2190246 - Микроскоп сравнения (варианты)

Микроскоп сравнения (варианты)

Реферат

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при сравнительном анализе объектов, в частности для идентификационных исследований в области криминалистики. Микроскоп содержит две ветви сравнения 1 и 6, блок 25 совмещения полей изображений, включающий разделительную призму 30 со светоделительной гранью 33, выполненной из трех участков с полупрозрачной 34, зеркально отражающей 35 и прозрачной 36 для света поверхностями, и блок 9 наблюдения и регистрации, включающий объектив 10, дополнительное устройство 11 изменения увеличения, переключающее зеркало 15, визуальный 16, телевизионный 19 и фотографический 22 каналы. Приведены варианты исполнения микроскопа и устройства 11. Технический результат: создание микроскопа сравнения, обеспечивающего идентичность взаимного расположения фрагментов изображений исследуемых объектов при смене увеличения микроскопа. 2 с. и 3 з.п. ф-лы. 4 ил.

Известен микроскоп сравнения, содержащий две ветви сравнения, каждая из которых включает устройство дискретного изменения увеличения, ветвь наблюдения и регистрации и расположенный между ними блок совмещения полей изображения Работа микроскопа сравнения основана на формировании обеими ветвями сравнения промежуточных изображений объектов в блоке совмещения полей изображений в плоскости, совмещенной с плоскостью предметов блока наблюдения и регистрации. При перемещении блока совмещения полей изображений вдоль линии, соединяющей оси ветвей сравнения, наблюдают и регистрируют в крайних его положениях изображение объекта, формируемое либо первой, либо второй ветвью сравнения, а в промежуточных положениях - части изображений, формируемых обеими ветвями сравнения [1].

Недостатком известного микроскопа сравнения является изменение взаимного расположения фрагментов наблюдаемых и регистрируемых изображений, формируемых левой и правой ветвями сравнения, при смене увеличения микроскопа. Это объясняется наличием отклонений (допусков) при изготовлении и расположении устройств смены увеличении левой и правой ветвей сравнения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является микроскоп сравнения, содержащий две ветви сравнения, каждая из которых включает устройство дискретного изменения увеличения, блок совмещения полей изображений и блок наблюдения и регистрации, включающий объектив, переключающее зеркало, визуальный, телевизионный и фотографический каналы. Работа микроскопа сравнения основана на формировании обеими ветвями сравнения промежуточных изображений объектов в блоке совмещения полей изображений в плоскости, совмещенной с фокальной плоскостью объектива блока наблюдения и регистрации. При этом при перемещении блока совмещения полей изображений вдоль линии, соединяющей оси ветвей сравнения, наблюдают и регистрируют в крайних положениях блока совмещения полей изображений изображение объекта, формируемое либо первой, либо второй ветвью сравнения, а в промежуточных положениях - части изображений, формируемых обеими ветвями сравнения Перемещение блока совмещения полей изображений в направлении, перпендикулярном первому перемещению, позволяет наблюдать и регистрировать наложенные друг на друга изображения первой и второй ветвей сравнения. Причем при идентификации двух объектов вначале устанавливают малое увеличение с большим полем зрения микроскопа, при котором ориентируют объекты так, чтобы совместились крупные фрагменты их изображений, а после этого устанавливают большее увеличение и анализируют мелкие фрагменты обоих изображений [2].

Недостатком данного микроскопа сравнения является большая трудоемкость совмещения изображений малых фрагментов идентифицируемых объектов, формируемых левой и правой ветвями сравнений, т.к. при смене увеличения изменяется их взаимное расположение. Поэтому при установлении большого увеличения малые фрагменты изображений одного или обоих объектов могут не попасть в поле зрения микроскопа и оператору придется либо наугад перемещать объекты, либо снова устанавливать малое увеличение микроскопа и по другому ориентировать объекты, затем вновь устанавливать большое увеличение, и, если нужные фрагменты попали в поле зрения, точными подвижками объектов совместить фрагменты. Это объясняется наличием отклонений (допусков) при изготовлении и расположении в первую очередь устройств смены увеличений левой и правой ветвей сравнения, а во вторую очередь - всех элементов ветвей сравнения и блока совмещения полей изображений, формирующих в нем промежуточные изображения объектов.

В основу изобретения положена задача создания микроскопа сравнения, обеспечивающего идентичность взаимного расположения фрагментов изображений исследуемых объектов при смене увеличения микроскопа.

Сущность изобретения по первому варианту заключается в том, что в микроскоп сравнения, содержащий две ветви сравнения, каждая из которых включает устройство изменения увеличения, блок совмещения полей изображений и блок наблюдения и регистрации, включающий объектив, переключающее зеркало, визуальный, телевизионный и фотографический каналы, введено дополнительное устройство изменения увеличения, расположенное между объективом и переключающим зеркалом блока наблюдения и регистрации.

В микроскопе дополнительное устройство изменения увеличения выполнено в виде, как минимум, одной убирающейся телескопической системы.

В микроскопе дополнительное устройство изменения увеличения выполнено в виде одной убирающейся телескопической системы с угловым увеличением два с половиной крата, установленной с возможностью размещения в трех фиксированных положениях относительно оптической оси объектива блока наблюдения и регистрациии, а устройства изменения увеличения в ветвях сравнения выполнены в виде двух сменных телескопических систем с угловым увеличением два и четыре крата.

В микроскопе дополнительное устройство изменения увеличения выполнено в виде телескопической системы переменного от единицы до двух увеличения, а устройства изменения увеличения в ветвях сравнения выполнены в виде двух сменных телескопических систем с угловым увеличением два и четыре крата.

Сущность изобретения по второму варианту заключается в том, что в микроскопе сравнения, содержащем две ветви сравнения, устройство изменения увеличения, блок совмещения полей изображений и блок наблюдения и регистрации, включающий объектив, переключающее зеркало, визуальный, телевизионный и фотографический каналы, устройство изменения увеличения расположено между объективом и переключающим зеркалом блока наблюдения и регистрации.

Введение в микроскоп сравнения по первому варианту дополнительного устройства изменения увеличения и размещение его между объективом и переключающим зеркалом блока наблюдения и регистрации позволяет при малом его увеличении ориентировать объекты до совмещения крупных фрагментов их изображений, затем установить при помощи дополнительного устройства большее увеличение и анализировать мелкие фрагменты изображения объектов. Причем при смене увеличения дополнительного устройства изменения увеличения взаимное расположение фрагментов изображений, формируемых левой и правой ветвями сравнений, не изменяется. Наличие отклонений (допусков) в изготовлении и расположении дополнительного устройства изменения увеличения может привести к незначительному смещению обоих изображений при смене увеличения, полностью сохранив взаимное расположение их фрагментов, что обеспечивает выполнение поставленной задачи.

Выполнение дополнительного устройства изменения увеличения в виде, как минимум, одной убирающейся телескопической системы позволяет при убранной из хода лучей убирающейся телескопической системе установить в обеих ветвях сравнения необходимое увеличение, ориентировать объекты до совмещения крупных фрагментов их изображений, затем ввести в ход лучей убирающуюся телескопическую систему и при большем увеличении анализировать объекты. Кроме решения основной задачи изобретения введение одной дополнительной убирающейся телескопической системы позволяет расширить диапазон изменения увеличений микроскопа сравнения, так как каждому значению увеличения, установленному в ветвях сравнения, добавляется значение, равное произведению этого увеличения на угловое увеличение убирающейся телескопической системы.

Выполнение дополнительного устройства изменения увеличения в виде одной убирающейся телескопической системы с угловым увеличением два с половиной крата, установленной с возможностью размещения в трех фиксированных положениях относительно оптической оси объектива блока наблюдения и регистрации, и выполнение в ветвях сравнения устройств изменения увеличения в виде двух сменных телескопических систем с угловым увеличением два и четыре крата позволяет дополнительно к решению основной задачи расширить диапазон изменения увеличений и в три раза увеличить число возможных значений увеличения. Это обеспечивается тем, что при одном фиксированном положении убирающейся телескопической системы, например при ее выводе из хода лучей, в микроскопе устанавливаются пять значений увеличения, соответствующих положению сменных телескопических систем в ветвях сравнения. При втором фиксированном положении убирающейся телескопической системы, например при ее размещении на оптической оси объектива блока наблюдения и регистрации, в микроскопе устанавливаются другие пять значений увеличений, каждое из которых увеличивается в два с половиной раза. И в третьем фиксированном положении убирающейся телескопической системы, повернутом относительно второго фиксированного положения на 180^o, в микроскопе устанавливаются еще пять значений увеличении, каждое из которых уменьшается в 0,4 раза.

Выполнение дополнительного устройства изменения увеличения в виде телескопической системы переменного от единицы до двух углового увеличения и выполнение в ветвях сравнения устройств изменения увеличения в виде двух сменных телескопических систем с угловым увеличением два и четыре крата позволяет дополнительно к решению основной задачи расширить в два раза диапазон изменения увеличений и обеспечивает плавное изменение увеличения во всем расширенном диапазоне.

Размещение в микроскопе сравнения по второму варианту устройства изменения увеличения между объективом и переключающим зеркалом блок наблюдения и регистрации обеспечивает решение основной задачи и позволяет упростить конструкцию микроскопа за счет уменьшения количества устройств изменения увеличения и снижения требований к точности их изготовления.

Сущность изобретения поясняется схемами, приведенными на фиг.1-4. На фиг 1-2 изображены функциональные оптические схемы примеров исполнения микроскопа сравнения по первому варианту. На фиг.3 - то же по второму варианту На фиг 4 - схема расположения светоделительных участков в блоке совмещения полей (вид А, фиг.1-3).

Микроскоп сравнения содержит первую ветвь 1 сравнения, состоящую из последовательно расположенных объектива 2, устройства 3 изменения увеличения, выполненного, например, в виде двух сменных телескопических систем Галилея с угловым увеличением два и четыре крата, отклоняющего зеркала 4 и объектива 5. Параллельно первой ветви 1 сравнения расположена вторая ветвь 6 сравнения, состоящая из тех же элементов. Ветви сравнения 1 и 6 примера исполнения микроскопа по второму варианту (см. фиг.3) выполнены без устройств 3 изменения увеличения. В фокальных плоскостях объективов 2 в обеих ветвях сравнения расположены предметные столики соответственно 7 и 8.

Микроскоп сравнения содержит блок 9 наблюдения и регистрации, включающий объектив 10 и дополнительное устройство 11 изменения увеличения, выполненное в примере исполнения на фиг.1 в виде убирающейся телескопической системы 12 с угловым увеличением два с половиной крата, установленной с возможностью размещения в трех фиксированных положениях относительно оптической оси объектива 10 блока 9. Первое фиксированное положение телескопической системы 12 изображено на фиг.1 и соответствует выводу ее из хода лучей объектива 10, т. е. угловому увеличению для этих лучей, равному единице. Второе фиксированное положение соответствует повороту телескопической системы 12 на 90^o в направлении стрелки "U", что соответствует угловому увеличению два с половиной крата. Третье фиксированное положение соответствует повороту телескопической системы 12 на 90^o в направлении стрелки "-U", что соответствует угловому увеличению системы 12 для лучей, идущих от объектива 10, равному 0,4 крата. В примере исполнения на фиг.2 дополнительное устройство 11 изменения увеличения выполнено в виде телескопической системы 14 переменного от единицы до двух увеличения, которое осуществляется осевым перемещением оптических компонентов телескопической системы 14 по направлению стрелки "Z".

В примере исполнения микроскопа по второму варианту (фиг.3) по ходу лучей объектива 10 расположено устройство 13 изменения увеличения, выполненное в виде двух сменных телескопических систем Галилея.

Блок 9 содержит также переключающее зеркало 15, имеющее три фиксированных положения, и установленные по ходу лучей от переключающего зеркала 15 в каждом его фиксированном положении соответственно визуальный канал 16, содержащий объектив 17 и бинокулярную систему 18, телевизионный канал 19, содержащий объектив 20 и телекамеру 21, и фотографический канал 22, содержащий объектив 23 и фотокамеру 24.

Между ветвями 1 и 6 сравнения и блоком 9 наблюдения и регистрации расположен блок 25 совмещения полей изображений, состоящий из прямоугольной призмы 26 с отражающими гранями 27 и 28, установленными под углом к оптической оси соответственно ветвей 1 и 6 сравнения, склеенной по грани 28 с прямоугольной призмой 29. В блок 25 входит также разделительная призма 30, образованная призмами 31 и 32 с общей светоделительной гранью 33, наклонной к оптической оси блока 9 наблюдения и регистрации и параллельной грани 27 призмы 26. Призма 32 выполнена в виде ромб-призмы, светоделительная грань 33 которой содержит три участка. Первый участок 34 выполнен в виде полупрозрачного зеркала (см. фиг.4), второй участок 35 - с зеркально отражающей и третий участок 36 - с прозрачной для света поверхностями. Линия 37 раздела участков 35 и 36 перпендикулярна плоскости главного сечения разделительной призмы 30, которая установлена с возможностью линейного перемещения по направлению Х между ветвями 1 и 6 и с возможностью перемещения в два фиксированных положения 38 и 39 вдоль плоскости главного сечения по направлению У. На фиг.4 показано расположение поля зрения 40 блока 9 в первом фиксированном положении 38 и во втором фиксированном положении 39 призмы 30.

Работа микроскопа сравнения осуществляется следующим образом.

Изображения объектов сравнения, например пуль одинакового калибра, известной (хранящейся в архиве) и анализируемой на предмет идентификации, установленных на предметных столиках соответственно 7 и 8, формируются оптическими системами ветвей 1 и 6 сравнения на светоделительной грани 33 разделительной призмы 30 блока 25 совмещения полей изображений в пересекающихся плоскостях, совпадающих с фокальной плоскостью объектива 10 блока 9 наблюдения и регистрации. Пучки лучей при этом после ветвей 1 и 6 сравнения отражаются от граней 27 и 28 призмы 26 и попадают в призму 30. При положении разделительной призмы 30 в первом фиксированном положении 38 (фиг.4) в поле зрения 40 блока 9 введены второй участок 35 с зеркально отражающей и третий участок 36 с прозрачной для света поверхностями светоделительной грани 33. Т.е. в поле зрения 40 формируется составное изображение, слева от линии 37 - левая часть изображения известной пули, формируемого ветвью 1, справа - правая часть изображения анализируемой пули, формируемого ветвью 6.

При последовательном перемещении разделительной призмы 30 влево по направлению Х все большую часть поля зрения 40 будет занимать изображение анализируемой пули, а при перемещении вправо - изображение известной пули. В крайних положениях - либо только изображение анализируемой, либо - известной пуль. При перемещении призмы 30 во второе фиксированное положение 39 в поле зрения 40 вводится первый участок 34 светоделительной грани 33, выполненный в виде полупрозрачного зеркала. В этом случае в поле зрения 40 формируются наложенные друг на друга изображения обеих пуль.

После разделительной призмы 30 пучок лучей проходит объектив 10 и в примерах исполнения по первому варианту (фиг.1 и 2) параллельным пучком поступает в дополнительное устройство 11 изменения увеличения, трансформируется в нем и параллельным пучком попадает на переключающее зеркало 15. В примере исполнения по второму варианту (фиг.3) пучок лучей после объектива 10 параллельным пучком поступает в устройство 13 изменения увеличения, трансформируется в нем и также попадает на переключающее зеркало 15. При установке зеркала 15 в положение, показанное на фиг.1-3 сплошной линией, пучок лучей направляется в телевизионный канал 19, где объективом 20 на фотоприемной площадке телекамеры 21 формируются изображения известной и анализируемой пуль, которые рассматриваются на экране монитора (на фиг.1-3 не показан), подключенного к телекамере 21. При установке зеркала 15 в положение, показанное пунктирной линией, пересекающей ось объектива 17, лучи направляются в визуальный канал 16 и формируемые объективом 17 изображения рассматриваются через окуляры бинокулярной системы 18. При установке зеркала 15 в положение, показанное пунктирной линией, не пересекающей оптическую ось, пучки лучей направляются в фотографический канал 22, где объективом 23 формируются изображения в плоскости фотоматериала фотокамеры 24.

При этом в примере исполнения микроскопа по фиг.1 вначале устанавливают убирающуюся телескопическую систему 12 в первое или третье фиксированное положение, при котором ее угловое увеличение равно соответственно единице или 0,4 крата, ориентируют столики 7 и 8 с пулями так, чтобы совместить крупные фрагменты их изображений. Затем убирающуюся телескопическую систему 12 устанавливают во второе фиксированное положение, при котором ее угловое увеличение равно двум с половиной кратам, и исследуют мелкие фрагменты изображений пуль.

В примере исполнения по фиг.2 вначале подвижкой оптических компонентов телескопической системы 14 устанавливают ее угловое увеличение равным единице, ориентируют столики 7 и 8, затем перемещением оптических компонентов системы 14 плавно изменяют ее угловое увеличение, и при достижении необходимого увеличения исследуют мелкие фрагменты изображений пуль.

В примере исполнения микроскопа по фиг.3 вначале устанавливают телескопическую систему 13 с малым угловым увеличением, а после проведения необходимой ориентации столиков 7 и 8 с пулями этой же системой 13 устанавливают большее увеличение и исследуют мелкие фрагменты изображений пуль.

Таким образом, введение устройств изменения увеличения в блок наблюдения и регистрации обеспечивает идентичность взаимного расположения изображений при смене увеличения микроскопа.

Источники информации 1. Скворцов Г.Е. и др. Микроскопы. - Л.: Машиностроение, 1969, с. 396-398, рис. XVII-2.

2. Патент РФ N 2082197, МПК 6 G 02 B 21/18, 1997.

Формула изобретения

1. Микроскоп сравнения, содержащий две ветви сравнения, каждая из которых включает устройство изменения увеличения, блок совмещения полей изображений и блок наблюдения и регистрации, включающий объектив, переключающее зеркало, визуальный, телевизионный и фотографический каналы, причем блок совмещения полей изображений расположен между ветвями сравнения и блоком наблюдения и регистрации, отличающийся тем, что в блок наблюдения и регистрации введено дополнительное устройство изменения увеличения, расположенное между его объективом и переключающим зеркалом.

2. Микроскоп по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное устройство изменения увеличения выполнено в виде, как минимум, одной убирающейся телескопической системы.

3. Микроскоп по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное устройство изменения увеличения выполнено в виде одной убирающейся телескопической системы с угловым увеличением два с половиной крата, установленной с возможностью размещения в трех фиксированных положениях относительно оптической оси объектива блока наблюдения и регистрации, а устройства изменения увеличения в ветвях сравнения выполнены в виде двух сменных телескопических систем с угловым увеличением два и четыре крата.

4. Микроскоп по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное устройство изменения увеличения выполнено в виде телескопической системы переменного от единицы до двух увеличения, а устройства изменения увеличения в ветвях сравнения выполнены в виде двух сменных телескопических систем с угловым увеличением два и четыре крата.

5. Микроскоп сравнения, содержащий две ветви сравнения, устройство изменения увеличения, блок совмещения полей изображений и блок наблюдения и регистрации, включающий объектив, переключающее зеркало, визуальный, телевизионный и фотографический каналы, причем блок совмещения полей изображений расположен между ветвями сравнения и блоком наблюдения и регистрации, отличающийся тем, что устройство изменения увеличения установлено в блоке наблюдения и регистрации между его объективом и переключающим зеркалом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Микроскоп сравнения (варианты)

Патент 2190246