Патент на изобретение №2162616
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЛАЗЕРНЫЙ ПРОЕКЦИОННЫЙ МИКРОСКОП
(57) Реферат: Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к лазерным проекционным системам, и может быть использовано для неразрушающего контроля больших интегральных схем, процессов обработки материалов концентрированными потоками энергии в промышленности, исследования микрообъектов в медицине и биологии. Лазерный проекционный микроскоп содержит установленные соосно лазерный усилитель, объектив, телевизионную камеру, сопряженную с компьютером, на приемном устройстве которой при помощи системы формирования изображения формируется изображение наблюдаемого объекта. Система формирования изображения лазерного проекционного микроскопа выполнена трехлинзовой. Первая и вторая линзы жестко зафиксированы относительно друг друга так, что задний фокус первой линзы совмещен с передним фокусом второй линзы, третья линза жестко закреплена относительно приемного устройства системы регистрации изображения, расстояние от наблюдаемого объекта до первой линзы l1 выбрано из условия l1 > (f1 + f2)  f1 / f2, где f1 и f2 – фокусные расстояния первой и второй линзы соответственно. При перемещении объекта наблюдения вдоль оптической оси изображение объекта наблюдения после второй линзы сдвинется и изменится расстояние от него до третьей линзы. Перемещением системы первой и второй линз относительно третьей линзы расстояние приводится в исходное состояние, а значит, размер изображения наблюдаемого объекта на приемном устройстве телекамеры также приводится в исходный. Необходимое перемещение системы первой и второй линз строго пропорционально перемещению объекта наблюдения с коэффициентом пропорциональности: K = (f1 / f2) / [1 – (f1 / f2)] . Технический результат – сохранение неизменным размера изображения наблюдаемого объекта на приемном устройстве при измерении его положения вдоль оптической оси и как следствие увеличение точности контроля. 2 ил.
Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к лазерным проекционным системам, и может быть использовано для неразрушающего контроля больших интегральных схем, процессов обработки различных материалов концентрированными потоками энергии в промышленности, исследования микрообъектов в медицине и биологии. Известно устройство для лазерной обработки объектов с визуальным контролем на просвет [1], содержащее расположенные последовательно вдоль оптической оси экран, лазерный усилитель, два объектива и отражатель. Известно также устройство для регистрации и наблюдения объектов [2], содержащее элемент размещения объекта, фокусирующую оптическую систему, сверхизлучающую лазерную среду, зеркало обратной связи, светоделительный элемент, четвертьволновую пластину и регистратор. Недостатком данных устройств является отсутствие простой и удобной системы формирования изображения, позволяющей сохранять размер изображения объекта наблюдения неизменным при изменении его положения. Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для осуществления обработки, регистрации и наблюдения объектов с помощью сверхизлучающей лазерной среды [3] , содержащее сверхизлучающую лазерную среду, с одной стороны от которой вдоль оптической оси установлены фокусирующая оптическая система и объект, а с другой стороны от сверхизлучающей лазерной среды установлены светоделительный элемент, отражающий элемент и регистрирующая среда. Излучение сверхизлучающей лазерной среды направляют через фокусирующую оптическую систему на объект и после отражения от него с помощью фокусирующей оптической системы возвращают в сверхизлучающую лазерную среду, где оно усиливается и затем попадает на светоделительный элемент, который расщепляет его на две части, одна из которых направляется на регистрирующую среду, а другая – на отражающий элемент, который возвращает часть попадающего на него излучения обратно в сверхизлучающую лазерную среду и далее через фокусирующую оптическую систему к объекту. Однако и при помощи данного устройства невозможно сохранять размер изображения объекта наблюдения на регистрирующей среде неизменным при изменении его положения. Задача, решаемая изобретением, – сохранение неизменным размера изображения наблюдаемого объекта на приемном устройстве при изменении его положения вдоль оптической оси и как следствие увеличение точности контроля. Эта задача решается тем, что лазерный проекционный микроскоп, содержащий установленные соосно объектив, лазерный усилитель и систему регистрации изображения, оснащен трехлинзовой системой формирования изображения, причем первая и вторая линзы жестко закреплены относительно друг друга так, что задний фокус первой линзы совмещен с передним фокусом второй линзы, третья линза жестко закреплена относительно приемного устройства системы регистрации изображения, расстояние l1 от наблюдаемого объекта до первой линзы выбрано из условия 1>(f1+f2) f1/f2, где f1 и f2 – фокусные расстояния первой и второй линзы соответственно, а система первой и второй линз выполнена перемещающейся относительно третьей линзы строго пропорционально перемещению объекта наблюдения с коэффициентом пропорциональности K=(f2/f1)/(1-(f2/f1)).
Жесткое закрепление первой и второй линзы относительно друг друга и жесткое закрепление третьей линзы относительно приемного устройства системы регистрации изображения уменьшает количество элементов, положение которых необходимо регулировать, и таким образом облегчает решение поставленной задачи. Совмещение фокусов первой и второй линз и выполнение вышеуказанного соотношения между расстоянием l1 от наблюдаемого объекта до первой линзы фокусными расстояниями f1 и f2 позволяет получать действительное изображение объекта наблюдения на приемном устройстве системы регистрации. Перемещение системы первой и второй линз пропорционально перемещению объекта наблюдения с коэффициентом пропорциональности K позволяет сохранять размер объекта наблюдения на приемном устройстве системы регистрации постоянным.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства.
На фиг. 2 приведена схема системы формирования изображения.
Лазерный проекционный микроскоп содержит лазерный усилитель 1, с одной стороны от которого вдоль оптической оси расположены объектив 2 и объект 3 наблюдения, а с другой стороны – телевизионная камера 4, сопряженная с компьютером 5, на приемном устройстве которой при помощи системы 6 формирования изображения формируется изображение объекта 3 наблюдения.
Устройство работает следующим образом. Излучение лазерного усилителя 1, работающего в режиме сверхсветимости (без зеркал), фокусируют на наблюдаемый объект 3 при помощи объектива 2. Отраженное от объекта 3 наблюдения излучение частично собирают и направляют на вход лазерного усилителя 1 тем же объективом 2. Далее излучение проходит через активную среду лазерного усилителя 1, усиливаясь в нем и при помощи системы 6 формирования изображения изображение наблюдаемого объекта 3 формируется на приемном устройстве телевизионной камеры 4. Система 6 формирования изображения лазерного проекционного микроскопа выполнена трехлинзовой (фиг. 2). Линзы F1 и F2 жестко зафиксированы относительно друг друга так, что задний фокус линзы F1 совмещен с передним фокусом линзы F2. Тогда при выполнении условия l1 > (f1+f2) f1/f3, где l1 – расстояние от линзы F1 до изображения наблюдаемого объекта h, создаваемого объективом 2, f1 и f2 – фокусные расстояния линз F1 и F2 соответственно, изображение объекта после линзы F2 является мнимым, а его размер h2 постоянен и равен h2=h f2/f1, где h – размер изображения, создаваемого объективом 2, в противном случае невозможно получить изображение h2 мнимым и перевернутым относительно объекта 3 наблюдения, что необходимо для получения действительного изображения h3 на приемном устройстве телекамеры 4. Линза F3 жестко закреплена относительно неподвижного приемного устройства телекамеры 4. При перемещении объекта 3 наблюдения вдоль оптической оси изображение h2 сдвинется и изменится расстояние L от него до линзы F3, а значит, и размер изображения h3 объекта 3 наблюдения на приемном устройстве телевизионной камеры 4. Перемещением системы линз F1-F2 относительно линзы F3 на  l3 расстояние L и размер изображения h3 приводится в исходное состояние, а значит, размер изображения наблюдаемого объекта 3 на приемном устройстве телекамеры 4 h3 также приводится в исходный. Необходимое перемещение l3 системы линз F1-F2 строго пропорционально перемещению l1 объекта 3 наблюдения и связана с ним соотношением l3= Kl1, где коэффициент пропорциональности K=(f2/f1)/(1-(f2/f1)).
Изготовление заявленного лазерного проекционного микроскопа возможно на любом предприятии, ориентированном на изготовление оптических приборов при использовании традиционного оборудования.
Источники информации1. А.С. СССР N 1583911, МКИ G 02 B 21/00 / Л.С. Глинкин, В.А.Горбаренко, В. Н. Епихин, В. В. Королев. Устройство для лазерной обработки объектов с визуальным контролем на просвет; Заявл. 16.03.87. Опубл.07.08.90, БИ N29. 2. А. с. СССР N 1659960, МКИ G 02 B 6/00 / Ю.П. Васильев, К.И. Земсков, М. А. Казарян, Г.Г. Петраш, В.В. Чвыков. Устройство для регистрации и наблюдения объектов; Заявл. 27.07.89, Опубл. 30.06.91, БИ N24. 3. Международная заявка N WO 81/02951, МКИ H 01 S 3/00; B 23 K 26/00/ К. И. Земсков, В.А. Бурмакин, В.В. Савин и др. Способ обработки, регистрации и наблюдения объектов с помощью сверхизлучающей лазерной среды и устройство для его осуществления; Заявл. 22.08.80, Опубл. 15.10.81. Формула изобретения
l1 > (f1 + f2) f1/f2,где f1 и f2 – фокусные расстояния первой и второй линзы соответственно, а система первой и второй линз выполнена перемещающейся относительно третьей линзы вдоль оптической оси строго пропорционально перемещению объекта наблюдения с коэффициентом пропорциональности K = (f2/f1)/[1-(f2/f1)]. РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 26.03.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 34-2002
Извещение опубликовано: 10.12.2002
|
||||||||||||||||||||||||||
