Устройство для наблюдения изображений

 

Изобретение относится к технике микроскопических измерений. Целью изобретения является одновременное наблюдение изображений одного или нескольких объектов под разными ракурсами. Для этого в устройство для наблюдения изображений введены прозрачная клиновидная пластинка 4, закрепленная в держателе с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси микроскопа , и отражающий элемент 3, установленный сбоку от объектов с возможностью вращения. Отражающий элемент может быть выполнен в виде прямоугольной призмы с квадратными гранями, установленной с возможностью вращения относительно ребра, образованного пересечением ее квадратных граней, одна из которых обращена к объектам 2, а вторая - к объективу 1, при этом прозрачная клиновидная пластина 4 и отражающий элемент 3 размещены в разных каналах. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 02 В 21/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l (21) 4290881/10 (22) 22.06.87 (46) 15.05.92. Бюл. N 18 (72) Д,А,Усанов, О.Н.Куренкова, А.А.Авдеев, А.В,Скрипаль, B.Ä.Òóïèêèí и А.О.Дарченко (53) 535,822.92(088,8) (56) Заявка Японии

N 56 — 13286,кл. G 02 В 21/18, 1984, (54),УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к технике микроскопических измерений. Целью изобретения является одновременное наблюдение изображений одного или нескольких объектов под разными ракурсами. Для этого в устройство для наблюдения изображений

„„5U„„1734067 А1 введены прозрачная клиновидная пластинка 4, закрепленная в держателе с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси микроскопа, и отражающий элемент 3, установленный сбоку от объектов с возможностью вращения, Отражающий элемент может быть выполнен в виде прямоугольной призмы с квадратными гранями, установленной с возможностью вращения относительно ребра, образованного пересечением ее квадратных граней, одна из которых обращена к объектам 2, а вторая — к объективу 1, при этом прозрачная клиновидная пластина

4 и отражающий элемент 3 размещены в разных каналах. 3 з,п. ф-лы, 6 ил.

1734067

Изобретение относится к технике микроскопических измерений и может быть использовано для одновременного наблюдения и измерения одного или нескольких микрообъектов.

Цель изобретения — одновременное наблюдение изображений одного или нескольких объектов под разными ракурсами с двух сторон.

На фиг.1 представлена оптическая схема предлагаемого устройства, где отражающий элемент выполнен в виде прямоугольной призмы с квадратными гранями, установленной с возможностью вращения; на фиг.2 — отражающий элемент, выполненный в виде плоского зеркала; на фиг.3 — то же, выполненный в виде клиновидной пластины с отражающим покрытием, нанесенным на одну поверхность пластины; на фиг.4 — угловое смещение луча в прозрачной клиновидной пластине 4 на фиг.1; на фиг.5 — то же, в прозрачной клиновидной пластине 4 на ф .г,2; на фиг.6 — смещение луча в системе клиновидных пластин, выполненных с возможностью раздвижения.

На предметный столик микроскопа 1 установлен исследуемый объект 2, сбоку от него расположена прямоугольная призма 3 с квадратными гранями, одна из которых обращена к объекту 2 и параллельна оптической оси микроскопа 1, другая — к объективу, между объектом 2 и объективом микроскопа 1 установлена прозрачная клиновидная пластина 4 или система из двух идентичных пластин. Для освещения исследуемого микрообъекта 2 использован осветитель микроскопа 1, обеспечивающий вертикальную и боковую подсветку объекта

2. Устройство для перемещения предметного столика микроскопа 1 служит для получения резкого изображения объекта 2, Размер входного зрачка объектива микроскопа 1 определяет максимальные размеры объекта

2 при условии, что изображение передней поверхности объекта занимает половину поля зрения микроскопа 1. Прямоугольная призма с квадратными гранями создает второй оптический канал микроскопа, направляя изображение боковой поверхности объекта 2 вдоль оптической оси микроскопа, формируя изображение на половине поля зрения микроскопа 1. Боковая поверхность объекта относительно фокуса объектива микроскопа расположена на расстоянии Х+ (a +h), где Х вЂ” расстояние передней поверхности объекта от объектива, а— расстояние боковой поверхности объекта 2 от отражающей грани 3 призмы 3, h — размер объекта в сечении, параллельном оптической оси микроскопа 1 (фиг.1).

Причем а+ h < —, А (1)

5 где А — размер входного зрачка объектива микроскопа.

При этом условии изображение боковой поверхности занимает половину поля зрения микроскопа 1. Так как передняя tloBep10 хность объектива расположена ближе к фокусу объектива, чем его боковая поверхность, то для одновременного наблюдения резкого изображения поверхностей одного или нескольких объектов можно компенси15 ровать разность расстояний, выбирая размер квадратных граней призмы 3, исходя из выражения

Ьх = d(1 — — ), tg аг (2)

tg a>

20 где d — размер ребра квадратной грани;

А

tgа1=

2х сЬ. — угол преломления в материале призмы, 25 Размер ребра призмы рассчитывается при условии Лх = а + h, При размерах ребра призмы больших d, dl > d, при выполнении условия (1) прозрачная клиновидная пластина между объектом 2 и объективом микро30 скопа 1 компенсирует разность расстояний

Лх = Лхд,— (a+h).

При этом положение предметного столика микроскопа 1 соответствует резкому изображению боковой поверхности объекта.

35 Толщина клиновидной пластины определяется выражением (2), где d = р-сд y, y — угол клина, р — расстояние от вершины клина до рабочей точки (фиг.4), исходя из размера входного зрачка объектива А, изменение

40 А толщины клиновидной пластины Лd = — cg y.

В зависимости от положения клиновидной пластины угловое смещение Ла = а) — Pz— — y) (фиг.4) и ли Ла = Q< -Д (фиг,5), Д вЂ” угол

45 преломления в материале пластины, Введение дополнительной клиновидной пластины, идентичной первой, устраняет угловое смещение Л а1 и изменение толщины клина Л d (фиг,6). Взаимное раздвижение клиновидных пластин в противоположных направлениях позволяет менять толщину компенсатора при изменении ракурса наблюдения боковой поверхности, достигаемого при вращении отраженного

55 элемента, поворот которого изменяет Лх. В

h этом случае Лх = Ь cos (+, где (— угол

sin g поворота призмы. (MBKc = arcsin Ь/d, где Ь = а — h — расстояние от боковой поверхности

1734067 микрообъекта 2 до грани призмы, обращенной к объекту, d — размер ребра квадратной грани призмы. В случае, если отражающий элемент выполнен в виде зеркала с наружным покрытием система прозрачных клино- 5 видных пластин, установленная над зеркалом перед объективом, компенсирует

Ь х = а + h, где а — расстояние боковой поверхности объекта до зеркала (фиг.2). Общая толщина компенсирующих пластин оп- 10 ределяется выражением (2). Наклон зеркала меняет ракурс наблюдения боковой поверхности объекта. Положение компенсирующих клиновидных пластин р определяется выражением 15

d = (2 р + — ) tg y.

А

2 (3)

Максимальный угол поворота зеркала к h

= 4 — arctg + (4) 20 (фиг,2).

Возможен вариант совмещения компенсирующей клиновидной пластины с отражающим элементом (зеркалом). В этом случае отражающее покрытие нанесено на одну из 25 сторон клиновидной пластины.

Клиновидная пластина, установленная на поверхности предметного столика сбоку от объекта 2, создает второй канал изображения, направляя изображение боковой по- 30 верхности объекта вдоль оптической оси микроскопа 1. Клиновидная пластина с отражающим покрытием расположена в исходном положении под углом 45О в

1 оптической оси микроскопа и обращена к 35 объекту прозрачной гранью(фиг.3). Поворот клиновидной пластины относительно оси, лежащей в предметной плоскости и параллельной стороне объекта, меняет ракурс наблюдения боковой поверхности. 40

Максимальный угол поворота определяется выражением (4). Угловое смещение

Л(=2у(1 — п сов() где (1 — предельный угол падения на клино- 45 видную пластину с отражающим покрытием; 2 — соответствующий угол преломления.

Продольное смещение 50

ЛК=(— — 2 ртяytg (Ь+y)х

1 — tgy х(1+ ". )) sin(<, tg h+2y ..g y где d = р.tg определяется из выражения (2);

y — угол клина.

Каждый из рассмотренных вариантов предлагаемого устройства имеет следующие особенности.

Для наблюдения изображений в двух фиксированных ракурсах целесообразно использование прямоугольной призмы с квадратными гранями, размер которых выбирается в соответствии с выражением (2).

B этом случае не требуется компенсатора для одновременного наблюдения резкого изображения каждого из объектов. В случае необходимости изменения ракурса наблюдения в процессе измерений удобнее использовать плоское зеркало в качестве отражающего элемента в предлагаемом устройстве вместе с системой прозрачных клиновидных пластин, выполненных с возможностью раздвижения. В этом случае увеличивается ракурс наблюдения по сравнению с использованием прямоугольной призмы в качестве отражающего элемента, но при этом для одновременного наблюдения резкого изображения каждого из объектов, необходимо использование прозрачных клиновидных пластин с возможностью раздвижения для получения переменной толщины компенсатора. Для этих же целей возможно использование клиновидной пластины с отражающим покрытием одной грани. При этом перемещением пластины в своей плоскости можно менять толщину компенсатора в соответствии с выражением (2, 4).

Динамику работы устройства проиллюстрируем на примере определения расстояния между контактной, иглой, и поверхностью микросхемы при сканировании ее по поверхности микрОсхемы.

На предметный столик. микроскопа 1 (фиг.1) устанавливали микросхему типа К

198 и устройство для перемещения контактной иглы. Перемещением столика микроскопа 1 было получено резкое изображение горизонтальной поверхности микросхем и острия контактной иглы на половине поля зрения микроскопа. Использовался объектив 3, 7 крат., общее увеличение изображения 20 крат, Изображение наблюдалось на экране полуавтоматического телевизионного микрометра (установка для измерения линейных размеров УИЭ, РЛ.П), Сбоку от микросхемы на предметном столике микроскопа 1 размещалось зеркало 3 с устройством для крепления и вращения (фиг,2), В исходном положении зеркало было установлено под углом 45 к плоскости предметного столика. Затем между зеркалом и объективом микроскопа (во второй канал изображения) была введена прозрачная клиновидная пластина (клиновидность равна 48) из стекI ла К-8 с начальной толщиной 5 мм. Толщина клиновидной пластины рассчитана из выражения (2). При установке пластины наблюда1734067 лось резкое изображение боковой поверхности микросхемы и контактной иглы. После перемещения контактной иглы над поверхностью микросхемы, наклоном зеркала 3 в сторону объекта меняют ракурс наблюдения. Перемещают прозрачную клиновидную пластину 4 перпендикулярно оптической оси микроскопа до получения резкого изображения необходимого участка поверхности микросхемы и контактной иглы. С помощью предлагаемого устройства наблюдалось изменение расстояния контактной иглы от поверхности микросхемы при сканировании по ее поверхности.

Введение предлагаемого устройства в полуавтоматический телевизионный микрометр УИЭ. РЛ,Н, при наблюдении на телевизионном экране изображения горизонтальной и вертикальной поверхностей, позволяет измерять толщину исследуемых объектов, т.е. от измерения линейных размеров в одной плоскости перейти к измерению третьей координаты объектов, кроме того, измерять расстояния между несколькими объектами с разных ракурсов.

Формула изобретения

1, Устройство для наблюдения изображений, содержащее микроскоп с двумя оптическими каналами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного наблюдения одного или нескольких объектов с двух сторон с разных ракурсов, в него в один из каналов введены прозрачная клиновидная пластина, установленная в держателе с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси микроскопа, и отражающий

5 элемент, установленный сбоку от объекта с возможностью вращения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что отражающий элемент выполнен в виде прямоугольной призмы с квадратны10 ми гранями, установленной с возможностью вращения относительно ребра, образованного пересечением ее квадратных граней, одна из которых обращена к объекту, а другая — к объективу микроскопа, 15 при этом прозрачная клиновидная пластина и отражающий элемент размещен в разных каналах.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что отражающий элемент выполнен

20 в виде плоского зеркала, установленного в одном канале с прозрачной клиновидной пластиной с возможностью вращения относительно оси, лежащей в предметной плоскости и параллельной стороне объекта, 25 обращенной к зеркалу.

4, Устройство по пп.1 — 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в него введена дополнительная клиновидная пластина, идентичная первой, причем пластины размещены в од30 ном канале и установлены с возможностью независимого перемещения в противоположных направлениях перпендикулярно оси микроскопа, при этом их соответствующие грани параллельны одна другой.

1734067

Составитель Г.Воробьева

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Редактор Э.Слиган

Производственно-издзтелвский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1669 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государстве.-.ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113 .35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5