Устройство для сравнения изображений

Устройство для сравнения изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М.В. Гирина, T.À. Иванова, Е.С. Куле юва и P.М. Рагузин

- . 1 !

1 !

1 (72) Авторы изобретения.(71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Изобретение относится к устройствам для сравнения изображений различных объектов и может быть использовано в криминалистике, микроэлектронике и других областях науки и техники для исследования объектов методами сравнения с помощью микроскопов, зрительных труб, проекционных и других оптических систем.

К методам сравнения, используемьаю, например, на микроскопах, относятся одновременное наблюдение в одном поле зрения половин двух сравниваемых полей с общей границей разделена, при этом граница раздела полей может располагаться вертикально или горизонтально, может быть подвижной или неподвижной, поочередное наблщдение каждого иэ сравниваемых полей; иаблю дение совмещенных (наложенных одно на другое) изображений сравниваемых объектов.

Известны устройства для измерения полей сравнения, выполненные в виде микроскопов и насадок сравнения, в которых исследование объектов осуществляется несколькими из перечисленных методов. Так, микроскоп сравнения обеспечивает одновременное наблюдение половин сравниваемых полей, т.е. использует только первый метод.

В насадке сравнения предусмотрена возможность как одновременного наблю" дения половины полей сравнения, так и поочередного наблщцения полей. Граница раздела полей расположена горизонтально и образована плоскостью склейки нерабочих граней двух прямоугольных призм, установленных подвижно (l.$.

Недостатком такой системы является горизонтальное расположение половины сравниваемых полей, затрудняю30 щее координацию в левой и правой вет" вях микроскопа, а также наличие вблизи границы раздела паразитиых изображений, обусловленных отсутствием

57908 4

3 8 возможности диафрагмирования нерабочих пучков лучей.

Нзвестен также микроскоп сравнения, имеющий две ветви, каждая из которых содержит систему, проецирующую изображение объекта в общую плос кость, проходящую через ребро разделительной прямоугольной призмы с двумя отражающими гранями, являющейся системой совмещения изображений.

После разделительной призмы изображение сравниваемых объектов проектируется дополнительными оптическими элементами в общую фокальную плоскость окуляра или на экран, где и производятся измерения. В результате совместного перемещения разделитель- . ной призмы и плоских зеркал, установ ленных в обеих ветвях микроскопа, можно последовательно наблюдать изображение правого и левого полей сравнения или обеих половин полей одновременно (2).

Известны микроскопы сравнения, в которых предусмотрено наблюдение не только половин двух полей, но и на ложения их друг на друга (3 ).

В известных микроскопах и насадках одновременно не могут использоваться все методы сравнения, наложения и совмещения. В них для обеспечения подвижной границы раздела сравниваемых полей усложнены оптическая и механическая конструкция прибора.

Например, в микроскопе j2) для сохранения длины хода лучей при перемещении разделительной призмы в обеих ветвях сравне ия введено плоское зеркало 1жестко связанное с перемещающейся призмой) и дополнительная прямоугольная призма с двумя отражающими катетными гранями. Наличие оптических деталей значительно усложняет механическое устройство, обеспечивающее возможность перемещения границы раздела.

Граница полей в микроскопах и насадках образуется ребром призмы. Это ребро совместно с изображением далее рассматривается или фотографируется с помощью оптическо системы, имеющей увеличение от 5 до 20 . Поэтому при изготовлении ребра (или иной границы раздела, образованной, например склеиванием граней призм) к нему предъявляются высокие требо" вания в1отношении наличия сколов, равномерности ширины, прямолинейности, отсутствия фасок, чистоты плоскостей близлежащих граней и других дефектов фасок, чистоты плоскостей близлежащих граней и других дефектов поверхности. Повышаются также требования и к качеству стекла в отношении пузырности. Ширина ребер и их дефекты не должны превышать

0,01-0,02 мм. Изготовление призм с такими требованиями вызывает большие технологические затруднения.

В связи с использованием в качестве линии раздела одного из элементов призменных систем, невозможен ее поворот в поле зрения, так как при повороте линии раздела будет происходить и поворот других граней призм, что может существенно изменить ход лучей в оптической схеме.

Линия раздела не может менять ширину, так как она имеет строго определенные размеры. Это обстоятельство исключает возможность разделения поля зрения на три части.

Для обеспечения возможности последовательного обзора сравниваемых полей необходимо последовательно поворачивать объект с помощью предметного столика. Этот способ неудобен при эксплуатации микроскопов, так как при нем происходит расфокусировка объекта и выход его за пределы поля зрения в случае несовпадения оси вращения столика и оптической оси микроскопа. При сравнении удаленных объектов с помощью зрительных труб вообще невозможно поворачивать объекты, что затрудняет всестороннее исследование.

В известных устройствах плоскости иэображения совмещены с физическими элементами, образующими границу разреза (ребром или плоскостью соответствующих призм). Это обстоятельство практически исключает возможнос ь установки в каждой из сравниваемых ветвей измерительных шкал, передвижных штрихов и других измерительных приспособлений. Измерения производят только в общем полы зрения обеих ветвей.

Таким образом, в известных устройствах системы совмещения выполняют одновременно две функции: производят изменение хода лучей, необходимое для совмещения изображений обоих полей, и образуют границу раздела. Это обстоятельство и приводит к значи7908

1О

30

5 85 тельному ограничению возможностей известных микроскопов сравнения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором введены плоскости промежуточного действительного изображения и совмещенные с ними максирующие полевые диаф.рагмы, что снижает требования к качеству изготовления оптических элементов, совмещающих поля зрения 14 )

Однако этот прибор обеспечивает использование только одного метода работы — метода сравнения одинаковых зон иэображений отдельных каналов.

Линия раздела не может менять своей ширины, и для последовательного обзора сравниваемых объектов необходимо их перемещение.

Цель изобретения — увеличение .числа вариантов сопоставляемых эон изображений без перемещения объектов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сравнения изображений, содержащем по крайней мере, две проекционные ветви, в каждой из которых в плоскости промежуточного иэображения установлен элемент, перекрывающий, по крайней мере, часть поля зрения, блок совмещения полей изображений и систему их регистрации, указанный блок совмещения изображений образован двумя призмами с одинаковой длиной хода луча и общей светоделительной гранью, наклонной к оптической оси системы регистрации, а элемент, перекрывающий поле зрения в каждой ветви, выполнен в виде диафрагмы-ножа, установленной с возможностью поворота и поступательного смещения в своей плос кости, или в виде светофильтра, отличающегося по спектральному пропусканию от элемента другой ветви.

На фиг. 1 изображена оптическая схема устройства; на фиг. 2 — схематическое воспроизведение вариантов картин, наблюдаемых в общем поле зрения (третий вертикальный столбец) при различном расположении диафрагм в левой и правой ветвях устройства (первый и второй столбец).

Устройство (фиг. 1) состоит из двух проекционных ветвей и 2, в плоскостях промежуточных действительных изображений которых размещены диафрагмы 3 и 4, имеющие возможность поворота и поступательного смещения в своей плоскости. Блок совмещения

55 полей изображений образован двумя призмами 5 и 6 с одинаковой длиной хода луча и общей светоделитальной гранью 7, наклонной к оптической оси системы 8 регистрации совмещенных изображений.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемые объекты на фиг. 1 не показаны)проецируются в плоскость диафрагм-ножей 3 и 4, каждая из которых имеет возможность поступательного перемещения и вращения в своей плоскости, перпендикулярной оптической оси, частично или полностью при этом перекрывая диаметр светового пучка, При полном перекрытии изображения в одной из ветвей обеспечивается наблюдение поля сравнения другой ветви (фиг. 2, ряд а, б). При диафрагмах 3 и 4, полностью выведенных из поля зрения, изображения обеих ветвей накладываются друг на друга, т.е. обеспечивается метод наложения (фиг. 2, ряд в). При поступательном перемещении диафрагм 3 и 4 навстречу друг другу последовательно перекрываются противоположные участки полей сравнения. В этом случае можно производить наблюдение новым способом трех зон: отдельных двух частей сравниваемых полей и наложенного изображения частей этих полей (фиг. 2, ряд г1.

Например, в одной зоне находится часть изображения левого объекта, затем идет зона, содержащая наложенное изображение обоих объек ов (где могут совмещаться их общие элементы, например, координатные метки), и в третьей зоне расположена часть изображения правого объекта. Б момент подхода диафрагм к оптической оси наблюдаются половины полей с общей границей раздела, расположенной в плоскости, перпендикулярной к оптической оси (фиг. 2, ряд д, е). При этом линия раздела может быть установлена под любым углом в поле зрения. При дальнейшем перекрытии полей начинает увеличиваться ширина линии раздела (фиг. 2, ряд ж).

При раздельном поступательном перемещении диафрагм з каждой ветви можно менять соотношение между участками левой, наложенной и правой зон (фиг. 2,.ряд r), а также получать возможность наблюдения наложенного

857908 (совмещенного) изображения половин полей и одной иэ gîëîâèè полей (фиг, 2, ряд э) . Диафрагмы 3 и 4 могут быть заменены фильтрами, различными для каждой ветви сравнения. В этом случае при их перемещении появляется воэможность наблюдения наложенного (совмещенного) иэображения объектов двух ветвей, разделенного (благодаря различной цветовой окраске 10 полей) на несколько эои (фиг. 2, ряд и). Для многих-биологических объектов, имеющих сложную морфологиI ческую структуру, цветовой контраст значительно облегчает наблюдение, на- И пример, при использовании дополнительных цветов в зоне наложения кон- траст повышается в два раза.

При вращении диафрагм 3 и 4, которое может быть выполнено раздель- 20 ным или синхронным, появляется возможность кругового обзора, сравнения и наложения (совмещения) всех участков сравниваемых объектов (сверху и снизу, справа и слева, во всех промежуточных положениях под любым углом)

Такии образом, благодаря тому, что в каждой ветви сравнения в промежуточной плоскости действительного изображения подвижно установлена диафрагма-нож, с которой может быть связана измерительная сетка и угломерная шкала, не только обеспечивается использование всех известных . И методов наблюдения на одном приборе, но и появляются новые способы наблюдения сравнения и наложення(совмещения) трех зон в поле зрения и проведение линейных и угловых измерений. В йредлагаемом устройстве диафрагмы при повороте вокруг оптической оси последовательно перекрывают поле зрения. В связи с этим появляется воэможность последователь- 4 ного обзора сравниваемых полей moбым из ранее описанных способов.

При изготовлении диафрагм из стали или стекла можно получить щель между диафрагмами или их перекрытие шириноя до 0,001-0,002 мм, т.е. на порядок меньше, чем в известных устройствах. Это позволит получить линию раздела, праКтически незаметную в по ле зрения. Такое качество иэображения границы раздела вообще нельзя осуществить в известных устройствах.

Поскольку плоскости действительных изображений сравниваемых объекв которых, установлены диафрагмы, расположены на достаточно большом расстоянии от граней призм, требования к качеству изготовления призм соответствуют обычным требованиям к оптическим деталям.

Устройство обеспечивает исследование двух объектов девятью различными методами сравнения, наложения и совмещения взамен четырех методов, используемых в известных устройствах.

Формула изобретения

l. Устройство для сравнения иэображений, содержащее, по крайней мере, две проекционные ветви, в каждой из которых в плоскости промежуточного действительного изображения установлен элемент, перекрывающий, по крайней мере, часть поля зрения, блок совмещения полей изображений и систему их регистрации, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью увеличения числа вариантов сопоставляемых зон изображений без перемещения объектов, блок совмещения изображений образован двумя приэмамн с одинаковой длиной хода луча и обшей светоделительной гранью, наклонной к оптической оси системы регистрации, а элемент, перекрывающий поле зрения в каждой ветви, выполнен в виде диаф-. рагмы-ножа, установленной с возможностью поворота и поступательного смещения в своей плоскости, 2. Устройство по п l о т л нч а ю щ е е с я тем, что элемент перекрывающий поле зрения в каждой ветви, выполнен в виде светофильтра, отличающегося по спектральному пропусканию от элемента другой ветви.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Скворцов Г.Е. и др.Иикроскопы, И., 1969, с. 394, 473.

2. Авторское свидетельство СССР

9 218473, кл. 0 02 В 21/18, 197/ °

3. Оптико-механическая промышленность. 197б, В 10, с. 14.

4. Авторское свидетельство СССР

1 498591, кл. G 02 В 21/18, 1975 (прототип).

857908

4И а@ / РоЫ Ь 4ь Ыт мм зрения

11

Составитель Г. Литвин

Редактор Н. Данкулич Техвед З.Фанта - Корректор И. Шаропп

Закаэ 7237/75 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР па делам иэобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Разыская наб. g. 4/5

Проектная, 4

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.

° ° с

° ° I

° с °

° ° °

° ° ° °

° ° ° 4 ° °