НMОМ нзттpр!» гp г(!— т НЯ O K BOP ÒÊ Я TiOTIPР ЕЧН ОГО ПЕР РМЕП!ЕНИН ... р;. <,"(!тая каретку н (THK> тть ной Koop} fT(! (<н B(пртт ттрг,i -.; т е тки (на 6 >«р г:,ь! :=. !» ЕК Рот(Р}(ПОДЯМ}(«(,TTÇ Т ЧИК Я (<И !!Ив (»iPÐBOI <} TIЕРРМЕ.ЦЕ. riR, ГОЛОГОНММЯ! 3Н-ЛИС iвпа = }IB ОУЛР i"!Oti фото --.ТЕОИЯ}тэ., » -,:-"Ннт(ННРТГН Н K BPOBOP KHO -;!epe(iie((j втек в! (НcтР, ° Kет;т}тт(рй ПГ -.. .(:, .)JIBHO1" ПРРЕ((ЕШЕ}! "«т. МРжл: "(- Р- НЯ »!) НТОР(т}М НЕР»<ЯЛОМ, ПРРЕ(тет((НЕТ С(! С-Иста т(-й -;;= T((IB т< ЯО Т-((т,» ТПЕТЬЕЙ к О О р,д и и р. т ь! () т ((О с и т Р (I ь н О н Р и О д н иж нь:"(г}бъектинон с те}}РкЯмерЯм(» КЯ ppтк т < IA6»i«p»! T «(} }>(тщ, c(Р,т! (" " Т "((Р (-»И -тедостятком тако(о устройст,я i !." .! i ri T C j< Н! О .: i(C(Ë, H (С Т B i C II O JT!» 3 i B C P 3((O(T T ОЬ((», Н e(KBTIН НЯ,,т( фо .: Окятодя пров. .(;p Jeт" я н(п;,л}(я гр В—ница дЕ}(тстг}(.,ТРЛЬНOÃO Изсг-:ОгжЕНИя И НРрки}(я г(Е3 (((Ij(T(И ЕЛЬ НО pißÑôÎÊóÑÈ pcBЯннЯя граница мнимого кзображения ч«О Вносит cу}((<}ственну}<} Ог(ио -:у т(р}-; нянедени:;:: нн т-.е(,, а также (тон -(ЗМР ЕС»НИИ Pe((PP}!}i Х 3 Н гт}< ОН» 1Е п(тс: ..Ei-Koì такого устройства являЕТСЯ И НЕНОЯМОжНОС "(т ИЗМЕРЕНИЙ СЛЕ<ц< н ядеp}I}ijK взаимодействий и ф(} О; "M«(л5(и =х иэ эя }(аличия сис Tcмь ! в<»кгэп МЕ(((ДУ НОСИТЕЛЕМ ИНфОР".Bt(HTK и }!.т!(еритель}ть(м 06T»eKT(riB(и, я ."як}(се H(3-зн невозможности полу-;ения достя".он((их унепиче ти}й. удовлетворяю(их Оязрешению
,:jepB(, и с}тсутствие спегияльно".о ос.BC ГИТЕЛЯ С ИСТПЧНИКОМ HЕКГ ГЕГ ИТ— ного светя с широким спе(tpnM, дяю(;(Р! ;: т;Сэ(i jy Op(.-;Нй дрт (.Их .:!,к "!
1116865 4 конденсор 15 и источник 16 света. R<..å три каретки снабжены 1!е:.ью изобретения является расшкренке функциональных возможностей устройстна путем совмещения измерений мккрообъектов, восстановленных с голограмм, к следов ядерных взякмоде1»сткий в фотоэмульскяхр я также повышен»е точности измерения цесса к"-,f".åðåíèk:. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве нля кзмеренкя мккрообъектов к изображений, нос с тянонленньх с голо грамм, содержащем систему освещения с системой коллимироняния света„ размещенные на станине, на которой !-монскроняны также каретка родольн го перемещения с устанонленньт на ней кадровым окном и лентопротяжвь:м механк-.:мом, кар тка поперечного переняв,ения 20 HB которой раям-.щена каретка вертикальной координаты, причем н:.геокамера расголоженя няд кадровым окном, а каретки снабжены электропркводами к датчиками линейного переме- 25 пения, каретка вертикальной координаты выполнена подвижной к сбалансирована противовесом ня каретке угтанонлены выполненный н виде поворотной турели с жесткой фиксацией механизм смены увеличения с набором объективов к передающяя видеокамера, в систему освещения введены осветитель с источником некогерентного света, конденсор, и подвижное зеркало, а также оптический канал прецкронанкя измерительного перекрестия на виДеокамеРУ, ckfoHTHPQRBkfffk If! на каретке вертикальной координаты, 35 На фкг, l изображена компононоч- 4О ная схема устройства: на фиг. 2 огткческяя схема„ на фкг. 3 — блок"схема управления одной измерительной кареткой, Устройс "B0 содержит станину М (см. фкг. 1) „. на которой смонтирова-. ны каретка 2 продоль oro перемещения с кадровым окном 3 к лентопротяжным механизмом 4, каретка 5 поперечного перемешения, а которой 51k размещена каретка 6 вертикальной координаты .. гроткновесом 7, На каретке 6 вертикальной координаты установлена видеокамера 8, механизм 9 смены увеличений с объекти- 5 нами, f!pGcтрянстненный фильтр 10, полупраэрачкос зеркало 11, объекткн 12, зеркале 13„ перекрестке 14„ к возможность автоматизации гро,. зпектропринодами 17 с датчиками 18 линейных перемещений. Валы двигателей электропринода механически связаны с преобразователями 19 угол-импульсы (фиг. 3) и статусными устройствамк 20, огряничивающими рабочие перемещения кареток и обнуляющими отсчетные системы. В станине 1 (фиг, 1) вмонтированы ксточнкк 21 монохроматического коге рентного света, устройство коллимиронания и пространственной фильтрации, состоящее иэ микрообъекти" на 22 (см,фиг,2), микродиафрагмы 23, объектива 24. системы зеркал 26, 27, 28; источник 29 некогерентного света, коллкматор 30.„ конденсатор 31. Устройство снабжено мини-ЭВИ 32, осуществляющей сбор и преднаритель ную обработку результатов измерений, контроль действия оператора к состояния узлов устройства, управление узлами устройства через усилители 33 мощности, Для диалога с программой мини-3BN в распоряжение оператора предоставлен. алфавитноцифровой дисплей с клавиатурой 34, дна шара управления, механически связанных с двумя преобраэователяи 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 фкльтр-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. Восстанонленное с голограммы изображение проецируется одним из объективов механизма 9 смены увеличений на фотокатод видеокамеры 8. В задней фокальной плоскости объектива устанонлен управляемый пространстненный фильтр !О, позноляющий выделить иэ восстановленного с голограммы действительного или мнимого изображения, характеризующегося высоким уровнем шумов, объекты, по размерам не превышающие заданные, от! 11686» фильтровывать царапины на пленке, убрать фон, уменьшить глубину резкости изображения. Измерительное перекрестие 14, освещаемое источником 16 света через конденсатор 15 5 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 широким спект. ром проходит коллиматор 30, зерка- 5 ло 28 и конденсатор 3!, заполняет апертуру одного из микрообъективов, расположенного на механизме 9 смены увеличения. След (трек) элементарных частиц, восстановленный с голо- 20 граммы, представляет собой цепочку пузырьков-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 ЗО на экране телевизора и к одновременному совмещению центра микрообъекта с изображением измерительного перекрестия. Этот процесс осуществляется линейньпч перемещением каре-. ток 2,5 и 6, соответственно продольного и поперечного перемещения и вертикальной координаты от электроприводов 17 а отсчеты координат производятся датчиками 18 линейных перемещений. Устройство работает в полуавтоматическом режиме с участием оператора, Оператор наблюдает на экране телевизора неподвижное иэображение перекрестия 14 и трека. Совмещение изображений перекрестия и точки трека на экране телевизора и наводка иа наилучшую резкость производится оператором при помощи шаров управления. При этом программа ми- @ ни-ЭВМ 32 воспринимает импульсные последовательности, поступающие с трех преобразователей угол-импульс 19. Процедура совмещения иэображений перекрестия и точек трека эаканчи- у вается нажатием определенной клавиши на клавиатуре 34 дисплея, означающим команду снятия отсчетов с датчиков 18 линейного перемещения и записи координат в память Мини-. ЭВК-32, После этого программа управления вычисляет по ранее измерен-. ным координатам то ек примерные координаты следующей точки, подлежащей измереняо„ и осуществляется автоматический вывод измерительных кареток в зону этой точки с последующим точным центрированием оператором, Работа производится с положительными значениями координат, поэта . му перед началом измерения выполняется операция автоматического оонуления отсчетной системы устройством 20, Перемотка носителя фильмовой информации лентопротяжным механизмом (П1М) производится как автоматически, на препнарительно известный кадр, так и оператором, с использованием того же шара управления, выступающего в качестве оргагана упрапления ГПМ, Переход с руч ного управления ЛПМ на автоматический производится оператором через клавиатуру дисплея с использованиеM ЭВМ, Изобретение позволяет осуществить восстановление изображений событий с голограмм, полученных с пузырьковых камер, используемьгх в качестве вершинных детекторов в гибридных установках для использования актов рождения и распада частиц с новым квантовым числом очарования,. Устройство позволяет производить трехкоординатные измерения изображечий событий, характеризующихся высоким пространственным разрешением, восстановленных с голограмм, и актов взаимодействий частиц в ядерных эмульсиях. Изображение решает задачу массовых измерений пространственных изображений за счет использования высокого уров я автоматизации и средств вычислительной техники. устройство позволяет производить обмер голоа грамм размером 50х 100 мм и пластинок ядерных эмульсий размером 100х100 мм, Единица измерения отсчетных систем каретск 1 мкм„ Устройства может использоваться для массовых измерений координат любых микрообъектов с размерами От долей лкм до нескольких микрОн, зафиксированных на голограммах и в тонких прозрачных средах, ! 116865 ir Фиг 1 )116865 Тираж 448 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород„ ул. Проектная,4 Редактор Л. Письман г Заказ 2896/5 Составитель Ю, Краснопольский Техред А.Бабинец Корректор О. Луговая
