WO2016108805A1 - Способ определения параметров объекта и устройство для его реализации (варианты) - Google Patents

Способ определения параметров объекта и устройство для его реализации (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2016108805A1
WO2016108805A1 PCT/UA2015/000123 UA2015000123W WO2016108805A1 WO 2016108805 A1 WO2016108805 A1 WO 2016108805A1 UA 2015000123 W UA2015000123 W UA 2015000123W WO 2016108805 A1 WO2016108805 A1 WO 2016108805A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
input
module
optical
acousto
parameters
Prior art date
Application number
PCT/UA2015/000123
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Устимович СТЕЛЬМАХ
Сергей Александрович КОЛЕНОВ
Юрий Викторович ПИЛЬГУН
Евгений Николаевич СМИРНОВ
Original Assignee
Александр Устимович СТЕЛЬМАХ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from UAA201414037A external-priority patent/UA110587C2/ru
Priority claimed from UAU201502669U external-priority patent/UA100915U/uk
Application filed by Александр Устимович СТЕЛЬМАХ filed Critical Александр Устимович СТЕЛЬМАХ
Priority to RU2017121999A priority Critical patent/RU2659720C1/ru
Publication of WO2016108805A1 publication Critical patent/WO2016108805A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/04—Measuring microscopes

Definitions

  • the invention relates to methods and means using methods of differential phase profilometry / profilography and optical refractometry, and can be used in almost all industries, for example, in the automotive, aviation, aerospace, chemical, electronic, optical and medical industries, in mechanical engineering the manufacture of various parts, assemblies and machines, highly efficient turbosystems, in instrumentation, especially in the production of bearings, as well as to determine the operation nnyh fuel parameters lubricants, for example, for rapid analysis to determine the number and sizes of particles in the oils and petroleum fuels, in transparent materials, and biological fluids.
  • a laser scanning microscope which contains a laser source, a beam splitter, an acousto-optic cell, electric signal generators, a beam scanner, a lens, a photodetector and a series-connected mixer, a phase detector and a video monitoring device in which an acousto-optical cell, a beam scanner the beam splitter and the lens are sequentially mounted along the laser beam, the outputs of the electric signal generators are connected to the acousto optical cell and to the mixer, the beam scanner comprises a control unit, a telescopic optical system sequentially located along the beam, two acousto-optical deflectors and a cylindrical lens located in mutually perpendicular planes, two acousto-optical deflectors attached to the control unit, and a photodetector located along the axis of the reflected from a beam splitter, connected to the input of a phase detector.
  • a disadvantage of the known method is its extremely low efficiency, due to the fact that the separation of the light beam is possible only along one axis in the direction of scanning the beam, and therefore data on the parameters of the investigated surface can be obtained only along one specific direction (axis OX or axis OY).
  • an optical device comprising a laser source; acousto-optical element; means for actuating an acousto-optical element for transforming an incident laser beam into at least two beams with different frequencies; two beam splitters, the first of which is located between the acousto-optical element and the sample on the optical axis of at least two laser beams directed to the surface of the sample and is used to separate them and to separate the light reflected from the sample into the first and second separated light rays, and the second used to reflect the second beam split reflected from the first beam splitter; three photodetectors, the first of which in relation to generating a reference beat signal responds to at least two laser beams that are separated by the first beam splitter, the second responds to the first reflection of the split beam with respect to generating the beat signal, and the third is used to detect the light intensity of the second reflection portion of the split light beam with respect to the formation of light signal; a phase comparator connected to the first and second photodetectors as
  • the disadvantages of this method are the need to compare data on the parameters of the investigated surface with data on the parameters of the surface of the reference sample, which has its own irregularities, as well as the fact that the separation of the light beam is possible only in the direction of scanning the beam, and therefore the data on the parameters of the studied surface in the scanning plane can only be obtained along one axis (axis OX or axis OY).
  • the result is a profilogram (section of the relief of the investigated surface) or a set of profilograms. For stitching the obtained profilograms in order to recreate the relief of the investigated surface, additional information is needed on the reference point in each profilogram, which is not measured with this method of investigation.
  • a device for measuring refractive aberrations of the eye including a sensing channel, a measuring channel and a normalization channel, the sensing channel consists of sequentially installed: laser, first and second diffraction one-coordinate deflectors, selector first-order diffraction and a collimation lens, the first-order diffraction selector made in the form of a telescope according to Kepler’s scheme with an aperture diaphragm mounted at the point of coincidence of the foci of the input and output lenses, the front focus point of the collimation lens is located in the plane of the telescope exit pupil, each single-axis deflector has The composition of the acousto-optical crystal controlled by a digital frequency synthesizer through the output driver amplifier after the collimation lens in front of the patient’s eye is set Lena is a polarization separator, the orthogonal output of which is oriented to the measuring channel, and the measuring channel consists of a lens, a positionally sensitive photodetector installed in its focal
  • the disadvantages of the known device is that for measurements in this device, a more complex position-sensitive photodetector is used, which has several output information signals that require additional processing and, accordingly, a more complex circuit of the electronic unit.
  • the position-sensitive photodetector has a linear characteristic only in a rather limited area, the dimensions of which depend significantly on the shape and size of the focal spot on the photodetectors, which are difficult to control.
  • the indicated disadvantages of this technical solution result in a lower dynamic range and low measurement accuracy compared to devices implementing the differential-phase method.
  • a laser scanning confocal microscope including a microscope with two direct current servomotors, a light source in the form of a halogen and mercury lamp, and a laser module.
  • the laser unit of the scanning confocal microscope contains two independently moving galvanometric scanners, four lasers (argon, two helium-neon and diode), generating radiation of different wavelengths (from 405 to 633 nm) and different powers (from 1 to 30 mW) .
  • the microscope has a set of lenses (from 1 * to 40 x ), a field of view of 10x 10 mm (using a 1.25x lens), two confocal fluorescent channels [www.biochemistry.org.ua/index.php/ uklactivities / services.html] .
  • the closest technical solution which is selected as a prototype, is a method of differential-phase profilometry and / or profilography, which consists in the fact that the reference surface is first scanned with a light beam, and then the test surface is scanned along the same paths; moreover, each point of both the investigated and the reference surface is sequentially scanned by at least the first and second light beam, and these light beams are divided into at least two paraxial rays, at least one of which is shifted relative to the others by frequency and in space along the first axis in the first light beam and along the second axis orthogonal to it in the second light beam, while the phase difference of the reflected rays is measured for a selected number of points of the surface to be scanned, approximated the data on the phase difference of the reflected rays obtained by scanning the reference surface, a two-dimensional function, then correct the data on the phase difference of the reflected rays obtained by scanning the reference surface, based on these approximated data and carry out two-dimensional integration of the corrected data obtained by scanning
  • scanning is carried out by moving the light beam from one point on the surface to another parallel to the optical axis along the paths in the form of equidistant lines that begin and end at the boundary of a given region of the surface under study, and when scanning first, the light beam is moved through the studied points of a given region of the scanned surface along the equidistant paths in the direction of the first axis, and then the light beam is moved through the mentioned points of the given region of the scanned surface along the equidistant paths in the direction of the second axis, orthogonal to the first, the light beam moves through the studied points a given area of the scanned surface is carried out by sequentially moving the light beam through h each set of points of the specified region, formed by points lying between its boundaries on one of the paths oriented in the direction of the first axis, and on one of the paths oriented in the direction of the second axis orthogonal to it, at least one of the rays of the light beam is shifted into space along the axi
  • a device for differential-phase profilometry and / or profilography containing a radiation source, which can be used as a laser; at least two acousto-optical deflectors, a beam splitter and a lens mounted along the light beam, each of the acousto-optical deflectors being able to deflect, scan, and also split at least part of the light beam into at least two beams in frequency and space along one of the coordinates, at the same time, said acousto-optical deflectors are arranged to deflect, scan and separate at least part of the light beam, at least two orthogonal In other directions, the device also contains at least two control signal generators for each acousto-optical deflector with a common reference frequency generator for all control signal generators of each acousto-optical deflector, while the outputs of the control signal generators are connected to the input of the corresponding acousto-optic deflector through an adder, the
  • the phase detector is connected through an analog-to-digital converter, a noise suppression module, and an operation mode selection unit to the input of the third comparison module, the first memory module, and the first approximation module, the output of which is connected to the input of the second memory module, the output of the second memory module is connected to the second input said third comparison module, the output of which is connected with the input of the first integration module, and the output of the first integration module is connected to the input of the second approximation module, the output of which is connected to the input of the third memory module, the outputs of the first and second memory modules are connected to the inputs of the first comparison module, the output of which is connected to the first input of the second integration module, and the second input of the second integration module is connected via the correction module with the output of the aforementioned first memory module, the second integration module and the third memory module with are connected to the inputs of the second comparison module, the output of which is connected to the first input of the calibration module, and the second input of the calibration module is connected to the second output
  • a first optical system is installed, which is configured to expand the light beam
  • a second optical system is installed, which is configured to narrow the light beam
  • the disadvantages of the technical solution taken as a prototype are the need to compare data on the parameters of the investigated surface with data on the parameters of the reference surface, which has its own irregularities. Errors in determining the surface relief parameters of the reference sample lead to additional errors in the measurement and processing of data relating to the relief parameters of the surface under study.
  • a functional block diagram of a known device including a two-channel data determination circuit relating to the topography of the surface to be studied, and a circuit for processing the received data too complicated.
  • a separate photodetector for extracting the reference signal from the signals received from the reference sample introduces additional errors into the measurement results.
  • the known device operates in the "reflection" mode, it cannot be used to determine the parameters (refractive index, density distribution) of transparent objects, i.e. for work in the "on a clearance" mode.
  • the task to which the claimed invention is directed is to provide the possibility of studying both opaque and transparent objects, directly (without using reference samples and contrast agents) measuring parameters (height and local surface tilts, refractive index, density distribution) the studied object, as well as the possibility of reconstructing the image of the relief of its surface and (or) constructing a “refraction map” (density distribution), and at the same time improving the known device for differential-phase profilometry / profilography by excluding from the circuit a known device of a photodetector designed to extract a reference signal from signals received from a reference sample and, accordingly, replace a two-channel circuit functional diagram with a single-channel one.
  • the technical result which is achieved as a result of the implementation of the claimed invention, lies in the fact that due to the direct measurement of the parameters of the investigated object, the processing time of the obtained data is reduced while increasing the accuracy and reliability of the results; the principal functional diagram of a known device (including both optical and electronic parts) is improved by creating circuit-technical and structural solutions of two device variants for implementing the inventive method, operating both in reflection mode and in transparency mode .
  • the test object is scanned in two mutually orthogonal directions with the alignment of the scanning centers with two light beams, which are formed by preliminary sequentially dividing the light beam in each of the two acousto-optical deflectors into at least two light beams, with a shift in frequency and in space along the first axis in the first acousto-optic deflector and along the orthogonal her second axis in the second acousto-optical deflector, despite the fact that scanning is carried out by moving light beams through each point of the set of points of the object under study within the boundaries of the region chosen for the study, first along one of the trajectories oriented in the direction of the first axis, two light beams that are separated in the plane of the first axis, and then along one of the trajectories oriented in the direction of the second axis, which is orthogonal to the first, two light beams that are separated in the plane of the second axis, after which the light beams reflected
  • the parameters of the studied object is determined by measuring the phase of the variable component of the photocurrent with a frequency Af equal to the difference between the frequency parameters of each of the pair of scanning light beams, while the parameters of each individual point of the studied object are measured twice, at the beginning of the next and at the end of the previous scan clock, which increases accuracy and reliability of measurement results;
  • New in the claimed method is the possibility of direct (without the use of reference samples and contrast materials) measurements parameters of the object under study by measuring the phase difference between two spaced apart in frequency and space, reflected from the surface of the object under study (or passing through it) light beams, which allows to reduce the measurement time, simplify the processing of the data obtained as a result of scanning and increase the accuracy and reliability of the measurement results .
  • FIG. 1 is a diagram of the first stage of separation of the light beam and combining
  • FIG. 2 is a diagram of the second stage of separation of the light beam and combining
  • the inventive method for determining the parameters of the investigated object (or its surface) is implemented as follows.
  • fx is the frequency of the control signal, which provides scanning along the axis OX,
  • f Y is the frequency of the control signal, which provides scanning along the OY axis
  • a signal with components that have frequencies f Y , ⁇ + ⁇ is applied to the first acousto-optical deflector 5, which splits the light beam 12 into two beams and deflects them along the ⁇ axis.
  • the center of splitting and scanning of light beams is transferred to a second acousto-optic deflector 7, to which a signal with a frequency f x is supplied.
  • the second acousto-optic deflector 7 deflects the resulting light beams along the OX axis. This provides a measurement of the phase difference between two light beams that have been separated in the direction of the OY axis.
  • a signal with a frequency f Y is applied to an acousto-optical deflector 5, which deflects the received light beam along the OY axis.
  • the center of scanning of the deflected light beam is transferred to a second acousto-optic deflector 7, to which a signal with components having frequencies f x , fx + Af is supplied.
  • the second acousto-optical deflector 7 divides the resulting light beam into two beams and deflects them along the OX axis. This provides a measurement of the phase difference between two light beams that are split in the direction of the OX axis.
  • the control sequence of the signals to the first 5 and second 7 acousto-optical deflectors with the necessary frequencies in relation to the separation of light beams, their shift and scanning is carried out in automatic mode.
  • the frequencies f x and f Y provide scanning in predetermined directions and within predetermined boundaries.
  • a device for determining the parameters of an object which provides measurement of parameters (height and local inclinations) of the surface relief of the object under study, is a differential-phase profilometry / profilography device, which consists of a radiation source, which can be used a laser installed along the light beam and interconnected sequentially and mechanically on a common optical axis, the first optical system configured to expand irradiation of the light beam of at least two acousto-optic deflectors, each of which is capable of dividing the light beam into at least two beams, displacing them in frequency and space, and scanning a selected portion of the object under study in two mutually orthogonal directions established between the first and second acousto-optical deflectors of the Badal telescopic system, the second optical system configured to
  • New in Device 1 is that the optical axis on which the radiation source, the first and second acousto-optical deflectors, the first and second optical systems, the beam splitter, the lens, and the photodetector are broken.
  • the device also includes the Badal telescopic system for transferring the scanning center from the first to the second acousto-optical deflector and a video monitor to visualize the measurement results.
  • the phase detector additionally contains a frequency filter that limits the frequency band of the input signal reflected from the studied surface and contains a variable component with frequency Af, which is the main carrier of information about the topography of the studied surface, amplifier-limiter, counter-synchronizer, and digital counter.
  • the control and processing unit further comprises a module for reconstructing the relief of the surface under study, a module for selecting display modes, and a sweep control module.
  • the output of the photodetector is connected to the input of the phase detector, which is simultaneously the input of the frequency filter, the output of which is connected to the input of the amplifier-limiter, and the output of the amplifier-limiter is connected to the first input of the digital counter.
  • the output of the reference signal generator is connected to the first inputs of the control signal generators, to the input of the counter-synchronizer and to the third input of the digital counter, while the output of the counter-synchronizer is connected to the second input of the digital counter, the output of which is connected to the input of the control unit and processing, which at the same time is the input of the operation mode selection module, while the outputs of the operation mode selection module are connected to the inputs of the surface relief reconstruction module of the investigated object and the selection module and the display mode, and the output of the surface topography module of the investigated object is connected to the second input of the display mode selection module, one of the outputs of which is connected to the input of an additionally installed video monitor, and the second to the input of the scan control module, the first output of which, in turn, is connected back communication with the third input of the display mode selection module, while the other four outputs of the scan control module, which are simultaneously the outputs of the control and processing unit, are connected to the input dams of control signal generators whose outputs are connected
  • control and processing unit excluded from the control and processing unit are modules for establishing the boundaries of surface research, noise suppression, approximation,
  • control module for surface relief a control module for surface relief, a module for selecting a display mode, and a sweep control module are additionally included in the control and processing unit; - a video monitor has been added to the device 1.
  • a device for determining the parameters of an object is a device for differential phase profilometer / profilography, which consists of a radiation source, which can be used as a laser, installed along the light beam and interconnected sequentially and mechanically on a common optical axis, the first optical system configured to expand the light beam at least two acousto-optic deflectors, each of which is capable of dividing the light beam into at least two beams, displacing them in frequency and space, and scanning a selected portion of the object under study in two mutually orthogonal directions established between the first and the second acousto-optical deflectors of the Badal telescopic system, the second optical system made with the possibility of narrowing the light beam, two lenses installed before and after the object under study, and f topriemnika four generators of control signals - two for each of the acoustooptic deflector,
  • New in Device 2 is that the optical axis on which the radiation source is mounted, the first and second acousto-optical deflectors, the first and second optical systems, both the lens and the photodetector, are broken.
  • the device also includes the Badal telescopic system for transferring the scanning center from the first to the second acousto-optical deflector and a video monitor to visualize the measurement results.
  • a beam splitter was removed from the device and a second lens was additionally mounted behind the object under study to focus light beams passing through the object under study onto the photodetector.
  • the phase detector additionally contains a frequency filter that limits the frequency band of the input signal passing through the object under study and contains a variable component with a frequency ⁇ £, which is the main carrier of information about the parameters of the object under study, an amplifier-limiter, counter-synchronizer, and a digital counter.
  • Control and processing unit optional contains a module for creating a "refraction map" (density distribution) of the object under study and a module for selecting display modes.
  • the output of the photodetector is connected to the input of the phase detector, which is also the input of the frequency filter, the output of which is connected to the input of the amplifier-limiter, and the output of the amplifier-limiter is connected to the first input of the digital counter.
  • the output of the reference signal generator is connected to the first inputs of the control signal generators, to the input of the counter-synchronizer and to the third input of the digital counter, while the output of the counter-synchronizer is connected to the second input of the digital counter, the output of which is connected to the input of the control unit and processing, which is simultaneously the input of the operating mode selection module, while the outputs of the operating mode selection module are connected to the inputs of the module for creating a “refraction map” (density distribution) of the studied volume kta and the display mode selection module, and the output of the “refraction map” (density distribution) module of the object under study is connected to the second input of the display mode selection module, one of the outputs of which is connected to the input of an additionally installed video monitor, and the second to the input of the scan control module, the first output of which, in turn, is connected by feedback with the third input of the display mode selection module, while the other four outputs of the scan control module, which are simultaneously odes processing and control unit,
  • a module for creating a “refraction map” (density distribution) of the object under study a module for selecting a display mode, and a scan control module are additionally introduced into the control and processing unit;
  • Device 1 and Device 2 can be illustrated by a detailed description of their design and operation according to the following graphic materials, where:
  • FIG. 3 is a schematic functional diagram of Device 1
  • FIG. 4 - an example of the use of Device 1 in mechanical engineering
  • FIG. 5 is the appearance of Device 1 in medicine.
  • FIG. 6 is a schematic functional diagram of a Device 2
  • FIG. 7 is an example of the use of Device 2 in medicine
  • FIG. 8 is an example of the use of Device 2 in biology
  • Schematic diagram (Fig. 3) of the Device 1 consists of two parts - the optical part 1 and the electronic part 2.
  • the optical part 1 of Device 1 includes a radiation source 3, mounted sequentially along the light beam 4 and technologically (optically and mechanically) interconnected, the first optical system 5, the first acousto-optical deflector 6, the Badal telescopic system 7, the second acousto-optical deflector 8, and the second optical system 9, a lens 10, a beam splitter 12, and a photodetector 13.
  • a linearly polarized coherent radiation source (laser) is used as the radiation source 3.
  • the optical axis of the device is broken, i.e. is shifted in space from the straight (imaginary) axis in the corresponding directions (OX and OY) - from the deflector 6 through the telescopic Badal system 7 to the deflector 8 (along the OY axis), from the deflector 8 to the second optical system 9 and the surface 1 1 (along axis OX).
  • First optical system 5 made with the possibility of expanding the light beam 4 at the input of the first acousto-optical deflector 6.
  • Acousto-optical deflectors 6 and 8 are made with the possibility of dividing the light beam 4 into two beams, their displacement in space and frequency and scanning along one of the axes (axis OX or axis OY) , and are located relative to each other with a rotation of 90 °.
  • the Badal telescopic system 7 allows you to transfer the scanning center from the first acousto-optical deflector 6 to the second acousto-optic deflector 8.
  • the second optical system 9 matches the diameter of the scanning beam with the entrance pupil of the lens 10 and is configured so that the beam splitter 12 is located on the axis of the light beam 4 between the lenses of the second optical system 9.
  • the beam splitter 12 divides the light beam into equal shares — their intensities should be about 50% of the incident light intensity.
  • the lens 10 is designed to focus the light beam on the test surface 11 and receive the reflected light beam.
  • the photodetector 13 At the photodetector 13, light beams reflected at a different frequency from the test surface 11 are received.
  • the photodetector 13 should provide high sensitivity, signal-to-noise ratio, dynamic range and minimal phase distortion.
  • the electronic part 2 of Device 1 includes a reference signal generator 14; generators 15, 16, 17 and 18 control signals; adders 19 and 20; a phase detector 21, including a frequency filter 22, an amplifier-limiter 23, a counter-synchronizer 24 and a digital counter 25; control and processing unit 26, including an operating mode selection module 27, a surface topography reconstruction module 28 of a test object, a display mode selection module 29, a scan control module 30, and a video monitor 31.
  • Elements of the electronic part 2 of the Device 1 are interconnected in this way.
  • the output of the photodetector 13 is connected to the input of the phase detector 21, which is simultaneously the input of the frequency filter 22, the output of which is connected to the input of the limiter amplifier 23, the output of the limiter amplifier, in turn, is connected to the first input of the digital counter 25.
  • the radiation source 3 (Fig. 3) generates a light beam 4, which expands in the first optical system 5, passes the first acousto-optical deflector 6, which divides the light beam 4 into two parts for their displacement in space (for example, along the OY axis) and further scanning, passes the Badal telescopic system 7, which transfers the scanning center from the first 6 to the second acousto-optic deflector 8, which, in turn, divides the light beam into two parts for their displacement in space (for example, along the OX axis) and further scanning vania.
  • the light beam divided in the second acousto-optical deflector 8 narrows in the second optical system 9, between the lenses of which a beam splitter 12 is located, and falls on the lenses of the lens 10 and further onto the test surface 1 1. Reflected from the surface of the beam splitter 12 and, accordingly, from the studied surface And optical the signal 32 goes to the photo receiver 13, where it turns into its electrical analogue - signal 33.
  • the signal 33 is fed to the input of the phase detector 21, which is also the input of the frequency filter 22.
  • the frequency filter 22 limits the frequency band of the incoming signal 33 and extracts from it a periodic component with a frequency Af, phase, as a sinusoidal signal 34, phase which carries information about the phase difference of the light beams 32 reflected from the investigated surface 1 1 during each measurement, and which, in the set of points selected for the study, consisting of rows of points located along the OX axis and separately along the OY axis, is the main carrier of information about the parameters (height, local inclinations) of the investigated surface 1 1.
  • the data obtained for each investigated point are stored.
  • a periodic sinusoidal signal 34 is supplied to an amplifier-limiter 23, which processes the input signal so that a rectangular signal 35 is generated at its output with a phase corresponding to the phase of the input sinusoidal signal 34, regardless of fluctuations in the amplitude of the latter.
  • the rectangular signal 35 is supplied to a digital counter 25, which measures the phase (corresponding to a variable component with a frequency ⁇ ) of the rectangular signal 35 relative to the start signal 36, which generates a counter-synchronizer 24 based on the reference signal 39 of the reference signal generator 14. Moreover, due to the simultaneous use of signal 39 of the common reference signal generator 14 both for generating control signals for acousto-optical deflectors 6 and 8, and for generating a reference signal for counter-synchronizer 24, the initial phase of the variable component with frequency ⁇ coincides with the phase of the start signal 36 .
  • the operation mode selection module 27 of the block 26 control and processing by measuring along the axes OX and ⁇ the final changes in the parameters (height, local slopes) of the investigated surface 1 1 allows you to set the scan mode and read the parameters of the studied surface 1 1 and (or) set the mode of outputting data about its parameters to the module 28 of the choice of display modes; module 28 reconstruction of the surface topography of the investigated object of the control and processing unit 26 on the basis of signals generates data on the parameters of the studied object 1 1 and sends them to the module 29 of the choice of display modes; module 29 of the selection of display modes of the control and processing unit 26 carries out a selection of the presentation of data received from module 27 of the selection of operating modes and module 28 of the reconstruction of the surface topography for transmission to the input of
  • the video signal 38 coming from the control and processing unit 26 is input video monitor 31, on the screen of which in real time in selected scale and color gamut the parameters (height, local slopes) and (or) the image of the relief of the investigated surface 11 are observed. Simultaneously with the output
  • the scan control module 30, which coincides with the outputs of the control and processing unit 26, sends a signal to the control signal generators 15, 16, 17 and 18, which is generated based on the number of scan points that are read, in the scan control module 30, which also receives a signal 39 from the output of the generator 14 reference signals.
  • the control signal generators 15, 16, 17 and 18, in turn, generate control signals, which are sent through the adders 19 and 20 to the acousto-optical deflectors 6 and 8 and control the separation, displacement and scanning of the light beam 4.
  • Device 1 provides the ability to directly measure (without using reference samples) the parameters (height, local slopes) of the surface of the object under study, and the ability to build three-dimensional (3D) images of its relief.
  • the Device 1 in comparison with the known device for differential phase profilometry / profilography has a simpler circuit diagram and design, as well as higher sensitivity, speed, accuracy and reliability of the measurement results.
  • FIG. 4 An example of the use of Device 1 in engineering and medicine is illustrated respectively in FIG. 4 and FIG. 5.
  • Schematic diagram (Fig. 6) of the Device 2 consists of two parts - the optical part 1 and the electronic part 2.
  • the optical part 1 of Device 2 includes a radiation source 3, mounted sequentially along the light beam 4 and technologically (optically and mechanically) interconnected, the first optical system 5, the first acousto-optical deflector 6, the Badal telescopic system 7, the second acousto-optical deflector 8, and the second optical system 9, a lens 10 and a lens 12, a photodetector 13, installed behind the test object 11.
  • a linearly polarized coherent radiation source (laser) is used as the radiation source 3.
  • the optical axis of Device 1 is broken, i.e. is shifted in space from the direct (imaginary) axis in the corresponding directions (OY and OX) - from the deflector 6 through the telescopic system 7 Badal to the deflector 8 (along the OY axis), from the deflector 8 to the second optical system 9 and the object under investigation 1 1 (along axis OX).
  • the first optical system 5 is configured to expand the light beam 4 at the input of the first acousto-optical deflector 6.
  • Acousto-optical deflectors 6 and 8 are configured to divide the light beam 4 into two beams, shift them in space and frequency, and scan along one of the axes (OX or OY), and are located relative to each other with a rotation of 90 °.
  • the Badal telescopic system 7 allows you to transfer the scanning center from the first acousto-optic deflector 6 to the second acousto-optic deflector 8.
  • the second optical system 9 matches the diameter of the scanning beam with the entrance pupil of the lens 10, which focuses the light beam 4 on the object 1 under study 1.
  • the lens 12 directs the light beam, passed through the object 1 1 to the photodetector 13.
  • Photodetector 13 should have high sensitivity, signal-to-noise ratio, dynamic range and minimal phase distortion.
  • the electronic part 2 of Device 2 includes a reference signal generator 14; generators 15, 16, 17 and 18 control signals; adders 19 and 20; a phase detector 21, including a frequency filter 22, an amplifier-limiter 23, a counter-synchronizer 24 and a digital counter 25; control unit 26 and processing, including module 27 of the choice of operating modes, module 28 of creating a "refraction map" (density distribution) of the object under study, module 29 of the choice of display modes, module 30 of the scan control and video monitor 31.
  • the elements of the electronic part 2 of the Device 2 are interconnected in this way.
  • the output of the photodetector 13 is connected to the input of the phase detector 21, which is simultaneously the input of the frequency filter 22, the output of which is connected to the input of the limiter amplifier 23, the output of the limiter amplifier, in turn, is connected to the first input of the digital counter 25.
  • the radiation source 3 (Fig. 6) generates a light beam 4, which expands in the first optical system 5, passes the first acousto-optical deflector 6, which divides the light beam 4 into two parts for their displacement in space (for example, along the OY axis) and further scanning, passes Badal’s telescopic system 7, which transfers the scanning center from the first 6 to the second acousto-optic deflector 8, which, in turn, divides the light beam into two parts for their displacement in space (for example, along the OX axis) and further scanning.
  • the light beam separated in the second acousto-optical deflector 8 narrows in the second optical system 9 and falls on the lenses of the lens 10 and then on to the object under study 11.
  • the light beam 32 which passed through the thickness of the object under study 11, enters the lens 12, which directs the light beam 32 to the photodetector 13, where it is converted into its electrical analogue - signal 33.
  • the signal 33 is fed to the input of the phase detector 21, which is also the input of the frequency filter 22.
  • the frequency filter 22 limits the frequency band of the incoming signal 33 and extracts a variable component with frequency f from it in the form of a periodic sinusoidal signal 34, whose phase carries information about the phase difference of the light beams 32, passing through the thickness of the investigated object 11 during each measurement, and which in the set of points selected for the study, consisting of rows of points located along the OX axis and separately along the OY axis, is is the main carrier of information on the parameters (refractive index, density) of the studied object 11.
  • the data obtained for each studied point (its coordinates, the direction and amount of separation of light beams established when measuring this point) are stored.
  • a periodic sinusoidal signal 34 is supplied to an amplifier-limiter 23, which processes the input signal so that a rectangular signal 35 is generated at its output with a phase corresponding to the phase of the input sinusoidal signal 34, regardless of fluctuations in the amplitude of the latter.
  • the rectangular signal 35 is supplied to a digital counter 25, which measures the phase (corresponding to a variable component with a frequency ⁇ ) of the rectangular signal 35 relative to the start signal 36, which generates a counter-synchronizer 24 based on the reference signal 39 of the reference signal generator 14. Moreover, due to the simultaneous use of signal 39 of the common generator 14 of the reference signals as for generating control signals for acousto-optical deflectors 6 and 8, and for generating a reference signal for counter-synchronizer 24, the initial phase of the variable component with a frequency ⁇ coincides with the phase of the start signal 36.
  • the unit operation mode selection module 27 26 control and processing by measuring along the axes OX and ⁇ the final changes in the refractive index in the studied object 11 allows you to set the scanning and reading parameters (refractive index, density) studied of the first object 1 1 and (or) to set the output mode of the data on the parameters of the investigated object 1 1 to the module 28 of the choice of display modes; a module 28 for creating a “refraction map” (density distribution) of the test object of the control and processing unit 26 generates data on the parameters of the test object 11 from the signals and sends them to the display mode selection module 29; module 29 of the selection of display modes of the control and processing unit 26 performs selection of the form for presenting data received from module 27 of the selection of operating modes and module 28 of creating a
  • control and processing of the video signal 38 is input to the video monitor 31, on the screen of which in real time in the selected scale and color gamut observe the parameters (refractive indices, density distribution) and (or) "car at refraction ”(density distribution) of the studied object 1 1.
  • a signal is generated that is generated based on the number of scan points, to the control signal generators 15, 16, 17 and 18 which are read in the scan control module 30, which also receives a signal 39 from the output of the reference signal generator 14.
  • Device 2 provides the ability to directly determine (without using reference samples and contrast agents) the density of the test object and (or) construct on the video monitor a two-dimensional (2D) or three-dimensional (3D) image of a “refraction map” (density distribution) of the test object.
  • Device 2 in comparison with the known device for differential phase profilometry and / or profilography has a simpler circuit diagram and design, as well as higher sensitivity, speed, accuracy and reliability of the measurement results.
  • FIG. 7 is an image of red blood cells
  • FIG. 8 is an image of a lacewing porch.
  • Patent of Ukraine N> 19905 A method for studying relief and phase objects in a laser scanning microscope and a device for its implementation (Cnoci6 obtaining of relief and phase ⁇ 6' ⁇ in a laser scanning microscope and pristr for this building) (re-registered Copyright Certificate of the USSR 40 03/30/1989), G02 B21 / 00, 12/25/1997.
  • Patent of Ukraine N ° 66936 A device for measuring refractive aberrations of the eye (Pristrish for visual refraction aberration), ⁇ 61 ⁇ 3/00, ⁇ 61 ⁇ 3/10, ⁇ 61 ⁇ 3/14, 06/15/2004.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Способ определения параметров объекта и устройство для его реализации (варианты) путем непосредственного измерения фазы переменной составляющей фототока с частотой Δf между частотными параметрами каждого из пары разнесенных по частоте и в пространстве и отраженных от поверхности исследуемого объекта (или прошедших сквозь него) сканирующих световых пучков и воссоздания изображения рельефа поверхности исследуемого объекта или построения его «карты рефракции» (распределение плотности), который относится к способам и средствам, использующим методы дифференциально-фазовой профилометрии/профилографии и оптической рефрактометрии и может быть использован практически во всех отраслях промышленности - в автомобильной, авиационной, авиакосмической, химической, электронной, оптической и медицинской промышленности, в машиностроении при изготовлении различных деталей, агрегатов и машин, высокоэффективных турбосистем, в приборостроении, особенно в производстве подшипников, а также для определения эксплуатационных параметров топливно-смазочных материалов, например, для экспресс-анализа с целью определения количества и размеров частиц в маслах, топливе и нефтепродуктах, в прозрачных веществах и биологических средах.

Description

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА И
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ)
Изобретение относится к способам и средствам, использующим методы дифференциально-фазовой профилометрии/профилографии и оптической рефрактометрии, и может быть использовано практически во всех отраслях промышленности, например, в автомобильной, авиационной, авиакосмической, химической, электронной, оптической и медицинской промышленности, в машиностроении при изготовлении различных деталей, агрегатов и машин, высокоэффективных турбосистем, в приборостроении, особенно в производстве подшипников, а также для определения эксплуатационных параметров топливно- смазочных материалов, например, для экспресс-анализа с целью определения количества и размеров частиц в маслах, топливе и нефтепродуктах, в прозрачных веществах и биологических средах.
Известен способ исследования рельефных и фазовых объектов, позволяющий сформировать изображение объекта путем сравнения фаз световых пучков, отраженных от его поверхности в двух точках, разнесенных на диаметр светового пятна, преобразования полученной разности фаз в электрический сигнал с фазовой демодуляцией и модуляции электрическим сигналом соответствующей точки изображения, причем с целью уменьшения времени получения изображения световой пучок разделяют на два параксиальных пучка, каждый из которых одновременно сдвигают по частоте с различными значениями сдвига, синхронно развертывают их по поверхности объекта и оптически смешивают два отраженных от поверхности луча [Патент Украины N° 19905, опубликован 25.12.1997]. Для реализации этого способа используют лазерный сканирующий микроскоп, содержащий источник лазерного излучения, светоделитель, акустооптическую ячейку, генераторы электрических сигналов, устройство развертки луча, объектив, фотоприемник и последовательно соединенные смеситель, фазовый детектор и видеоконтрольное устройство, в котором акустооптическая ячейка, устройство развертки луча, светоделитель и объектив последовательно установлены по ходу лазерного луча, выходы генераторов электрических сигналов подключены к входу акустооптической ячейки и к смесителю, устройство развертки луча содержит блок управления, последовательно расположенные по ходу луча телескопическую оптическую систему, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях два акустооптических дефлектора и цилиндрическую линзу, причем два акустооптических дефлектора присоединены к блоку управления, а фотоприемник, расположенный вдоль оси отраженного от светоделителя луча, соединен с входом фазового детектора.
Недостатком известного способа является его крайне низкая эффективность, обусловленная тем, что разделение светового пучка возможно только по одной оси в направлении сканирования пучка, в связи с чем данные о параметрах исследуемой поверхности можно получить только вдоль одного конкретного направления (оси ОХ или оси OY).
Известен также способ измерения рельефа исследуемой поверхности путем сравнения его с известным рельефом образца [Патент США N° 5481360 А, опубликован 02.01.1996].
Для реализации этого способа используют оптическое устройство, содержащее источник лазерного излучения; акустооптический элемент; средство для приведения в действие акустооптического элемента для трансформации падающего лазерного луча, по меньшей мере, на два луча с разными частотами; два светоделителя, первый из которых размещен между акустооптическим элементом и образцом на оптической оси, по меньшей мере, двух направленных к поверхности образца лазерных лучей и используется для их разделения и для разделения отраженного от образца света, на первый и второй разделённые лучи света, а второй используется для отражения второго разделения луча, отраженного от первого светоделителя; три фотоприемника, первый из которых в отношении формирования опорного сигнала биения реагирует, по меньшей мере, на два лазерных луча, которые разделены первым светоделителем, второй в отношении формирования сигнала биения реагирует на первое отражение разделенного луча, а третий предназначен для детектирования интенсивности света части второго отражения разделенного луча света в отношении формирования светового сигнала; соединенный с первым и вторым фотоприемниками фазовый компаратор как средство сравнения интенсивностей и фаз сигнала биения от исследуемой поверхности и опорного сигнала биения от образца, а также вычислительные приборы для расчета параметров рельефа исследуемой поверхности.
Недостатками этого способа являются необходимость сравнения данных о параметрах исследуемой поверхности с данными о параметрах поверхности эталонного образца, имеющей свои неровности, а также то, что разделение светового пучка возможно только в направлении сканирования пучка, в связи с чем данные о параметрах исследуемой поверхности в плоскости сканирования можно получить только вдоль одной оси (оси ОХ или оси OY). В результате получают профилограмму (разрез рельефа исследуемой поверхности) или набор профилограмм. Для сшивания полученных профилограмм с целью воссоздания рельефа исследуемой поверхности необходима дополнительная информация о начале отсчета в каждой профилограмме, которая при таком способе исследования не измеряется. В то же время для воссоздания рельефа исследуемой поверхности необходимо иметь данные о параметрах исследуемой поверхности в плоскости сканирования вдоль обеих осей (оси ОХ и оси OY), что выдвигает достаточно жесткие требования к оптической схеме устройства - реализация такой возможности в устройствах дифференциально-фазовой профилометрии и/или профилографии требует обеспечения в отношении распространения световых пучков вдоль обеих осей (оси ОХ и оси OY) одинаковых условий. Кроме этого, оптическая схема известного устройства имеет опорный канал, который требует отдельной юстировки, и вносит в измеряемые величины дополнительные погрешности.
Известно устройство измерения рефракционных аберраций глаза, включающий канал зондирования, измерительный канал и канал нормирования, причем канал зондирования состоит из последовательно установленных: лазера, первого и второго дифракционных однокоординатных дефлекторов, селектора первого порядка дифракции и коллимационной линзы, причем селектор первого порядка дифракции выполнен в виде телескопа по схеме Кеплера с апертурной диафрагмой, установленной в точке совпадения фокусов входной и выходной линз, точка переднего фокуса коллимационной линзы расположена в плоскости выходного зрачка телескопа, каждый однокоординатный дефлектор имеет в своем составе акустооптический кристалл, управляемый цифровым синтезатором частот через выходной усилитель-драйвер после коллимационной линзы перед глазом пациента установлены поляризационный разделитель, ортогональный выход которого сориентирован на измерительный канал, а измерительный канал состоит из объектива, позиционно чувствительного фотоприемника, установленного в его фокальной плоскости и своим выходом соединенного с блоком обработки и отображения информации на основе компьютера, соединенного управляющими связями с лазером, дефлекторами и каналом нормирования, между акустооптическими кристаллами однокоординатных дефлекторов установлен телескоп переноса эквивалентного центра отклонения лучей первым дефлектором в эквивалентный центр отклонения лучей вторым дефлектором так, что входной зрачок телескопа переноса совмещен с эквивалентным центром отклонения лучей акустооптическим кристаллом первого дефлектора, а выходной зрачок телескопа переноса и входной зрачок селектора первого порядка дифракции совмещен с эквивалентным центром отклонения лучей акустооптическим кристаллом второго дефлектора, телескоп переноса выполнен в виде схемы Кеплера и в него введена апертурная диафрагма, установленная в точке совпадения фокуса входной линзы и переднего фокуса выходного зрачка линзы телескопа переноса, апертурная диафрагма телескопа переноса выполнена в виде щели, своей более длинной стороной ориентированной вдоль направления отклонения лучей первым дефлектором, телескоп переноса выполнен из цилиндрических линз, меридиональная ось которых ориентирована вдоль направления отклонения лучей первым дефлектором, в телескопе переноса и в селекторе первого порядка дифракции вокруг апертурных диафрагм вне зоны первого порядка дифракции обоих направлений отклонения световых лучей установлены световые ловушки, например, в виде поглощающих поверхностей, которые сходятся под острым углом [Патент Украины Ко 66936 Устройство для измерения рефракционных аберраций глаза (Пристрш для вим1рювання рефракцшних аберацш ока), А61В 3/00, A61B 3/10, A61B 3/14, 15.06.2004].
Недостатками известного устройства является то, что для проведения измерений в данном устройстве применяется более сложный позиционно- чувствительный фотоприемник, имеющий несколько выходящих информационных сигналов, которые требуют дополнительной обработки и соответственно более сложной схемы электронного блока. Кроме того, позиционно-чувствительный фотоприемник имеет линейную характеристику лишь в достаточно ограниченной области, размеры которой существенно зависят от формы и размеров фокального пятна на фотоприемники, которые трудно контролировать. Указанные недостатки этого технического решения обусловливают меньший динамический диапазон и низкую точность измерений по сравнению с устройствами, реализующими дифференциально-фазовый метод.
Известен используемый в микробиологии и медицине лазерный сканирующий конфокальный микроскоп, включающий микроскоп с двумя серводвигателями постоянного тока, источник света в виде галогенной и ртутной лампы, и лазерный модуль. Лазерный блок сканирующего конфокального микроскопа содержит два движущихся независимо друг от друга гальванометрических сканера, четыре лазера (аргоновый, два гелиево-неоновых и диодный), генерирующих излучения разной длины волны (от 405 до 633 нм) и разной мощности (от 1 до 30 мВт). Микроскоп имеет набор объективов (от 1 * до 40х), поле зрения 10x 10 мм (при использовании объектива 1,25х), два конфокальных флуоресцентных канала [www.biochemistry.org.ua/index.php/ uklactivities/services.html].
Недостатками известного сканирующего конфокального микроскопа является необходимость применения при биологических и медицинских исследованиях контрастных флуоресцентных веществ, действия которых могут привести к повреждению живых клеток при превышении нужной концентрации красителя, и выжигания фотохимического красителя, и, как следствие, требует повторного внесения красителя в объект исследования. Кроме того, такой микроскоп содержит подвижные элементы - гальванометрические сканеры, что требует дополнительной сложной юстировки, увеличивает погрешности измерений и, соответственно, уменьшает надежность прибора и достоверность полученных результатов. Наиболее близким техническим решением, которое выбрано в качестве прототипа, является способ дифференциально-фазовой профилометрии и/или профилографии, который заключается в том, что предварительно световым пучком сканируют эталонную поверхность, а затем по тем же траекториям сканируют исследуемую поверхность; причем, каждую точку как исследуемой, так и эталонной поверхности последовательно сканируют, по меньшей мере, первым и вторым световым пучком, причем указанные световые пучки разделяют на, по меньшей мере, два параксиальных луча, по меньшей мере, один из которых сдвигают относительно других по частоте и в пространстве вдоль первой оси в первом световом пучке и вдоль ортогональной ей второй оси во втором световом пучке, при этом измеряют разность фаз отраженных лучей для выбранного количества точек сканируемой поверхности, аппроксимируют данные о разности фаз отраженных лучей, полученные при сканировании эталонной поверхности, двумерной функцией, затем корректируют данные о разности фаз отраженных лучей, полученные при сканировании эталонной поверхности, на основе указанных аппроксимированных данных и осуществляют двумерное интегрирование скорректированных данных, полученных при сканировании эталонной поверхности, вдоль траекторий перемещения световых пучков и аппроксимируют указанные проинтегрированные данные двумерной функцией, затем корректируют данные о разности фаз отраженных лучей, полученные при сканировании исследуемой поверхности, на основе упомянутых аппроксимированных данных о разности фаз отраженных лучей в соответствующих точках эталонной поверхности и осуществляют двумерное интегрирование скорректированных данных, полученных при сканировании исследуемой поверхности, вдоль траекторий перемещения световых пучков, корректируют указанные проинтегрированные данные на основе упомянутых проинтегрированных и аппроксимированных данных о разности фаз отраженных лучей в соответствующих точках эталонной поверхности, после чего строят изображение и/или определяют параметры профиля исследуемой поверхности. Причем сканирование осуществляют путем перемещения светового пучка от одной точки поверхности к другой параллельно оптической оси по траекториям в виде эквидистантных линий, которые начинаются и заканчиваются на границе заданной области исследуемой поверхности, причем при сканировании предварительно осуществляют перемещение светового пучка через исследуемые точки заданной области сканируемой поверхности по эквидистантным траекториям в направлении первой оси, а затем осуществляют перемещение светового пучка через упомянутые точки заданной области сканируемой поверхности по эквидистантным траекториям в направлении второй оси, ортогональной первой, перемещения светового пучка через исследуемые точки заданной области сканируемой поверхности осуществляют путем последовательного перемещения светового пучка через каждое множество точек указанной области, образованное точками, лежащими между ее границами на одной из траекторий, ориентированных в направлении первой оси, и на одной из траекторий, ориентированных в направлении ортогональной ей второй оси, по меньшей мере, один из лучей светового пучка сдвигают в пространстве вдоль оси перемещения лучей и один из лучей светового пучка сдвигают в пространстве вдоль оси, ортогональной осе перемещения лучей, а аппроксимацию осуществляют двумерным полиномом [Патент Российской Федерации на изобретение JVs 2179328, опубликован 19.06.2001].
Для реализации этого способа используют устройство для дифференциально- фазовой профилометрии и/или профилографии, содержащее источник излучения, в качестве которого может быть использован лазер; установленные по ходу светового пучка, по меньшей мере, два акустооптических дефлектора, светоделитель и объектив, при этом каждый из акустооптических дефлекторов выполнен с возможностью отклонения, сканирования, а также разделения, по меньшей мере, части светового пучка, по меньшей мере, на два луча по частоте и в пространстве по одной из координат, в то же время указанные акустооптические дефлекторы расположены с возможностью отклонения, сканирования и разделения, по меньшей мере, части светового пучка, по меньшей мере, по двум ортогональным направлениям, устройство также содержит, по меньшей мере, два генератора управляющих сигналов для каждого акустооптического дефлектора с общим генератором опорной частоты для всех генераторов управляющих сигналов каждого акустооптического дефлектора, при этом выходы генераторов управляющих сигналов соединены с входом соответствующего акустооптического дефлектора через сумматор, устройство также содержит фотоприемники опорного и измерительного сигналов и фазовый детектор, причем светоделитель выполнен с возможностью направления части светового пучка от источника света на фотоприемник опорного сигнала и части отраженного светового пучка на фотоприемник измерительного сигнала, вход фазового детектора соединен с выходами указанных фотоприемников, а выход - с блоком обработки данных, включающем первый модуль аппроксимации, который выполнен с возможностью аппроксимации данных о разнице фаз отраженных лучей светового пучка в исследуемых точках эталонной поверхности, третий модуль сравнения для корректировки данных о разнице фаз отраженных лучей в исследуемых точках эталонной поверхности на основе указанных аппроксимированных данных, первый модуль интегрирования для интегрирования скорректированных данных о разнице фаз отраженных лучей в исследуемых точках эталонной поверхности вдоль траекторий перемещения светового пучка, который соединен со вторым модулем аппроксимации для аппроксимации указанных проинтегрированных данных; блок обработки данных также содержит первый модуль сравнения для корректировки данных о разнице фаз отраженных лучей светового пучка в соответствующих точках исследуемой поверхности на основе данных о разнице фаз отраженных лучей светового пучка в соответствующих точках эталонной поверхности, второй модуль интегрирования, который выполнен с возможностью интегрирования данных о разнице фаз отраженных лучей светового пучка в исследуемых точках исследуемой поверхности вдоль траекторий перемещения светового пучка, второй модуль сравнения для корректировки упомянутых проинтегрированных данных о разнице фаз отраженных лучей светового пучка для исследуемой поверхности на основе упомянутых данных, полученных в результате аппроксимации проинтегрированных данных о разнице фаз отраженных лучей светового пучка в соответствующих точках эталонной поверхности, кроме того блок обработки данных содержит модуль отображения информации и модуль управления разверткой, который соединен с упомянутыми генераторами управляющих сигналов. При этом фазовый детектор через аналого- цифровой преобразователь, модуль подавления шума и узел выбора режима работы соединен с входом третьего модуля сравнения, первого модуля запоминания и первого модуля аппроксимации, выход которого соединен с входом второго модуля запоминания, выход второго модуля запоминания соединен со вторым входом упомянутого третьего модуля сравнения, выход которого соединен со входом первого модуля интегрирования, а выход первого модуля интегрирования соединен с входом второго модуля аппроксимации, выход которого соединен с входом третьего модуля запоминания, выходы первого и второго модулей запоминания соединены со входами первого модуля сравнения, выход которого соединен с первым входом второго модуля интегрирования, а второй вход второго модуля интегрирования соединен через модуль коррекции с выходом упомянутого первого модуля запоминания, второй модуль интегрирования и третий модуль запоминания соединены с входами второго модуля сравнения, выход которого соединен с первым входом модуля калибрования, а второй вход модуля калибрования соединен со вторым выходом второго модуля интегрирования, выход модуля калибровки соединен с узлом расчета параметров поверхности, соединенным с первым входом модуля отображения информации, со вторым входом которого соединен один из выходов узла выбора режима работы, а с третьим входом соединен модуль управления разверткой, выполненный с возможностью задания направления разделения светового пучка и формирования последовательности координат позиционирования светового пучка на заданной области исследуемой поверхности, со входом модуля управления разверткой соединен модуль установки пределов области исследуемой поверхности, вход которого соединен с упомянутым модулем отображения информации. Кроме этого, между источником света и акустооптическими дефлекторами по ходу светового пучка установлена первая оптическая система, которая выполнена с возможностью расширения светового пучка, а после акустооптических дефлекторов установлена вторая оптическая система, которая выполнена с возможностью сужения светового пучка.
Недостатками взятого в качестве прототипа технического решения, являются необходимость сравнения данных о параметрах исследуемой поверхности с данными о параметрах эталонной поверхности, которая имеет свои неровности. Погрешности при определении параметров рельефа поверхности эталонного образца приводят к дополнительным погрешностям в измерении и обработке данных, касающихся параметров рельефа исследуемой поверхности. В то же время принципиальная функциональная схема известного устройства, включающая двухканальную схему определения данных, касающихся параметров рельефа исследуемой поверхности и схему блока обработки полученных данных слишком сложна. Отдельный фотоприемник для выделения опорного сигнала из сигналов, полученных от эталонного образца, вносит в результаты измерений дополнительные погрешности. Известное устройство работает в режиме «на отражение», его нельзя использовать для определения параметров (показателя преломления, распределения плотности) прозрачных объектов, т.е. для работы в режиме «на просвет».
Таким образом, задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении возможности исследования как непрозрачных, так и прозрачных объектов, непосредственного (без использования эталонных образцов и контрастных веществ) измерения параметров (высоты и локальных наклонов поверхности, показателя преломления, распределения плотности) исследуемого объекта, а также возможности воссоздания изображения рельефа его поверхности и (или) построения «карты рефракции» (распределения плотности), и одновременно в усовершенствовании известного устройства для дифференциально-фазовой профилометрии/профилографии путем исключения из схемы известного устройства фотоприемника, предназначенного для выделения опорного сигнала из сигналов, полученных от эталонного образца и, соответственно, замены двухканальной принципиальной функциональной схемы на одноканальную.
Технический результат, который достигается в результате реализации заявляемого изобретения, заключается в том, что благодаря непосредственному измерению параметров исследуемого объекта уменьшается время обработки полученных данных с одновременным повышением точности и достоверности полученных результатов; усовершенствуется принципиальная функциональная схема известного устройства (включая как оптическую, так и электронную части) путем создания схемно-технических и конструктивных решений двух вариантов устройства для реализации заявленного способа, работающих в как в режиме «на отражение», так и в режиме «на просвет».
Суть заявляемого способа определения параметров объекта, который позволяет достичь указанного выше технического результата, заключается в следующем:
- исследуемый объект сканируют по двум взаимно ортогональным направлениям с совмещением центров сканирования двумя световыми пучками, которые формируют путем предварительного поочередного разделения светового пучка в каждом из двух акустооптических дефлекторов на, по меньшей мере, два световых пучка, со сдвигом по частоте и в пространстве вдоль первой оси в первом акустооптическом дефлекторе и вдоль ортогональной ей второй оси во втором акустооптическом дефлекторе, при том, что сканирование осуществляют путем перемещения световых пучков через каждую точку множества точек исследуемого объекта, находящихся в границах выбранной для исследования области, сначала по одной из траекторий, ориентированной в направлении первой оси, двумя световыми пучками, которые разделены в плоскости первой оси, а затем - по одной из траекторий, ориентированной в направлении второй оси, которая ортогональна первой, двумя световыми пучками, которые разделены в плоскости второй оси, после чего отраженные от поверхности исследуемого объекта (или прошедшие сквозь него) световые пучки направляют на фотоприемник, где их трансформируют в электрические сигналы, обрабатывают полученные сигналы, измеряют параметры исследуемого объекта и строят изображение рельефа поверхности исследуемого объекта или его «карту рефракции» (распределения плотности);
- параметры исследуемого объекта определяют путем измерения фазы переменной составляющей фототока с частотой Af, равной разности между частотными параметрами каждого из пары сканирующих световых пучков, при этом параметры каждой отдельной точки исследуемого объекта измеряют дважды, в начале следующего и в конце предыдущего такта сканирования, что повышает точность и достоверность результатов измерения;
- измерение параметров исследуемого объекта благодаря постоянной разности Af между частотными параметрами каждого разделенного и отраженного от поверхности исследуемого объекта (или прошедшего сквозь него) светового пучка осуществляют по одноканальной схеме, что значительно упрощает как оптическую, так и электронную часть устройства для реализации заявленного способа.
Новым в заявляемом способе является возможность непосредственного (без использования эталонных образцов и контрастных материалов) измерения параметров исследуемого объекта путем измерения разности фаз между двумя разнесенными по частоте и в пространстве, отраженными от поверхности исследуемого объекта (или прошедшими сквозь него) световыми пучками, что позволяет уменьшить время измерения, упростить обработку полученных в результате сканирования данных и повысить точность и достоверность результатов измерения.
Возможность осуществления заявленного способа поясняется следующими графическими материалами:
Фиг. 1 - схема первого этапа разделения светового пучка и совмещения
центров сканирования;
Фиг. 2 - схема второго этапа разделения светового пучка и совмещения
центров сканирования;
Заявляемый способ определения параметров исследуемого объекта (или его поверхности) реализуется следующим образом.
В качестве примера, рассматривается вариант исследования объекта поочередным сканированием его вдоль оси OY с разделением светового пучка в направлении оси OY и вдоль оси ОХ с разделением светового пучка в направлении оси ОХ.
Формирование световых пучков происходит в два этапа согласно представленным на Фиг. 1 и Фиг. 2 схемам, где отмечены частотные параметры сканирующих световых пучков:
fo - частота оптического сигнала,
fx - частота управляющего сигнала, который обеспечивает сканирование по оси ОХ,
fY - частота управляющего сигнала, который обеспечивает сканирование по оси OY,
Af- разность частот управляющих сигналов, обеспечивающих сканирование (дополнительный сдвиг по частоте одного из сканирующих лучей).
На первом этапе (Фиг. 1) сигнал с составляющими, которые имеют частоты fY, ίγ+Δί, подают на первый акустооптический дефлектор 5, который расщепляет световой пучок 12 на два пучка и отклоняет их вдоль оси ΟΥ. С помощью телескопической системы 6 Бадаля центр расщепления и сканирования световых пучков переносят на второй акустооптический дефлектор 7, на который подают сигнал с частотой fx. Второй акустооптический дефлектор 7 отклоняет полученные световые пучки вдоль оси ОХ. Это обеспечивает измерение разности фаз между двумя световыми пучками, которые были разделены, в направлении оси OY.
На втором этапе (Фиг. 2) сигнал с частотой fY подают на акустооптический дефлектор 5, который отклоняет полученный световой пучок вдоль оси OY. С помощью телескопической системы 6 Бадаля центр сканирования отклоненного светового пучка переносят на второй акустооптический дефлектор 7, на который подают сигнал с составляющими, имеющими частоты fx, fx+Af. Второй акустооптический дефлектор 7 разделяет полученный световой пучок на два пучка и отклоняет их вдоль оси ОХ. Это обеспечивает измерение разности фаз между двумя световыми пучками, которые расщеплены в направлении оси ОХ.
Управление последовательностью подачи сигналов на первый 5 и второй 7 акустооптические дефлекторы с необходимыми частотами в отношении разделения световых пучков, их сдвига и сканирования осуществляют в автоматическом режиме. В то же время частоты fx и fY обеспечивают сканирование в заданных направлениях и в заданных границах. Таким образом, для расчетов параметров исследуемого объекта на фазовый детектор устройства для реализации заявляемого способа поступают два сигнала, которые соответствуют параметрам, характеризующим распределение показателей преломления (плотности) в исследуемом объекте или высоту и локальные наклоны рельефа его поверхности. Отсутствие необходимости использовать эталонные образцы с соответствующими расчетами их параметров, а также измерение параметров исследуемого объекта в каждой выбранной для исследования точке дважды (в начале и в конце каждого цикла сканирования) значительно упрощает и ускоряет обработку полученных в результате измерений данных, а также повышает их точность и достоверность.
Для реализации заявляемого способа определения параметров объекта разработаны два варианта устройства, которые работают в режиме «на отражение» и в режиме «на просвет». Вариант 1. Устройство для определения параметров объекта (далее - Устройство 1), обеспечивающее измерение параметров (высоты и локальных наклонов) рельефа поверхности исследуемого объекта, представляет собой устройство дифференциально-фазовой профилометрии/профилографии, которое состоит из источника излучения, в качестве которого может быть использован лазер, установленные по ходу светового пучка и соединенные между собой последовательно и механически на общей оптической оси, первой оптической системы, выполненной с возможностью расширения светового пучка, по меньшей мере, двух акустооптических дефлекторов, каждый из которых выполнен с возможностью разделения светового пучка, по меньшей мере, на два пучка, смещения их по частоте и в пространстве и сканирования выбранного участка исследуемого объекта по двум взаимно ортогональным направлениям, установленной между первым и вторым акустооптическими дефлекторами телескопической системы Бадаля, второй оптической системы, выполненной с возможностью сужения светового пучка, светоделителя,, объектива и фотоприемника, четырех генераторов управляющих сигналов - по два для каждого акустооптического дефлектора, генератора опорных сигналов, фазового детектора, блока управления и обработки и видеомонитора.
Новым в Устройстве 1 является то, что оптическая ось, на которой расположены источник излучения, первый и второй акустооптические дефлекторы, первая и вторая оптические системы, светоделитель, объектив и фотоприемник, является ломаной. В состав устройства дополнительно введены телескопическая система Бадаля для переноса центра сканирования с первого на второй акустооптический дефлектор и видеомонитор для визуализации результатов измерений. Фазовый детектор дополнительно содержит частотный фильтр, ограничивающий полосу частот входящего сигнала, отраженного от исследуемой поверхности и содержащего переменную составляющую с частотой Af, которая является главным носителем информации о параметрах рельефа исследуемой поверхности, усилитель-ограничитель, счетчик-синхронизатор и цифровой счетчик. Блок управления и обработки дополнительно содержит модуль реконструкции рельефа исследуемой поверхности, модуль выбора режимов отображения и модуль управления разверткой. Выход фотоприемника соединен с входом фазового детектора, который одновременно является входом частотного фильтра, выход которого соединен с входом усилителя-ограничителя, а выход усилителя-ограничителя соединен с первым входом цифрового счетчика. В то же время выход генератора опорных сигналов соединен с первыми входами генераторов управляющих сигналов, с входом счетчика-синхронизатора и с третьим входом цифрового счетчика, при том, что выход счетчика-синхронизатора соединен со вторым входом цифрового счетчика, выход которого соединен с входом блока управления и обработки, который одновременно является входом модуля выбора режима работы, при этом выходы модуля выбора режима работы соединены с входами модуля реконструкции рельефа поверхности исследуемого объекта и модуля выбора режима отображения, а выход модуля рельефа поверхности исследуемого объекта соединен со вторым входом модуля выбора режима отображения, один из выходов которого соединен с входом дополнительно установленного видеомонитора, а второй - с входом модуля управления разверткой, первый выход которого, в свою очередь, соединен обратной связью с третьим входом модуля выбора режима отображения, при том, что остальные четыре выхода модуля управления разверткой, которые одновременно являются выходами блока управления и обработки, соединены с входами генераторов управляющих сигналов, выходы которых через сумматоры соединены с входами первого и второго акустооптических дефлекторов.
Следовательно, поставленная задача решается тем, что в принципиальную схему известного устройства внесены такие изменения:
- оптическая ось Устройства 1 выполнена ломаной;
- в состав Устройства 1 дополнительно введена телескопическая система Бадаля;
- из состава Устройства 1 исключен фотоприемник опорного сигнала;
- в состав фазового детектора дополнительно введен частотный фильтр;
- из состава блока управления и обработки исключены модули установления границ исследования поверхности, подавления шумов, аппроксимации,
интегрирования, запоминания, расчета параметров поверхности, а также аналого- цифровой преобразователь;
- в состав блока управления и обработки дополнительно введены модуль реконструкции рельефа поверхности, модуль выбора режима отображения и модуль управления разверткой; - в состав Устройства 1 дополнительно введен видеомонитор.
Вариант 2. Устройство для определения параметров объекта (далее - Устройство 2), обеспечивающее измерение показателей преломления, плотности исследуемого объекта, представляет собой устройство для дифференциально- фазовой профилометри/профилографии, которое состоит из источника излучения, в качестве которого может быть использован лазер, установленные по ходу светового пучка и соединенные между собой последовательно и механически на общей оптической оси, первой оптической системы, выполненной с возможностью расширения светового пучка, по меньшей мере, двух акустооптических дефлекторов, каждый из которых выполнен с возможностью разделения светового пучка, по меньшей мере, на два пучка, смещения их по частоте и в пространстве и сканирования выбранного участка исследуемого объекта по двум взаимно ортогональным направлениям, установленной между первым и вторым акустооптическими дефлекторами телескопической системы Бадаля, второй оптической системы, выполненной с возможностью сужения светового пучка, двух объективов, установленных до и после исследуемого объекта, и фотоприемника, четырех генераторов управляющих сигналов - по два для каждого акустооптического дефлектора, генератора опорных сигналов, фазового детектора, блока управления и обработки и видеомонитора.
Новым в Устройстве 2 является то, что оптическая ось, на которой установлены источник излучения, первый и второй акустооптические дефлекторы, первая и вторая оптические системы, оба объектива и фотоприемник, является ломаной. В состав устройства дополнительно введены телескопическая система Бадаля для переноса центра сканирования с первого на второй акустооптический дефлектор и видеомонитор для визуализации результатов измерений. Из состава устройства изъят светоделитель и за исследуемым объектом дополнительно установлен второй объектив для фокусировки на фотоприемник световых пучков, прошедших сквозь исследуемый объект. Фазовый детектор дополнительно содержит частотный фильтр, ограничивающий полосу частот входящего сигнала, прошедшего через исследуемый объект и содержащего переменную составляющую с частотой Δ£, которая является главным носителем информации о параметрах исследуемого объекта, усилитель-ограничитель, счетчик- синхронизатор и цифровой счетчик. Блок управления и обработки дополнительно содержит модуль создания «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта и модуль выбора режимов отображения. Выход фотоприемника соединен с входом фазового детектора, который одновременно является входом частотного фильтра, выход которого соединен с входом усилителя-ограничителя, а выход усилителя-ограничителя соединен с первым входом цифрового счетчика. В то же время выход генератора опорных сигналов соединен с первыми входами генераторов управляющих сигналов, с входом счетчика-синхронизатора и с третьим входом цифрового счетчика, при том, что выход счетчика-синхронизатора соединен со вторым входом цифрового счетчика, выход которого соединен с входом блока управления и обработки, который одновременно является входом модуля выбора режима работы, при этом выходы модуля выбора режима работы соединены с входами модуля создания «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта и модуля выбора режима отображения, а выход модуля создания «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта соединен со вторым входом модуля выбора режима отображения, один из выходов которого соединен с входом дополнительно установленного видеомонитора, а второй - с входом модуля управления разверткой, первый выход которого, в свою очередь, соединен обратной связью с третьим входом модуля выбора режима отображения, при том, что остальные четыре выхода модуля управления разверткой, которые одновременно являются выходами блока управления и обработки, соединены с входами генераторов управляющих сигналов, выходы которых через сумматоры соединены со входами первого и второго акустооптических дефлекторов.
Следовательно, поставленная задача решается тем, что в принципиальную схему известного устройства внесены следующие изменения:
- оптическая ось Устройства 2 выполнена ломаной;
- в состав Устройства 2 введена телескопическая система Бадаля;
- из состава Устройства 2 исключен фотоприемник опорного сигнала и
светоделитель;
- в состав Устройства 2 дополнительно введен второй объектив;
- в состав фазового детектора дополнительно введен частотный фильтр;
- из состава блока управления и обработки исключены модули установки пределов поверхности исследования, фильтрации шума, аппроксимации,
интегрирования, запоминания, расчета параметров поверхности, а также аналого- цифровой преобразователь;
- в состав блока управления и обработки дополнительно введены модуль создания «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта, модуль выбора режима отображения и модуль управления разверткой;
- в состав Устройства 2 дополнительно введен видеомонитор.
Устройство 1 и Устройство 2 могут быть проиллюстрированы детальным описанием их конструкции и работы согласно следующим графическим материалам, где:
Фиг. 3 - принципиальная функциональная схема Устройства 1 ;
Фиг. 4 - пример использования Устройства 1 в машиностроении;
Фиг. 5 - внешний вид Устройства 1 в медицине.
Фиг. 6 - принципиальная функциональная схема Устройства 2;
Фиг. 7 - пример использования Устройства 2 в медицине;
Фиг. 8 - пример использования Устройства 2 в биологии;
Принципиальная функциональная схема (Фиг. 3) Устройства 1 состоит из двух частей - оптической части 1 и электронной части 2.
Оптическая часть 1 Устройства 1 включает источник 3 излучения, установленные последовательно по ходу светового пучка 4 и связанные между собой технологически (оптически и механически) первую оптическую систему 5, первый акустооптический дефлектор 6, телескопическую систему Бадаля 7, второй акустооптический дефлектор 8, вторую оптическую систему 9, объектив 10, светоделитель 12 и фотоприемник 13.
В качестве источника 3 излучения используют источник когерентного излучения с линейной поляризацией (лазер). Оптическая ось устройства является ломаной, т.е. смещена в пространстве от прямой (мнимой) оси по соответствующим направлениям (ОХ и OY) - от дефлектора 6 через телескопическую систему 7 Бадаля к дефлектору 8 (по оси OY), от дефлектора 8 ко второй оптической системе 9 и исследуемой поверхности 1 1 (по оси ОХ). Первая оптическая система 5 выполнена с возможностью расширения светового пучка 4 на входе первого акустооптического дефлектора 6. Акустооптические дефлекторы 6 и 8 выполнены с возможностью разделения светового пучка 4 на два пучка, их смещения в пространстве и по частоте и сканирования по одной из осей (оси ОХ или оси OY), и расположены друг относительно друга с поворотом на 90°. Телескопическая система 7 Бадаля позволяет перенести центр сканирования с первого акустооптического дефлектора 6 на второй акустооптический дефлектор 8. Вторая оптическая система 9 согласовывает диаметр сканирующего пучка с входным зрачком объектива 10 и выполнена так, что светоделитель 12 находится на оси светового пучка 4 между линзами второй оптической системы 9. Светоделитель 12 делит световой пучок на равные доли - их интенсивности должны равняться около 50 % интенсивности падающего света. Объектив 10 предназначен для фокусировки светового пучка на исследуемую поверхность 11 и приема отраженного светового пучка. На фотоприемник 13 поступают отраженные от исследуемой поверхности 11 световые пучки с разной частотой. Фотоприемник 13 должен обеспечивать высокие чувствительность, соотношение сигнал/шум, динамический диапазон и минимальные фазовые искажения.
Электронная часть 2 Устройства 1 включает генератор 14 опорных сигналов; генераторы 15, 16, 17 и 18 управляющих сигналов; сумматоры 19 и 20; фазовый детектор 21, включающий частотный фильтр 22, усилитель-ограничитель 23, счетчик-синхронизатор 24 и цифровой счетчик 25; блок 26 управления и обработки, включающий модуль 27 выбора режимов работы, модуль 28 реконструкции рельефа поверхности исследуемого объекта, модуль 29 выбора режимов отображения, модуль 30 управления разверткой и видеомонитор 31.
Элементы электронной части 2 Устройства 1 соединены между собой таким образом. Выход фотоприемника 13 соединен с входом фазового детектора 21, который одновременно является входом частотного фильтра 22, выход которого соединен с входом усилителя-ограничителя 23, выход усилителя-ограничителя, в свою очередь, соединен с первым входом цифрового счетчика 25. Выход генератора 14 опорных сигналов соединен с первыми входами генераторов 15, 16, 17 и 18 управляющих сигналов, с входом счетчика-синхронизатора 24 и третьим входом цифрового счетчика 25, при том, что выход счетчика-синхронизатора 24 соединен со вторым входом цифрового счетчика 25, выход которого соединен с входом блока 26 управления и обработки, который одновременно является входом модуля 27 выбора режима работы, при этом выходы модуля выбора режима работы 27 соединены с входами модуля 28 реконструкции рельефа поверхности исследуемого объекта и модуля 29 выбора режима отображения, а выход модуля 28 реконструкции рельефа поверхности исследуемого объекта соединен со вторым входом модуля 29 выбора режима отображения, один из выходов которого соединен с входом дополнительно установленного видеомонитора 31 , а второй— со входом модуля 30 управления разверткой, первый выход которого, в свою очередь, соединен обратной связью с третьим входом модуля 29 выбора режима отображения, при том, что третий, четвертый, пятый и шестой выходы модуля 30 управления разверткой соединены соответственно со вторыми входами генераторов 15, 16, 17 и 18 управляющих сигналов, выходы которых через сумматоры 19 и 20 соединены с входами первого 6 и второго 8 акустооптических дефлекторов.
Устройство 1 работает таким образом.
Источник 3 излучения (Фиг. 3) генерирует световой пучок 4, который расширяется в первой оптической системе 5, проходит первый акустооптический дефлектор 6, который разделяет световой пучок 4 на две части для смещения их в пространстве (например по оси OY) и дальнейшего сканирования, проходит телескопическую систему 7 Бадаля, которая переносит центр сканирования с первого 6 на второй акустооптический дефлектор 8, который, в свою очередь, разделяет световой пучок на две части для смещения их в пространстве (например, по оси ОХ) и дальнейшего сканирования. Разделенный во втором акустооптическом дефлекторе 8 световой пучок сужается во второй оптической системе 9, между линзами которой расположен светоделитель 12, и попадает на линзы объектива 10 и далее на исследуемую поверхность 1 1. Отраженный от поверхности светоделителя 12 и, соответственно, от исследуемой поверхности И оптический сигнал 32 попадает на фото приемник 13, где превращается в его электрический аналог - сигнал 33.
Сигнал 33 поступает на вход фазового детектора 21, который одновременно является входом частотного фильтра 22. Частотный фильтр 22 ограничивает полосу частот входящего сигнала 33 и выделяет из него в виде периодического синусоидального сигнала 34 переменную составляющую с частотой Af, фаза которой несет информацию о разнице фаз световых пучков 32, отраженных от исследуемой поверхности 1 1 при каждом измерении, и которая в выбранном для исследования множестве точек, состоящем из рядов точек, расположенных вдоль оси ОХ и отдельно вдоль оси OY, является главным носителем информации о параметрах (высоте, локальных наклонах) исследуемой поверхности 1 1. При этом данные, полученные для каждой исследуемой точки (ее координаты, установленные при измерении данной точки направление и величина разделения световых пучков) сохраняются.
Периодический синусоидальный сигнал 34 поступает на усилитель- ограничитель 23, который обрабатывает входящий сигнал таким образом, что на его выходе образуется сигнал прямоугольной формы 35 с фазой, соответствующей фазе входного синусоидального сигнала 34 независимо от колебаний амплитуды последнего.
Прямоугольный сигнал 35 поступает на цифровой счетчик 25, который осуществляет измерение фазы (соответствующей переменной составляющей с частотой Δί) прямоугольного сигнала 35 относительно стартового сигнала 36, который генерирует счетчик-синхронизатор 24 на основе опорного сигнала 39 генератора 14 опорных сигналов. При этом, благодаря одновременному использованию сигнала 39 общего генератора 14 опорных сигналов как для генерирования управляющих сигналов для акустооптических дефлекторов 6 и 8, так и для генерирования опорного сигнала для счетчика-синхронизатора 24, начальная фаза переменной составляющей с частотой Αΐ совпадает с фазой стартового сигнала 36.
Выходящий из цифрового счетчика 25 сигнал 37, который соответствует фазе прямоугольного сигнала 35 и, соответственно, параметрам исследуемой поверхности 11 , обрабатывается в блоке 26 управления и обработки и в виде видеосигнала 38 направляется на вход видеомонитора 31. При этом модуль 27 выбора режимов работы блока 26 управления и обработки путем измерения вдоль осей ОХ и ΟΥ конечных изменений параметров (высоты, локальных наклонов) исследуемой поверхности 1 1 позволяет задавать режим сканирования и считывания параметров исследуемой поверхности 1 1 и (или) задавать режим вывода данных о ее параметрах на модуль 28 выбора режимов отображения; модуль 28 реконструкции рельефа поверхности исследуемого объекта блока 26 управления и обработки на основе сигналов формирует данные о параметрах исследуемого объекта 1 1 и направляет их на модуль 29 выбора режимов отображения; модуль 29 выбора режимов отображения блока 26 управления и обработки осуществляет выбор формы представления данных, полученных с модуля 27 выбора режимов работы и модуля 28 реконструкции рельефа поверхности, для передачи их на вход видеомонитора 31. Выходящий из блока 26 управления и обработки видеосигнал 38 поступает на вход видеомонитора 31, на экране которого в режиме реального времени в избранных масштабе и гамме цветов наблюдают параметры (высота, локальные наклоны) и (или) изображение рельефа исследуемой поверхности 11. Одновременно с выходов модуля 30 управления разверткой, совпадающих с выходами блока 26 управления и обработки на генераторы 15, 16, 17 и 18 управляющих сигналов направляется сигнал, сформированный, исходя из количества точек сканирования, которые считываются, в модуле 30 управления разверткой, куда также поступает сигнал 39 с выхода генератора 14 опорных сигналов. Генераторы 15, 16, 17 и 18 управляющих сигналов, в свою очередь, формируют управляющие сигналы, которые через сумматоры 19 и 20 направляются на акустооптические дефлекторы 6 и 8 и управляют разделением, смещением и сканированием светового пучка 4.
Устройство 1 обеспечивает возможность непосредственного измерения (без использования эталонных образцов) параметров (высоты, локальных наклонов) поверхности исследуемого объекта, и возможность построения трехмерного (3D) изображения ее рельефа. Кроме того, Устройство 1 по сравнению с известным устройством дифференциально-фазовой профилометрии/профилографии имеет более простые принципиальную функциональную схему и конструктивное выполнение, а также более высокие чувствительность, быстродействие, точность и достоверность результатов измерений.
Пример использования Устройства 1 в машиностроении и в медицине иллюстрируют соответственно Фиг. 4 и Фиг. 5. На Фиг. 4 на экране видеомонитора устройства представлено изображение поверхности напыленного золотом (Ra = 30 нм) стандартного стеклянного эталона шероховатости поверхности по ГОСТу 2789-73, а на Фиг. 5 -имплантат тазобедренного сустава человека для эндопротезирования (слева) и профилограмма его поверхности (справа).
Принципиальная функциональная схема (Фиг. 6) Устройства 2 состоит из двух частей - оптической части 1 и электронной части 2.
Оптическая часть 1 Устройства 2 включает источник 3 излучения, установленные последовательно по ходу светового пучка 4 и связанные между собой технологически (оптически и механически) первую оптическую систему 5, первый акустооптический дефлектор 6, телескопическую систему Бадаля 7, второй акустооптический дефлектор 8, вторую оптическую систему 9, объектив 10 и установленный за исследуемым объектом 11 объектив 12, фотоприемник 13.
В качестве источника 3 излучения используют источник когерентного излучения с линейной поляризацией (лазер). Оптическая ось Устройства 1 является ломаной, т.е. смещена в пространстве от прямой (мнимой) оси по соответствующим направлениям (OY и ОХ) - от дефлектора 6 через телескопическую систему 7 Бадаля к дефлектору 8 (по оси OY), от дефлектора 8 ко второй оптической системе 9 и исследуемому объекту 1 1 (по оси ОХ). Первая оптическая система 5 выполнена с возможностью расширения светового пучка 4 на входе первого акустооптического дефлектора 6. Акустооптические дефлекторы 6 и 8 выполнены с возможностью разделения светового пучка 4 на два пучка, их сдвига в пространстве и по частоте и сканирования по одной из осей (ОХ или OY), и расположены друг относительно друга с поворотом на 90°. Телескопическая система 7 Бадаля позволяет перенести центр сканирования с первого акустооптического дефлектора 6 на второй акустооптический дефлектор 8. Вторая оптическая система 9 согласовывает диаметр сканирующего пучка с входным зрачком объектива 10, который фокусирует световой пучок 4 на исследуемый объект 1 1. Объектив 12 направляет световой пучок, прошедший сквозь объект 1 1, на фотоприемник 13. Фотоприемник 13 должен иметь высокие чувствительность, соотношение сигнал/шум, динамический диапазон и минимальные фазовые искажения.
Электронная часть 2 Устройства 2 включает генератор 14 опорных сигналов; генераторы 15, 16, 17 и 18 управляющих сигналов; сумматоры 19 и 20; фазовый детектор 21, включающий частотный фильтр 22, усилитель-ограничитель 23, счетчик-синхронизатор 24 и цифровой счетчик 25; блок 26 управления и обработки, включающий модуль 27 выбора режимов работы, модуль 28 создания «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта, модуль 29 выбора режимов отображения, модуль 30 управления разверткой и видеомонитор 31.
Элементы электронной части 2 Устройства 2 соединены между собой таким образом. Выход фотоприемника 13 соединен с входом фазового детектора 21, который одновременно является входом частотного фильтра 22, выход которого соединен с входом усилителя-ограничителя 23, выход усилителя-ограничителя, в свою очередь, соединен с первым входом цифрового счетчика 25. Выход генератора 14 опорных сигналов соединен с первыми входами генераторов 15, 16, 17 и 18 управляющих сигналов, с входом счетчика-синхронизатора 24 и третьим входом цифрового счетчика 25, при том, что выход счетчика-синхронизатора 24 соединен со вторым входом цифрового счетчика 25, выход которого соединен с входом блока 26 управления и обработки, который одновременно является входом модуля 27 выбора режима работы, при этом выходы модуля выбора режима работы 27 соединены со входами модуля 28 создания «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта и модуля 29 выбора режима отображения, а выход модуля 28 создания «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта соединен со вторым входом модуля 29 выбора режима отображения, один из выходов которого соединен с входом дополнительно установленного видеомонитора 31 , а второй - со входом модуля 30 управления разверткой, первый выход которого, в свою очередь, соединен обратной связью с третьим входом модуля 29 выбора режима отображения, при том, что третий, четвертый, пятый и шестой выходы модуля 30 управления разверткой соединены соответственно со вторыми входами генераторов 15, 16, 17 и 18 управляющих сигналов, выходы которых через сумматоры 19 и 20 соединены со входами первого 6 и второго 8 акустооптических дефлекторов.
Устройство 2 работает таким образом.
Источник 3 излучения (Фиг. 6) генерирует световой пучок 4, который расширяется в первой оптической системе 5, проходит первый акустооптический дефлектор 6, который разделяет световой пучок 4 на две части для смещения их в пространстве (например по оси OY) и дальнейшего сканирования, проходит телескопическую систему 7 Бадаля, которая переносит центр сканирования с первого 6 на второй акустооптический дефлектор 8, который, в свою очередь, разделяет световой пучок на две части для смещения их в пространстве (например, по оси ОХ) и дальнейшего сканирования. Разделенный во втором акустооптическом дефлекторе 8 световой пучок сужается во второй оптической системе 9 и попадает на линзы объектива 10 и далее на исследуемый объект 11. Световой пучок 32, который прошел через толщу исследуемого объекта 11 попадает на объектив 12, который направляет световой пучок 32 на фотоприемник 13, где преобразуется в его электрический аналог - сигнал 33.
Сигнал 33 поступает на вход фазового детектора 21, который одновременно является входом частотного фильтра 22. Частотный фильтр 22 ограничивает полосу частот входящего сигнала 33 и выделяет из него в виде периодического синусоидального сигнала 34 переменную составляющую с частотой f, фаза которой несет информацию о разнице фаз световых пучков 32, прошедших через толщу исследуемого объекта 11 при каждом измерении, и которая в выбранном для исследования множестве точек, состоящем из рядов точек, расположенных вдоль оси ОХ и отдельно вдоль оси OY, является главным носителем информации о параметрах (показателе преломления, плотности) исследуемого объекта 11. При этом данные, полученные для каждой исследуемой точки (ее координаты, установленные при измерении данной точки направление и величина разделения световых пучков) сохраняются.
Периодический синусоидальный сигнал 34 поступает на усилитель- ограничитель 23, который обрабатывает входящий сигнал таким образом, что на его выходе образуется сигнал прямоугольной формы 35 с фазой, соответствующей фазе входного синусоидального сигнала 34 независимо от колебаний амплитуды последнего.
Прямоугольный сигнал 35 поступает на цифровой счетчик 25, который осуществляет измерение фазы (соответствующей переменной составляющей с частотой Δί) прямоугольного сигнала 35 относительно стартового сигнала 36, который генерирует счетчик-синхронизатор 24 на основе опорного сигнала 39 генератора 14 опорных сигналов. При этом, благодаря одновременному использованию сигнала 39 общего генератора 14 опорных сигналов как для генерирования управляющих сигналов для акустооптических дефлекторов 6 и 8, так и для генерирования опорного сигнала для счетчика-синхронизатора 24, начальная фаза переменной составляющей с частотой Δΐ совпадает с фазой стартового сигнала 36.
Выходящий из цифрового счетчика 25 сигнал 37, который соответствует фазе прямоугольного сигнала 35 и, соответственно, параметрам исследуемого объекта 1 1, обрабатывается в блоке 26 управления и обработки и в виде видеосигнала 38 направляется на вход видеомонитора 31. При этом модуль 27 выбора режимов работы блока 26 управления и обработки путем измерения вдоль осей ОХ и ΟΥ конечных изменений показателя преломления в исследуемом объекте 11 позволяет задавать режим сканирования и считывания параметров (показателя преломления, плотности) исследуемого объекта 1 1 и (или) задавать режим вывода данных о параметрах исследуемого объекта 1 1 на модуль 28 выбора режимов отображения; модуль 28 создания «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта блока 26 управления и обработки на основе сигналов формирует данные о параметрах исследуемого объекта 11 и направляет их на модуль 29 выбора режимов отображения; модуль 29 выбора режимов отображения блока 26 управления и обработки осуществляет выбор формы представления данных, полученных с модуля 27 выбора режимов работы и модуля 28 создания «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта, для передачи их на вход видеомонитора 31. Выходящий из блока 26 управления и обработки видеосигнал 38 поступает на вход видеомонитора 31, на экране которого в режиме реального времени в избранных масштабе и гамме цветов наблюдают параметры (показатели преломления, распределение плотности) и (или) «карту рефракции» (распределение плотности) исследуемого объекта 1 1. Одновременно с выходов модуля 30 управления разверткой, совпадающих с выходами блока 26 управления и обработки на генераторы 15, 16, 17 и 18 управляющих сигналов направляется сигнал, сформированный, исходя из количества точек сканирования, которые считываются, в модуле 30 управления разверткой, куда также поступает сигнал 39 с выхода генератора 14 опорных сигналов. Генераторы 15, 16, 17 и 18 управляющих сигналов, в свою очередь, формируют управляющие сигналы, которые через сумматоры 19 и 20 направляются на акустооптические дефлекторы 6 и 8 и управляют разделением, смещением и сканированием светового пучка 4. Устройство 2 обеспечивает возможность непосредственного определения (без использования эталонных образцов и контрастных веществ) плотности исследуемого объекта и (или) построения на экране видеомонитора двумерного (2D) или трехмерного (3D) изображения «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта. Кроме того, Устройство 2 по сравнению с известным устройством дифференциально-фазовой профилометрии и/или профилографии имеет более простые принципиальную функциональную схему и конструктивное выполнение, а также более высокие чувствительность, быстродействие, точность и достоверность результатов измерений.
Пример использования Устройства 2 в медицинской отрасли и в биологии в иллюстрируют соответственно Фиг. 7 и Фиг. 8. На Фиг. 7 представлено изображение эритроцитов, а на Фиг. 8 - изображение крыльца златоглазки.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент Украины N_> 19905 Способ исследования рельефных и фазовых объектов в лазерном сканирующем микроскопе и устройство для его осуществления (Cnoci6 дослвдження рельефних та фазових ο6'εκτΐΒ у лазерному скануючому мшроскош та пристрш для його здшснення) (перерегистрированное Авторское Свидетельство СССР jYa 1734066 А1 от 30.03.1989), G02 В21/00, 25.12.1997.
2. Патент США 5481360 А Оптическое устройство для измерения формы поверхности (Optical device for measuring surface shape), G01 Bl 1/00, 02.01.1996.
3. Патент Украины N° 66936 Устройство для измерения рефракционных аберраций глаза (Пристрш для вим1рювання рефракщйних аберацш ока), А61В 3/00, А61В 3/10, А61В 3/14, 15.06.2004.
4. www.biochemistry.org.ua/index.php ^
5. Патент Российской Федерации на изобретение N° 2179328 Способ дифференциально - фазовой профилометрии и/или профилографии и устройство для его реализации, G02 В21/00, G01 В 11/30, 19.06.2001.

Claims

ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
1. Способ определения параметров объекта с использованием метода дифференциально-фазовой профилометрии/профилографии, заключающийся в том, что исследуемый объект сканируют по двум взаимно ортогональным направлениям с совмещением центров сканирования двумя световыми пучками, образованными путем предварительного поочередного разделения светового пучка в каждом из двух акустооптических дефлекторов на, по меньшей мере, два световых луча, один из которых сдвигают относительно других по частоте и в пространстве вдоль первой оси в первом акустооптическом дефлекторе и вдоль ортогональной ей второй оси во втором акустооптическом дефлекторе, при том, что сканирование осуществляют путем перемещения световых пучков через каждую точку множества точек исследуемого объекта, находящихся в границах выбранной для исследования области, сначала по одной из траекторий, ориентированной в направлении первой оси, двумя световыми пучками, которые разделены в плоскости первой оси, а затем по одной из траекторий, ориентированной в направлении второй оси, которая ортогональна первой оси, двумя световыми пучками, которые разделены в плоскости второй оси, после чего отраженные от поверхности исследуемого объекта (или прошедшие сквозь объект) световые пучки направляют на фотоприемник, где их трансформируют в электрические сигналы, и одновременно со сканированием определяют параметры исследуемого объекта путем измерения фазы переменной составляющей фототока с частотой Af, равной разности между частотными параметрами каждого из пары разнесенных по частоте и в пространстве сканирующих световых пучков, при том, что параметры каждой отдельной точки исследуемого объекта измеряют дважды (в конце предыдущего и в начале следующего такта сканирования), и на основании полученных данных воссоздают изображение рельефа поверхности и (или) строят «карту рефракции» (распределение плотности) исследуемого объекта.
2. Устройство для определения параметров объекта, которое состоит из источника излучения, в качестве которого может быть использован лазер, установленных по ходу светового пучка и соединенных между собой последовательно и механически на одной оптической оси первой оптической системы, выполненной с возможностью расширения светового пучка, по
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) меньшей мере, двух акустооптических дефлекторов, каждый из которых выполнен с возможностью разделения светового пучка, по меньшей мере, на два пучка, смещения их по частоте и в пространстве и сканирования выбранного участка исследуемого объекта по двум взаимно ортогональным направлениям, второй оптической системы, выполненной с возможностью сужения светового пучка, светоделителя^ объектива и фотоприемника, по меньшей мере, двух генераторов управляющих сигналов для каждого акустооптического дефлектора с общим генератором опорной частоты для всех генераторов управляющих сигналов каждого акустооптического дефлектора, при том, что выходы генераторов управляющих сигналов соединены с входом соответствующего акустооптического дефлектора через сумматор, фазового детектора и блока управления и обработки, отличающееся тем, что оптическая ось, на которой установлены источник излучения, акустооптические дефлекторы, первая и вторая оптические системы, светоделитель, объектив и фотоприемник, является ломаной, в состав устройства дополнительно введены телескопическая система Бадаля для переноса центра сканирования с первого на второй акустооптический дефлектор и видеомонитор для визуализации результатов измерений, из состава устройства изъят фотоприемник опорного сигнала, в состав фазового детектора дополнительно введен частотный фильтр, усилитель-ограничитель, счетчик- синхронизатор и цифровой счетчик, из состава блока управления и обработки исключены модули установки пределов поверхности исследования, фильтрации шума, аппроксимации, интегрирования, запоминания, расчета параметров поверхности, аналого-цифровой преобразователь и дополнительно введены модуль реконструкции рельефа поверхности исследуемого объекта, модуль выбора режимов отображения и модуль управления разверткой, при этом, что выход фотоприемника соединен с входом фазового детектора, который одновременно является входом частотного фильтра, выход которого соединен с входом усилителя- ограничителя, а выход усилителя-ограничителя соединен с первым входом цифрового счетчика, выход генератора опорных сигналов соединен с первыми входами генераторов управляющих сигналов, с входом счетчика-синхронизатора и с третьим входом цифрового счетчика, при том, что выход счетчика-синхронизатора соединен со вторым входом цифрового счетчика, выход которого соединен с входом блока управления и обработки, который одновременно является входом модуля
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) выбора режима работы, при этом выходы модуля выбора режима работы соединены с входами модуля реконструкции рельефа поверхности исследуемого объекта и модуля выбора режима отображения, а выход модуля рельефа поверхности исследуемого объекта соединен со вторым входом модуля выбора режима отображения, один из выходов которого соединен с входом дополнительно установленного видеомонитора, а второй - с входом модуля управления разверткой, первый выход которого, в свою очередь, соединен обратной связью с третьим входом модуля выбора режима отображения, при том, что остальные четыре выхода модуля управления разверткой, которые одновременно являются выходами блока управления и обработки, соединены с входами генераторов управляющих сигналов, выходы которых через сумматоры соединены со входами первого и второго акустооптических дефлекторов.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что из состава устройства изъят светоделитель и за исследуемым объектом дополнительно установлен второй объектив для фокусировки на фотоприемник световых пучков, прошедших сквозь исследуемый объект, из состава блока управления и обработки изъят модуль реконструкции рельефа поверхности исследуемого объекта и дополнительно введен модуль создания «карты рефракции» (распределения плотности) исследуемого объекта.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/UA2015/000123 2014-12-29 2015-12-11 Способ определения параметров объекта и устройство для его реализации (варианты) WO2016108805A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121999A RU2659720C1 (ru) 2014-12-29 2015-12-11 Способ определения параметров объекта и устройство для его реализации (варианты)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201414035 2014-12-29
UA201414035 2014-12-29
UAU201414036 2014-12-29
UAA201414037 2014-12-29
UA201414036 2014-12-29
UAA201414037A UA110587C2 (ru) 2014-12-29 2014-12-29 Спосіб визначення параметрів рельєфу поверхні та пристрій для його реалізації
UAU201502669 2015-03-24
UAU201502669U UA100915U (uk) 2015-03-24 2015-03-24 Пристрій для дослідження рефракції об'єктів

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016108805A1 true WO2016108805A1 (ru) 2016-07-07

Family

ID=56284765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2015/000123 WO2016108805A1 (ru) 2014-12-29 2015-12-11 Способ определения параметров объекта и устройство для его реализации (варианты)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2659720C1 (ru)
WO (1) WO2016108805A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761480C1 (ru) * 2021-02-15 2021-12-08 Геннадий Генрихович Левин Способ определения координат изменения структуры клетки по фазовым изображениям

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4577967A (en) * 1983-05-20 1986-03-25 Citizen Watch Co., Ltd. Surface shape measurement apparatus
US4732485A (en) * 1985-04-17 1988-03-22 Olympus Optical Co., Ltd. Optical surface profile measuring device
SU1384950A1 (ru) * 1986-10-29 1988-03-30 Институт Физики Им.Л.В.Киренского Со Ан Ссср Бесконтактный интерференционный профилограф
US5953126A (en) * 1996-10-17 1999-09-14 Lucid Inc Optical profilometry

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4577967A (en) * 1983-05-20 1986-03-25 Citizen Watch Co., Ltd. Surface shape measurement apparatus
US4732485A (en) * 1985-04-17 1988-03-22 Olympus Optical Co., Ltd. Optical surface profile measuring device
SU1384950A1 (ru) * 1986-10-29 1988-03-30 Институт Физики Им.Л.В.Киренского Со Ан Ссср Бесконтактный интерференционный профилограф
US5953126A (en) * 1996-10-17 1999-09-14 Lucid Inc Optical profilometry

Also Published As

Publication number Publication date
RU2659720C1 (ru) 2018-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1687587B1 (en) Method and apparatus for three-dimensional spectrally encoded imaging
US7787132B2 (en) Method and arrangement for a rapid and robust chromatic confocal 3D measurement technique
CN111121644B (zh) 一种基于涡旋光与球面波干涉的微位移测量方法及装置
US20100166293A1 (en) Image forming method and optical coherence tomograph apparatus using optical coherence tomography
US9593935B2 (en) Optical image measuring apparatus
DE112015002339T5 (de) Mikroskopvorrichtung und Bildaufnahmeverfahren
EP3627093B1 (en) Apparatus for parallel fourier domain optical coherence tomography imaging and imaging method using parallel fourier domain optical coherence tomography
CN104515739B (zh) 光学测量装置
JP2015112207A (ja) 光断層画像装置用サンプルクロック発生装置、および光断層画像装置
Feldkhun et al. Doppler encoded excitation pattern tomographic optical microscopy
JP6243110B2 (ja) レーザー走査顕微鏡装置
WO2020017017A1 (ja) 光計測装置および試料観察方法
KR20180125941A (ko) 펄스 광 생성 장치, 광 조사 장치, 광 가공 장치, 광 응답 측정 장치, 현미경 장치, 및 펄스 광 생성 방법
CN206248212U (zh) 一种光源模块及应用其的线扫描多光谱成像***
US11454793B2 (en) Aberration correction method and optical device
CN111156926A (zh) 一种四维高光谱探测***
JP6720051B2 (ja) 光画像計測装置、光画像計測方法
RU2659720C1 (ru) Способ определения параметров объекта и устройство для его реализации (варианты)
CN110824684B (zh) 一种高速立体三维多模态成像***和方法
US11248899B2 (en) Method and apparatus for deriving a topography of an object surface
JP2020086204A (ja) 光画像計測装置、光画像計測方法
US20110242649A1 (en) Wavefront measurement method, wavefront measurement apparatus, and microscope
EP4100796A1 (en) Lattice light-sheet and fresnel incoherent correlation holography
UA100915U (uk) Пристрій для дослідження рефракції об'єктів
RU2673784C1 (ru) Двухкомпонентный интерферометр общего пути

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15875809

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017121999

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15875809

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1