Микроскоп

Использование: в прикладной механике, в оптическом приборостроении, особенно в микроскопостроениии.

Задача: расширение функциональных возможностей, улучшение качества изображения, упрощение схемы и конструкции устройства.

Сущность: в микроскопе, содержащем два оптических канала, в одном из которых установлен окуляр, систему для увеличения глубины резкого изображения с отражательными подвижными поверхностями и светоделитель, система для увеличения глубины резкого изображения выполнена в виде зеркал, отражательные подвижные поверхности которых расположены под прямым углом с двух сторон светоделителя, установленного с возможностью поворота, при этом одна из отражательных подвижных поверхностей смещена относительно другой на заданную величину глубины резкости в пространстве изображений, а в каждом оптическом канале перед отражательными подвижными поверхностями установлены светофильтры.

Предлагаемая полезная модель относится к прикладной механике и может быть использована в оптическом приборостроении, особенно в микроскопостроениии.

В микроскопах существенным недостатком является малая глубина в плоскости объекта, не превышающая при апертурах больше 1, долей микрометра (0,2-0,3 мкм). Такая небольшая величина глубины резкости затрудняет формирование представления о полной форме объекта исследования, взаимном расположении структур в пространстве, проведение измерений и т.д.

Поэтому известны различные конструкции микроскопов для повышения глубины резкости в системах наблюдения [1, 2 и 3].

Известные микроскопы отличаются большой сложностью схем и конструкций и требуют больших затрат на изготовление, юстировку и эксплуатацию.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является микроскоп с двумя оптическими каналами для одновременной наводки на резкость по двум предметным плоскостям, находящимися на расстоянии одна от другой [4], содержащий окуляр, установленный в одном из оптических каналов, систему для увеличения глубины резкого изображения с отражательными подвижными поверхностями и светоделитель.

Система для увеличения глубины резкого изображения выполнена в виде прямоугольных призм с отражательными подвижными поверхностями, при этом для изменения оптического пути одна из прямоугольных призм имеет перемещение.

Недостатком известного устройства является достаточно сложная оптическая схема, большой ход оптических лучей в стеклянных призмах, что приводит к появлению рассеянного света, снижающего контраст и

освещенность изображения, а также к усложнению конструкции и юстировки устройства.

Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение функциональных возможностей, улучшение качества изображения, упрощение схемы и конструкции устройства.

Для решения поставленной задачи предложен микроскоп, который, как и прототип содержит два оптических канала, в одном из которых установлен окуляр, систему для увеличения глубины резкого изображения с отражательными подвижными поверхностями и светоделитель.

В отличие от прототипа в предлагаемом микроскопе система для увеличения глубины резкого изображения выполнена в виде зеркал, отражательные подвижные поверхности которых расположены под прямым углом с двух сторон светоделителя, установленного с возможностью поворота, при этом одна из отражательных подвижных поверхностей смещена относительно другой на заданную величину глубины резкости в пространстве изображений, а в каждом оптическом канале перед отражательными подвижными поверхностями установлены светофильтры.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что, благодаря введению в каждый канал светофильтров, обеспечивается возможность наблюдения цветных изображений объектов, расположенных в разных слоях вдоль оптической оси микроскопа, а, благодаря обеспечению поворота светоделителя, появляется возможность дискретного изменения яркости изображения в каждом оптическом канале и смещение одного изображения относительно другого, а наличие независимых перемещений отражательных поверхностей вдоль оптических осей позволяет изменять расстояние между изучаемыми слоями объекта.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлен общий вид устройства.

Микроскоп состоит из линзовой системы окуляра 1, светоделителя 2, зеркал 3 и 4, светофильтров 5 и 6. Оптическая система микроскопа, в котором устанавливается предлагаемый окуляр 7.

Микроскоп содержит два оптических канала I и II и объектив 7.

Микроскоп работает следующим образом.

Световой пучок в оптическом канале I после прохождения оптической системы объектива микроскопа 7 и светоделителя 2 отражается от зеркала 4, светоделителя 2 и направляется в линзовую систему окуляра 1, где и образует изображение объекта.

Световой пучок в оптическом канале II после отражения от светоделителя 2, падает на зеркало 3. После отражения пучок в оптическом канале II проходит через светоделитель 2 и направляется в линзовую систему окуляра 1.

Зеркала 3 и 4 установлены на разном расстоянии относительно точки О пересечения оптических каналов I и II.

Причем зеркало 4 находится на расстоянии, увеличенном на величину А=nTV² мм, где n - число просматриваемых глубин, Т -глубина резкого изображения в пространстве предметов в мм, V-увеличение оптической системы объектива микроскопа 7.

При обычных для микроскопии апертурах от 0,03 до 1,3 и увеличениях объективов от 5^х до 100 ^х и n=1, величина ДА находится в пределах 0,1-4 мм.

Таким образом, в поле зрения линзовой системы окуляра 1 совмещены два изображения: исходное и расположенное выше или ниже исходного на одну или несколько глубин резкого изображения. Для получения такого изображения зеркала 3 или 4 могут перемещаться вдоль оптических каналов I и II. Цветное выделение изображений, расположенных и в исходной и в смещенной предметных плоскостях, может производиться с помощью светофильтров 5 и 6, установленных в оптических каналах I и II.

При повороте светоделителя 2 на небольшой угол (до 2°) происходит смещение изображений. При повороте светоделителя 2 на угол 90° происходит резкое изменение яркости изображений.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет с помощью достаточно простой схемы производить визуальный просмотр или фиксацию на ином приемнике информации объекта, протяженного на глубине вдоль оптической оси с выделением отдельных просматриваемых зон.

Особенно перспективным является использование предлагаемого решения при контроле и изготовлении микросхем, состоящих из многих слоев. При этом, благодаря перемещению зеркал 3 или 4 можно наблюдать не только соседние слои, но и слои, расположенные на расстоянии, равном нескольким глубинам резкости (до 5-7).

Цветное выделение каждого слоя позволяет повысить контраст изображения объекта.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Германия, патент №4439508, МПК: 6 G 02В 21/06, 12.10.1997 г.

2. WO, патент №9624082, МПК: 6 G 02В 21/00, 18.08.1997 г.

3. Франция, патент №2626383, МПК: 4 G 02В 27/20, 26/10 27.01.1988г.

4. ФРГ, заявка №2834204, МПК: G 02В 21/18, 10.07.1980 г. -прототип.

Микроскоп, содержащий два оптических канала, в одном из которых установлен окуляр, систему для увеличения глубины резкого изображения с отражательными подвижными поверхностями и светоделитель, отличающийся тем, что система для увеличения глубины резкого изображения выполнена в виде зеркал, отражательные подвижные поверхности которых расположены под прямым углом с двух сторон светоделителя, установленного с возможностью поворота, при этом одна из отражательных подвижных поверхностей смещена относительно другой на заданную величину глубины резкости в пространстве изображений, а в каждом оптическом канале перед отражательными подвижными поверхностями установлены светофильтры.