[go: up one dir, main page]

RU2162616C2 - Laser projection microscope - Google Patents

Laser projection microscope Download PDF

Info

Publication number
RU2162616C2
RU2162616C2 RU98106445A RU98106445A RU2162616C2 RU 2162616 C2 RU2162616 C2 RU 2162616C2 RU 98106445 A RU98106445 A RU 98106445A RU 98106445 A RU98106445 A RU 98106445A RU 2162616 C2 RU2162616 C2 RU 2162616C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
lenses
image
observed object
receiving unit
Prior art date
Application number
RU98106445A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98106445A (en
Inventor
В.М. Батенин
И.И. Климовский
С.В. Калинин
А.Ф. Галкин
С.Ю. Данилов
В.Г. Прокошев
Д.В. Абрамов
С.М. Аракелян
Original Assignee
Владимирский региональный научно-координационный центр "Владренако"
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
Application filed by Владимирский региональный научно-координационный центр "Владренако" filed Critical Владимирский региональный научно-координационный центр "Владренако"
Priority to RU98106445A priority Critical patent/RU2162616C2/en
Publication of RU98106445A publication Critical patent/RU98106445A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2162616C2 publication Critical patent/RU2162616C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

FIELD: quantum electronics, laser projection systems. SUBSTANCE: laser projection microscope can be used for non-destructive test of large integrated circuits, for inspection of processes of treatment of materials with concentrated energy fluxes in industry, for examination of microobjects in medicine and biology. It has laser amplifier, objective lens, TV camera matched with computer placed coaxially. Image of observed object is formed on receiving unit of camera with the use of image forming system. Image forming system can include three lenses. First and second lenses are rigidly fixed relative each other so that rear focus of first lens is matched to front focus of second lens, third lens is made fast with regard to receiving unit of image recording system. Distance l1 from observed object to first lens is chosen from condition l1>(f1+f2)×f1/f2, where f1 and f2 are focal distances of first and second lenses accordingly. With movement of observed object along optical axis image of object of observation is displaced after second lens and distance from it to third lens changes. By movement of system of first and second lenses with reference to third lens this distance is brought to initial state, that is size of image of observed object on receiving unit of TV camera is also brought to initial position. Required displacement of system of first and second lenses is strictly proportional to displacement of object of observation with proportionality factor K = (f2/f1)/(1-(f2/f1)). EFFECT: preservation of stable size of image of observed object on receiving unit with change of its position along optical axis and consequently increased accuracy of test. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к лазерным проекционным системам, и может быть использовано для неразрушающего контроля больших интегральных схем, процессов обработки различных материалов концентрированными потоками энергии в промышленности, исследования микрообъектов в медицине и биологии. The invention relates to the field of quantum electronics, namely to laser projection systems, and can be used for non-destructive testing of large integrated circuits, processes for processing various materials with concentrated energy flows in industry, the study of micro-objects in medicine and biology.

Известно устройство для лазерной обработки объектов с визуальным контролем на просвет [1], содержащее расположенные последовательно вдоль оптической оси экран, лазерный усилитель, два объектива и отражатель. Известно также устройство для регистрации и наблюдения объектов [2], содержащее элемент размещения объекта, фокусирующую оптическую систему, сверхизлучающую лазерную среду, зеркало обратной связи, светоделительный элемент, четвертьволновую пластину и регистратор. A device is known for laser processing of objects with visual inspection in the lumen [1], comprising a screen arranged in series along the optical axis, a laser amplifier, two lenses and a reflector. A device for recording and observing objects [2] is also known, which contains an object placement element, a focusing optical system, a superradiant laser medium, a feedback mirror, a beam splitter, a quarter-wave plate, and a recorder.

Недостатком данных устройств является отсутствие простой и удобной системы формирования изображения, позволяющей сохранять размер изображения объекта наблюдения неизменным при изменении его положения. The disadvantage of these devices is the lack of a simple and convenient imaging system that allows you to keep the image size of the object under observation unchanged when its position is changed.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для осуществления обработки, регистрации и наблюдения объектов с помощью сверхизлучающей лазерной среды [3] , содержащее сверхизлучающую лазерную среду, с одной стороны от которой вдоль оптической оси установлены фокусирующая оптическая система и объект, а с другой стороны от сверхизлучающей лазерной среды установлены светоделительный элемент, отражающий элемент и регистрирующая среда. Излучение сверхизлучающей лазерной среды направляют через фокусирующую оптическую систему на объект и после отражения от него с помощью фокусирующей оптической системы возвращают в сверхизлучающую лазерную среду, где оно усиливается и затем попадает на светоделительный элемент, который расщепляет его на две части, одна из которых направляется на регистрирующую среду, а другая - на отражающий элемент, который возвращает часть попадающего на него излучения обратно в сверхизлучающую лазерную среду и далее через фокусирующую оптическую систему к объекту. Однако и при помощи данного устройства невозможно сохранять размер изображения объекта наблюдения на регистрирующей среде неизменным при изменении его положения. Closest to the proposed device is a device for processing, recording and observing objects using a superradiant laser medium [3], containing a superradiant laser medium, on the one hand from which a focusing optical system and an object are installed along the optical axis, and on the other hand from a superradiant The laser medium has a beam splitting element, a reflecting element and a recording medium. The radiation of a superradiant laser medium is directed through a focusing optical system to an object and, after reflection from it, is returned to a superradiant laser medium using a focusing optical system, where it is amplified and then transmitted to a beam splitting element, which splits it into two parts, one of which is directed to the recording medium, and the other on the reflective element, which returns part of the radiation incident on it back into the superradiant laser medium and then through the focusing optical istemu to the object. However, using this device it is impossible to keep the image size of the object of observation on the recording medium unchanged when its position is changed.

Задача, решаемая изобретением, - сохранение неизменным размера изображения наблюдаемого объекта на приемном устройстве при изменении его положения вдоль оптической оси и как следствие увеличение точности контроля. The problem solved by the invention is to maintain the image size of the observed object at the receiving device unchanged when changing its position along the optical axis and, as a result, increasing the accuracy of the control.

Эта задача решается тем, что лазерный проекционный микроскоп, содержащий установленные соосно объектив, лазерный усилитель и систему регистрации изображения, оснащен трехлинзовой системой формирования изображения, причем первая и вторая линзы жестко закреплены относительно друг друга так, что задний фокус первой линзы совмещен с передним фокусом второй линзы, третья линза жестко закреплена относительно приемного устройства системы регистрации изображения, расстояние l1 от наблюдаемого объекта до первой линзы выбрано из условия l1>(f1+f2)· f1/f2, где f1 и f2 - фокусные расстояния первой и второй линзы соответственно, а система первой и второй линз выполнена перемещающейся относительно третьей линзы строго пропорционально перемещению объекта наблюдения с коэффициентом пропорциональности K=(f2/f1)/(1-(f2/f1)).This problem is solved in that the laser projection microscope containing the coaxially mounted lens, the laser amplifier and the image recording system is equipped with a three-lens image forming system, the first and second lenses being rigidly fixed relative to each other so that the rear focus of the first lens is aligned with the front focus of the second lenses, the third lens is rigidly fixed relative to the receiver of the image registration system, the distance l 1 from the observed object to the first lens is selected from the condition l 1 > (f 1 + f 2 ) · f 1 / f 2 , where f 1 and f 2 are the focal lengths of the first and second lenses, respectively, and the system of the first and second lenses is made moving relative to the third lens in strict proportion to the movement of the object with a proportionality coefficient K = (f 2 / f 1 ) / (1- (f 2 / f 1 )).

Жесткое закрепление первой и второй линзы относительно друг друга и жесткое закрепление третьей линзы относительно приемного устройства системы регистрации изображения уменьшает количество элементов, положение которых необходимо регулировать, и таким образом облегчает решение поставленной задачи. Совмещение фокусов первой и второй линз и выполнение вышеуказанного соотношения между расстоянием l1 от наблюдаемого объекта до первой линзы фокусными расстояниями f1 и f2 позволяет получать действительное изображение объекта наблюдения на приемном устройстве системы регистрации. Перемещение системы первой и второй линз пропорционально перемещению объекта наблюдения с коэффициентом пропорциональности K позволяет сохранять размер объекта наблюдения на приемном устройстве системы регистрации постоянным.Rigid fixing of the first and second lens relative to each other and rigid fixing of the third lens relative to the receiving device of the image registration system reduces the number of elements whose position must be adjusted, and thus facilitates the solution of the problem. The combination of the foci of the first and second lenses and the above ratio between the distance l 1 from the observed object to the first lens with focal lengths f 1 and f 2 allows you to get a real image of the object of observation at the receiver of the registration system. The movement of the system of the first and second lenses is proportional to the movement of the object of observation with a proportionality coefficient K, which makes it possible to keep the size of the object of observation at the receiver of the registration system constant.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device.

На фиг. 2 приведена схема системы формирования изображения. In FIG. 2 is a diagram of an image forming system.

Лазерный проекционный микроскоп содержит лазерный усилитель 1, с одной стороны от которого вдоль оптической оси расположены объектив 2 и объект 3 наблюдения, а с другой стороны - телевизионная камера 4, сопряженная с компьютером 5, на приемном устройстве которой при помощи системы 6 формирования изображения формируется изображение объекта 3 наблюдения. The laser projection microscope contains a laser amplifier 1, on one side of which the lens 2 and the object 3 of observation are located along the optical axis, and on the other hand, a television camera 4 connected to the computer 5, on the receiving device of which an image is formed using the image forming system 6 object 3 observation.

Устройство работает следующим образом. Излучение лазерного усилителя 1, работающего в режиме сверхсветимости (без зеркал), фокусируют на наблюдаемый объект 3 при помощи объектива 2. Отраженное от объекта 3 наблюдения излучение частично собирают и направляют на вход лазерного усилителя 1 тем же объективом 2. Далее излучение проходит через активную среду лазерного усилителя 1, усиливаясь в нем и при помощи системы 6 формирования изображения изображение наблюдаемого объекта 3 формируется на приемном устройстве телевизионной камеры 4. Система 6 формирования изображения лазерного проекционного микроскопа выполнена трехлинзовой (фиг. 2). Линзы F1 и F2 жестко зафиксированы относительно друг друга так, что задний фокус линзы F1 совмещен с передним фокусом линзы F2. Тогда при выполнении условия l1 > (f1+f2) · f1/f3, где l1 - расстояние от линзы F1 до изображения наблюдаемого объекта h, создаваемого объективом 2, f1 и f2 - фокусные расстояния линз F1 и F2 соответственно, изображение объекта после линзы F2 является мнимым, а его размер h2 постоянен и равен h2=h · f2/f1, где h - размер изображения, создаваемого объективом 2, в противном случае невозможно получить изображение h2 мнимым и перевернутым относительно объекта 3 наблюдения, что необходимо для получения действительного изображения h3 на приемном устройстве телекамеры 4. Линза F3 жестко закреплена относительно неподвижного приемного устройства телекамеры 4. При перемещении объекта 3 наблюдения вдоль оптической оси изображение h2 сдвинется и изменится расстояние L от него до линзы F3, а значит, и размер изображения h3 объекта 3 наблюдения на приемном устройстве телевизионной камеры 4. Перемещением системы линз F1-F2 относительно линзы F3 на Δl3 расстояние L и размер изображения h3 приводится в исходное состояние, а значит, размер изображения наблюдаемого объекта 3 на приемном устройстве телекамеры 4 h3 также приводится в исходный. Необходимое перемещение Δl3 системы линз F1-F2 строго пропорционально перемещению Δl1 объекта 3 наблюдения и связана с ним соотношением Δl3= K·Δl1, где коэффициент пропорциональности K=(f2/f1)/(1-(f2/f1)).The device operates as follows. The radiation of a laser amplifier 1 operating in a super-luminosity mode (without mirrors) is focused on the observed object 3 using a lens 2. The radiation reflected from the object 3 of the observation is partially collected and sent to the input of the laser amplifier 1 with the same lens 2. Next, the radiation passes through the active medium laser amplifier 1, amplifying in it and using the image forming system 6, an image of the observed object 3 is formed on the receiving device of the television camera 4. The laser imaging system 6 The projection microscope is made three-lens (Fig. 2). The lenses F 1 and F 2 are rigidly fixed relative to each other so that the rear focus of the lens F 1 is aligned with the front focus of the lens F 2 . Then, under the condition l 1 > (f 1 + f 2 ) · f 1 / f 3 , where l 1 is the distance from the lens F 1 to the image of the observed object h created by lens 2, f 1 and f 2 are the focal lengths of the lenses F 1 and F 2, respectively, the image of the object after the lens F 2 is imaginary, and its size h 2 is constant and equal to h 2 = h · f 2 / f 1 , where h is the size of the image created by lens 2, otherwise it is impossible to obtain an image h 2 imaginary and inverted relative to the object 3 of observation, which is necessary to obtain a valid image h 3 on the receiving device cameras 4. The lens F 3 is rigidly fixed relative to the stationary receiver of the camera 4. When moving the object 3 of the observation along the optical axis, the image h 2 moves and the distance L from it to the lens F 3 changes, which means that the size of the image h 3 of the object 3 of the observation on the receiver of the television camera 4. By moving the lens system F 1 -F 2 relative to the lens F 3 by Δl 3, the distance L and the image size h 3 are restored to the initial state, and therefore, the image size of the observed object 3 on the receiver of the camera 4 h 3 also cited in source. The required displacement Δl lens system 3 F 1 -F 2 strictly proportional to the displacement Δl of the object 1 and 3 cases linked to it by the relation Δl 3 = K · Δl 1, wherein the proportionality coefficient K = (f 2 / f 1) / (1- (f 2 / f 1 )).

Изготовление заявленного лазерного проекционного микроскопа возможно на любом предприятии, ориентированном на изготовление оптических приборов при использовании традиционного оборудования. The manufacture of the claimed laser projection microscope is possible at any enterprise focused on the manufacture of optical devices using traditional equipment.

Источники информации
1. А.С. СССР N 1583911, МКИ G 02 B 21/00 / Л.С. Глинкин, В.А.Горбаренко, В. Н. Епихин, В. В. Королев. Устройство для лазерной обработки объектов с визуальным контролем на просвет; Заявл. 16.03.87. Опубл.07.08.90, БИ N29.
Sources of information
1. A.S. USSR N 1583911, MKI G 02 B 21/00 / L.S. Glinkin, V.A. Gorbarenko, V.N. Epikhin, V.V. Korolev. Device for laser processing of objects with visual inspection in clearance; Claim 03.16.87. Publ. 07.08.90, BI N29.

2. А. с. СССР N 1659960, МКИ G 02 B 6/00 / Ю.П. Васильев, К.И. Земсков, М. А. Казарян, Г.Г. Петраш, В.В. Чвыков. Устройство для регистрации и наблюдения объектов; Заявл. 27.07.89, Опубл. 30.06.91, БИ N24. 2. A. p. USSR N 1659960, MKI G 02 B 6/00 / Yu.P. Vasiliev, K.I. Zemskov, M.A. Ghazaryan, G.G. Petrash, V.V. Chvykov. Device for recording and monitoring objects; Claim 07.27.89, Publ. 06/30/91, BI N24.

3. Международная заявка N WO 81/02951, МКИ H 01 S 3/00; B 23 K 26/00/ К. И. Земсков, В.А. Бурмакин, В.В. Савин и др. Способ обработки, регистрации и наблюдения объектов с помощью сверхизлучающей лазерной среды и устройство для его осуществления; Заявл. 22.08.80, Опубл. 15.10.81. 3. International application N WO 81/02951, MKI H 01 S 3/00; B 23 K 26/00 / K.I. Zemskov, V.A. Burmakin, V.V. Savin et al. A method for processing, recording and observing objects using a super-emitting laser medium and a device for its implementation; Claim 08/22/80, Publ. 10/15/81.

Claims (1)

Лазерный проекционный микроскоп, содержащий установленные соосно объектив, лазерный усилитель и систему регистрации изображения, отличающийся тем, что микроскоп оснащен трехлинзовой системой формирования изображения, причем первая и вторая линзы жестко закреплены относительно друг друга так, что задний фокус первой линзы совмещен с передним фокусом второй линзы, третья линза жестко закреплена относительно приемного устройства системы регистрации изображения, расстояние от наблюдаемого объекта до первой линзы l1 выбрано из условия
l1 > (f1 + f2) · f1/f2,
где f1 и f2 - фокусные расстояния первой и второй линзы соответственно,
а система первой и второй линз выполнена перемещающейся относительно третьей линзы вдоль оптической оси строго пропорционально перемещению объекта наблюдения с коэффициентом пропорциональности
K = (f2/f1)/[1-(f2/f1)].
A laser projection microscope comprising a coaxially mounted lens, a laser amplifier and an image recording system, characterized in that the microscope is equipped with a three-lens imaging system, the first and second lenses being rigidly fixed relative to each other so that the rear focus of the first lens is aligned with the front focus of the second lens , the third lens is rigidly fixed relative to the receiver of the image registration system, the distance from the observed object to the first lens l 1 is selected from the condition
l 1 > (f 1 + f 2 ) f 1 / f 2 ,
where f 1 and f 2 are the focal lengths of the first and second lenses, respectively,
and the system of the first and second lenses is made moving relative to the third lens along the optical axis in strict proportion to the movement of the object of observation with a proportionality coefficient
K = (f 2 / f 1 ) / [1- (f 2 / f 1 )].
RU98106445A 1998-03-25 1998-03-25 Laser projection microscope RU2162616C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98106445A RU2162616C2 (en) 1998-03-25 1998-03-25 Laser projection microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98106445A RU2162616C2 (en) 1998-03-25 1998-03-25 Laser projection microscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98106445A RU98106445A (en) 2000-02-27
RU2162616C2 true RU2162616C2 (en) 2001-01-27

Family

ID=20204430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98106445A RU2162616C2 (en) 1998-03-25 1998-03-25 Laser projection microscope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2162616C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019132732A1 (en) * 2017-12-29 2019-07-04 Лев Семенович ГЛИКИН Method and device for projecting an image with laser-enhanced brightness
RU2755256C1 (en) * 2021-02-01 2021-09-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) Bistatic laser monitor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981002951A1 (en) * 1980-03-31 1981-10-15 V Evdokimov Method and device for treatment,recording and observation of objects with the use of superradiant laser medium
DE3202075A1 (en) * 1982-01-23 1983-08-04 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim SYSTEM VARIABLE CUTTING AND FOCAL LENGTH

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981002951A1 (en) * 1980-03-31 1981-10-15 V Evdokimov Method and device for treatment,recording and observation of objects with the use of superradiant laser medium
DE3202075A1 (en) * 1982-01-23 1983-08-04 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim SYSTEM VARIABLE CUTTING AND FOCAL LENGTH

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019132732A1 (en) * 2017-12-29 2019-07-04 Лев Семенович ГЛИКИН Method and device for projecting an image with laser-enhanced brightness
RU2755256C1 (en) * 2021-02-01 2021-09-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) Bistatic laser monitor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5288987A (en) Autofocusing arrangement for a stereomicroscope which permits automatic focusing on objects on which reflections occur
JP2001512237A5 (en)
US20130100461A1 (en) Methods and apparatuses for position and force detection
JPH04350818A (en) Confocal optical system
JP2000275027A (en) Slit confocal microscope and surface profile measuring device using it
JP2013508756A (en) Autofocus device
US6307636B1 (en) Method for telemeasuring and telemeter
JPH083576B2 (en) Optical imaging device and mask pattern imaging device
RU2162616C2 (en) Laser projection microscope
WO2003060589A1 (en) Auto focussing device and method
JP2005532596A (en) Optical microscope capable of rapid three-dimensional modulation of observation point position
JPH11173821A (en) Optical inspecting device
US6459490B1 (en) Dual field of view optical system for microscope, and microscope and interferometer containing the same
JPH10176906A (en) Measuring device
EP1074816A2 (en) Method and system for measurement of a characteristic of a lens
JPH07134242A (en) Focus detector
JPH0545573A (en) Focus detecting device
JPH02195315A (en) Optical apparatus for long-sized observation
JP2950004B2 (en) Confocal laser microscope
US4839528A (en) Particle analyzing apparatus using an afocal light beam
JP2002311388A (en) Optical system
US8773759B2 (en) Microscope having an adjustment device for the focus range
JPH10133117A (en) Microscope equipped with focus detecting device
JPH10239014A (en) Focal point detecting device and inspecting device
JPH0540225A (en) Scanning microscope