"устройство автоматической наводки на резкость системы "объектив микроскопа - объект"

 

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано, для автоблокировки в микроскопах . Сущность изобретения: устройство содержит объектив микроскопа, столик с образцом , оптическую систему, оптически связанную с образцом, блок формирования управляющего напряжения, соединенный с приводом столика. Новым в устройстве является то, что оптическая система выполнена в виде интерферометра перемещения без переноса спектра сигнала, выходы которого соединены с входами блока формирования управляющего напряжения, который содержит последовательно соединенные нормирующий преобразователь, ключ задания фокуса, реверсивный счетчик, схему сравнения и схему управления приводом. Кроме того, нормирующий преобразователь содержит два усилителя, выходы которых соединены с входами формирователей прямоугольных импульсов, выходы которых в свою очередь соединены с входами формирователя счетных импульсов и определения направления смещения фокуса обьектива. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850496/10 (22) 26.07.90 (46) 07.07.93. Бюл. М 25

{71) Специальное конструкторское, бюро микроэлектроники и вычислительной техники АК СССР (72) Е.Ф.Зайцев (56) Заявка Японии М 57-53923, кл. G 02 В .

7/11, 1982. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАВОДКИ НА РЕЗКОСТЬ СИСТЕМЫ ОБЪЕКТИВ МИКРОСКОПА — ОБЪЕКТ (57) Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано.для автоблокировки в микроскопах, Сущность изобретения: устройство содержит объектив микроскопа, столик с образцом, оптическую систему, оптически связанную с образцом, блок формирования

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано для автофокусировки в микроскопах.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона фокусировки.

Ка фиг. 1 представлена блок-схема устройства автофокусировки; на фиг, 2 — оптическая система; на фиг. 3 - блок-схема нормирующего преобразователя.

Устройство автофокусировки (фиг.1) содержит объектив 1 микроскопа. столик 2 с образцом 3, оптическую систему 4, оптически связанную с образцом 3 и выполненную в виде интерферометра перемещения без переноса спектра сигнала, блок 5 формирования управляющего напряжения, содержа„„5U „„1826007 А1 (я)ю G 01 M 11/00; G 01 В 9/02 управляющего напряжения, соединенный с приводом столика. Новым в устройстве является то, что оптическая система выполнена в виде интерферометра перемещения без переноса спектра сигнала, выходы которого соединены с входами блока формирования управляющего напряжения, который содержит последовательно соединенные нормирующий преобразователь, ключ задания фокуса, реверсивный счетчик, схему сравнения и схему управления приводом.

Кроме того, нормирующий преобразователь содержит два усилителя, выходы которых соединены с входами формирователей прямоугольных импульсов, выходы которых в свою очередь соединены с входами формирователя счетных импульсов и определения направления смещения фокуса объектива. 1 э.п. ф-лы, 3 ил. щий последовательно соединенные нормирующий преобразователь 6, ключ 7 задания фокуса, реверсивный счетчик 8, схему 9 2 сравнения и схему 10 управления приводом

11 столика 2.

Оптическая система (фиг,2), .выполненная в виде интерферометра без переноса спектра сигнала, содержит оптически связанные лазер 12,. светоделительный кубик 0

13, две фазовые пластинки 14 и 15, уголко- C) вый отражатель 16, зеркало 17, светодели- С) тельный кубик 18, поляроиды 19 и 20, фотоприемники 21 и 22, зеркало 23.

Нормирующий преобразовател ь (фиг.3), содержит усилители 24 и 25, выходы котоеюй рых соединены с входами формирователей

26 и 27 прямоугольных импульсов, выходы которых соединены с входами формирова1826007 теля 28 счетных импульсов и определения направления смещения фокуса объектива.

Способ и работа устройства осуществляются следующим образом.

Фокус объектива (фиг.1) инфракрасного (ИК) микроскопа (не показан) совмещают с выбранной плоскостью автофокусировки, параллельной поверхности образца 3. Это достигается путем перемещения по оси столика 2 или объектива 1. Выбор плоскости автофокусировки производится, например, визуально по неоднородности поверхности образца 3 или по неоднородностям его внутренней структуры. Затем облучают поверхность образца 3 информационным лучом, "5 генерируемым лазером 12 (фиг.2). Принятие фазы луча, отраженного от поверхности образца 3 эа исходную, осуществляется путем установления связи между фазой и содержимым реверсивного счетчика 8 посредст- 20 вом оптической системы 4 (фиг.13, выполненной в виде интерферометра перемещения без переноса спектра сигнала, нормирующего преобразователя 6 и ключа

7 задания фокуса. Для этого на управляю- 25 щий вход ключа 7 задания фокуса подают управляющий сигнал, в результате чего ключ 7 выбора. фокуса коммутирует выходы нормирующего преобразователя 6 и соответствующие входы реверсивного счетчика 30

8. При этом в реверсивный счетчик 8и схему

9 сравнения предварительно записаны числа, соответствующие половине объема реверсивного счетчика 8. Преобразование изменения фазы отраженного от поверхно- 35 . сти образца 3 информационного луча при дефокусировке объектива 1 микроскопа в первую или вторую последовательности электрических импульсов, в зависимости от направления дефокусировки объектива 1 40 микроскопа, осуществляют посредством оптической системы 4 и нормирующего преобразователя 6. Для этого исходный луч, генерируемый лазером 12, делится в светодалительном кубике 13 на опорный и инфор- 45 мационный лучи. Информационный луч, пройдя фазовую пластинку 14, направляется на поверхность образца 3 посредством зеркала 17. Отраженный от поверхности образца 3 и зеркала 23, расположенного пер- 50, пендикулярно оптической оси информационного луча, направляется светоделительным кубиком 18 в светоделительный кубик 13, где на его внутренней грани разделяется на два взаимно. перпендику- 55 лярных луча. Опорный луч, пройдя фазовую пластинку 15, направляется уголковым .отражателем 16 в светоделительный кубик 13, где он также разделяется на два взаимно перпендикулярных луча, совпадающих с лучами, полученными при делении отраженного информационного луча. Пройдя поляроиды 19 и 20, полученные таким образом лучи рекомбинируют. Фотоприемники 21 и

22 преобразуют интенсивности падающего на них света в электрические синусоидальные сигналы; Введение фазовых пластин 14 и 15 и поляроидов 19 и 20 необходимо для

mro, чтобы получить интерферирующие лучи, разность фаэ между изменениями интенсивностей которых составляет 90, причем фаза интенсивности одного интерферирую- . щего луча будет опережать или отставать от фазы интенсивности другого интерферирующего луча, в зависимости от направления смещения фокуса объектива I микроскопа по оси..Это свойство используется для определения направления смещения фокуса объектива 1 микроскопа. Далее синусоидальные сигналы с фотоприемников 21 и 22 поступают на усилители 24 и 25 нормирующего преобразователя 6 (фиг.3), которые усиливают их до необходимых для работы формирователей 26 и 27 и рямоугольных импульсов напряжения. Прямоугольные импульсы, полученные на выходах формирователей 26 и 27, поступают на первый и второй входы формирователя 28 счетных импульсов и определения направления смещения фокуса объектива 1 микроскопа по оси, который формирует последовательность счетных импульсов напряжения через каждые n / 4 изменения фазы отраженного информационного луча. 3а счет этого разрешающая способность автофокусирующего устройства повышается до А/8, гдето- длина волны лазера 12. Счетные импульсы появляются на первом или на. втором выходе формирователя 28, в зависимости отсоотношения фаз интерферирующих лучей, Счетные импульсы через ключ 7 выбора фокуса поступают на первый или второй входы реверсивного счетчика 8, который суммирует число импульсов, поступивших на первый, вход или вычитает число импул ьсов,поступивших на второй вход из числа предварительно записанного в нем и соответствующего положению фокуса объектива 1 в плоскости автофокусировки. Определение направления и степени дефокусировки осуществляется посредством схемы 9 сравнения. Полученное в результате сложения или вычитания число, представленное в двоичном коде, поступает на схему 9 сравнения. Схема 9 с записанным в ней числом сравнивает полученное. В случае, если число, пришедшее с реверсивного счетчика 8,больше числа, записанного в схеме

9 сравнения, что соответствует положительной разности количества импульсов в после1826007 довательностях, то на ее первом выходе формируется напряжение высокого уровня. (логическая единица), которое поступает на первый вход схемы 10 управления приводом 11 столика 2. При этом привод 11 пере- 5 мещает столик 2 в сторону уменьшения дефокусировки и содержимое реверсивного счетчика 8 будет уменьшаться, пока не сравняется с числом, заданным в схеме 9 сравнения, что будет соответствовать нулевой 10 разности количества счетных импульсов в последовательностях. При этом на обеих ее выходах появятся нулевые потенциалы (логические нули). Привод 11 прекратит смещение столика 2, а фокус объектива 1 будет 15 находиться в выбранной плоскости автофокусировки. В случае. если число, пришедшее с реверсивного счетчика 8 меньше числа, записанного в схеме 9 сравнения, что соответствует отрицательной разности ко- 20 личества счетных импульсов в последова.тельностях, тогда напряжение высокого уровня появится на втором выходе схемы 9 сравнения. Это напряжение поступит на второй вход схемы 10 управления приводом 25 столика 2, привод 11 отработает в сторону уменьшения дефакусировки. При этом содержимое реверсивного счетчика 8 будет увеличиваться, пока не сравняется с числом, заданным в схеме 9 сравнения. 30

Формула изобретения

1. Устройства автоматической наводки на резкость системы объектив микроскопа— объект, содержащее столик для установки объекта с приводом, оптическую систему контроля положения объекта и блок формирования управляющего напряжения, подключенный к приводу столика, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона фокусировки, оптическая система контроля положения выполнена в виде интерферометра перемещения без переноса спектра сигнала с фотоприемниками на выходе его, соединенными с входами блока формирования управляющего напряжения, который содержит последовательно соединенные нормирующий преобразователь, ключ задания фокуса, реверсивный счетчик, схему сравнения и схему управления приводом.

2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что нормирующий преобразователь выполнен в виде двух усилителей, выходы которых соединены с входами формирователей прямоугольных импульсов, выходы которых соединены с входами формирова- теля счетных импульсов и определения направления смещения фокуса объектива, 1826007

Составитель Е.Зайцев

Редактор С.Кулакова Техрзд M,Moðãåíòàë . Корректор B.Ïåòðàø

Заказ 2316 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва Ж-35, Ра шская наб. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101