ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ И МУТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СРЕД И КОМПЛЕКС АППАРАТУРЫ ДЛЯ ЕГО РАБОТЫ

Оптикоэлектронный прибор для исследования прозрачных и мутных оптических сред и комплекс аппаратуры для его работы.
Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована при проведении исследований прозрачных и мутных сред в медицине, биологии, биофизике, металлографии и других отраслях науки и техники.
Для оценки новизны и промышленной применимости заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.
Известные средства получения оптических изображений основаны на теории Аббе, которая для несамосветящихся объектов учитывает физиологические особенности глаза и соответствующих отделов мозга человека. Возможности таких оптических приборов ограничены разрешающей способностью глаза и необходимостью располагать изображение на расстоянии наилучшего видения.
Известен Оптикоэлектронный прибор ЛЮМАМ-И, включающий средства для размещения исследуемого объекта, которые выполнены в виде горизонтально размещенных предметного и покровного стекол, осветительную систему, включающую коллиматор и конденсор, набор исследовательских объективов , набор диафрагм, фильтров, поляроидов, полупрозрачное зеркало, призменный блок, фотоумножитель и бинокулярную насадку, а также набор иммерсионных жидкостей, см. В.А.Панов, Л.Н.Андреев «Оптика микроскопов, «Машиностроение, 1976 г., с.365.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано за прототип настоящего изобретения.
Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является недостаточная степень увеличения ( до 1000А, где Ачисловая апертура объектива), субъективизм исследований и иммерсия при максимальных увеличениях.
МПК :О02В21/00
в основу полезной модели положено решение задачи создания оптикоэлектронного прибора для исследования прозрачных и мутных оптических сред , а также комплекса аппаратуры для наиболее эффективного использования его возможностей.
Сущность первого независимого объекта полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков.
Согласно полезной модели оптикоэлектронный прибор, включающий осветительную систему, средства для размещения исследуемого объекта, по меньшей мере один исследовательский объектив , полупрозрачное зеркало, призменный блок, фотоумножитель и бинокулярную насадку, характеризуется тем, что он снабжен дополнительным оптико-электронным каналом, включающим размещенные на одной оптической оси дополнительную осветительную систему, емкость с исследуемым объектом установлена на предметном столике, который выполнен трехкоординатным и снабжен средствами для закрепления емкости с исследуемым объектом вертикально перпендикулярно оптической оси с возможностью трехкоординатного перемещения относительно оптической оси и с возможностью поворота в плоскости перпендикулярной оптической оси на любой угол, кроме того прибор снабжен по меньшей мере одним дополнительным исследовательским объективом, который размещен на оптической оси дополнительной осветительной системы за емкостью с исследуемым объектом и через дополнительное зеркало и призменный блок оптически связан с фотоумножителем и бинокулярной насадкой.
В этом заключается совокупность существенных признаков первого независимого объекта полезной модели, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использования, а именно:
- фотоумножитель снабжен дополнительным призменным блоком оптически связанным с прибором с зарядовой связью, прибор с зарядовой связью установлен с возможностью перемещения относительно оптической оси.
на оптической оси за конденсором размещен набор фильтров, на оптической оси за конденсором размещены поляроиды, между емкостью с исследуемым объектом и исследовательским объективом установлена диафрагма.
Известен комплекс для получения и анализа изображения , включающий оптический микроскоп, содержащий соединенные оптически проекционную электронно-лучевую трубку, проекционный объектив, предметный столик и систему сбора и анализа отраженного от исследуемого объекта излучения в виде фотоумножителя и соединенной с ним электронную систему визуализации изображения, в котором система сбора отраженного от исследуемого объекта излучения выполнена в виде установленного под предметным столиком эллипсоида с внутренним отражением и установленной за предметным столиком кассеты с набором диафрагм различного диаметра, по крайней мере одна из которых выполнена с центральным отверстием и по крайней мере несколько из которых выполнены с внеосевыми полевыми отверстиями различного диаметра, расположенными на различных расстояниях от оптической оси, см. патент РФ № 1797717, G02B 21/00.
Известен комплекс аппаратуры для получения изображения ЛЮМАМИ, включающий оптическую систему в виде агрегатного микроскопа, фотоумножитель и анализатор получаемого изображения, см. В.А.Панов, Л.Н.Андреев «Оптика микроскопов, «Машиностроение. 1976 г., с.365.
Сущность второго независимого объекта полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков.
Согласно полезной модели комплекс аппаратуры для получения изображения , включающий оптическую систему, фотоумножитель и анализатор получаемого изображения, характеризуется тем, что комплекс снабжен спектрографом и прибором с зарядовой связью, а также адаптером, передающим изображение от объектива оптической системы к матрице прибора с зарядовой связью, кроме того комплекс снабжен аналого-цифровым преобразователем, компьютером с блоком программного обеспечения, видеомагнитофоном, телевизором и принтером, причем выход анализатора соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен ко входу компьютера, выходы прибора с зарядовой связью подключены ко входам компьютера, видеомагнитофона, телевизора, выходы видеомагнитофона и телевизора подключены ко входам компьютера, выход которого соединен со входом принтера .
В этом заключается совокупность существенных признаков второго независимого объекта полезной модели, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных заявленному, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию новизна.
За счет реализации отличий заявленного решения достигаются важные новые свойства объекта. В предложенном техническом решении достигается возможность компьютерного анализа цветного изображения в телевизионном режиме, т.е. совмещения в одном комплексе исследовательских и аналитических средств в принятой в мировой практике форме.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема дополнительного канала заявленного оптикоэлектронного прибора, на фиг.2 - блок-схема заявленного комплекса аппаратуры.
Оптикоэлектронный прибор включает дополнительный канал, который содержит ртутную лампу 1, конденсор 2, фильтр 3, поляроид 4, кювету 5 с исследуемым объектом, установленную на трехкоординатном предметном столике 6 вертикально перпендикулярно оптической оси с возможнотью поворота относительно нее на любой угол, а также дополнительный исследовательский объектив 7, зеркало 8, бинокулярную насадку 9 с призменным блоком 10 и линзой 11, а также фотоумножитель 12с дополнительным призменным блоком 13, оптически связанном с прибором с зарядовой связью ( ПЗС-камера ) 14. Прибор также содержит первые аподизационные диафрагмы 15, вторые ападизационные диафрагмы 16, увеличительную линзу 17 фотоумножителя 12, а также набор интерференционных фильтров 18.
Комплекс аппаратуры для получения изображения содержит оптическую систему 19, которая через адаптер 20 связана с ПЗС-камерой 14, фотоумножитель 12, анализатор получаемого изображения 21, спектрограф 22, аналого-цифровой преобразователь 23, компьютером 24 о блоком программного обеспечения 25, видеомагнитофон 26, телевизор 27, принтер 28.
Оптикоэлектронный прибор и комплекс аппаратуры работает следующим образом.
Излучение от ртутной лампы 1 последовательно проходит конденсор 2, в котором он преобразуется в коллимерный пучок, набор фильтров 3, которые устанавливают требуемый спектральный интервал, поляроиды 4 .
Кювету 5 с исследуемым веществом устанавливают вертикально перпендикулярно оптической оси с возможнотью поворота относительно нее на любой угол на дополнительном трехкоординатном предметном столике 6.
Прошедший через исследуемый объект свет попадает на дополнительный объектив 7, который снимает изображение исследуемого объекта, а затем с помощью зеркала 8 с соответственным образом ориентированной отражающей поверхностью попадает на призменный блок 10 бинокулярной насадки 10, а также на призменный блок 13, с которого он попадает на ПЗСкамеру 14 и на фотоумножитель 12.
ПЗС-камера 14 передает сигнал на компьютер 24, видеомагнитофон 26 и телевизор 27. Последние два прибора в свою очередь связаны с компьютером 24. Выход анализатора 21 подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 23, который подключен к компьютеру 24. Работу компьютера 24 обеспечивает блок программного обеспечения 25.
Заявленный комплекс преобразовывает оптическое изображение объекта в любом оптическом приборе, предназначенном для непосредственного наблюдения (различные варианты комплектации), в цветное изображение на экране компьютера в телевизионном режиме с дополнительными возможностями современной цифровой обработки . Обеспечивается возможность рационального совмещения в одном комплексе средств исследования, регистрации результатов и создания собственной информации в наиболее эффективной и принятой в мировой практике форме.
Комплекс занимает «нишу (по информативности) между телескопической системой и электронным микроскопом (до 10000), тогда как оптические микроскопы работают в диапазоне .
Заявленный оптикоэлектронный прибор и комплекс аппаратуры для его работы обладает существенными преимуществами перед традиционными способами фиксации изображений, получаемых в процессе исследований, в полной мере могут быть реализованы в ситуациях, когда в анализ необходимо вовлекать большой объем разномасштабной и разнородной цветной и чернобелой информации. Использование возможностей современной компьютерной обработки информации позволяет определять и использовать общие категории сравнения, количественно-качественный анализ исследуемого объею-а, работать с крупногабаритными и малоконтрастными материалами при полном отсутствии субъективизма исследователя.
Заявленный оптикоэлектронный прибор и комплекс аппаратуры для его работы может быть реализован промышленным образом с использованием известных технологий и технических средств ( источник света, конденсоры, объективы, средства исследования и средства обработки информации), что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость.
Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества:
Комплекс позволяет решить следующие задачи, представляющие интерес для развития основных направлений исследовательской и практической работы:
- В биологии: создание банка данных фрагментов исследуемых образцов, с вводом информации по химическим, гранулометрическим и физикохимическим методам анализа с последующей их систематизацией (как в статике, так и в динамике).
- В архитектуре: создание аналогичных банков данных для фрагментов строительного раствора, кирпича, строительного камня с вводом информации по минералогическому и петрографическому анализу этих материалов.
- Проведение сравнительного анализа цветовых характеристик фрагментов настенной живописи. в н т -Рассматривание и запись информации на объектах, находящихся в труднодоступных для исследования замкнутых объемах и полостях в сочетании с неразрушающими методами интроскопии. -Исследование скульптуры и инженерных конструкций зданий с созданием соответствующих банков данных и использованием возможностей, упомянутых выше. На данной установке проведена запись некоторых фрагментов настенной живописи и связующего материала с наполнителями из коллекции фрагментов живописи Десятинной церкви (Каргер, 1948). -В медицине: проведение экспресс-диагностики непосредственно во емя операции, анализ крови и т.д. -В металлургии: кристаллография - исследование образцов, их сравтельный анализ, определение качества. -В живописи: реставрационные работы, определение авторства и т.д. Заявленный комплекс имеет следующие тактико-технические харакристики:1.Безиммерсионное увеличение от О до 10000. 2.Возможность работы в проходящем, отраженном свете, как в статике, так и в динамике. 3.Получение в данном диапазоне увеличений люминесцентной информации; от ультрафиолетовых до инфракрасных длин волн. 4.Возможность люминесцентного томографирования объектов. 5.Возможность работы с вертикальными объектами (кюветами, капиллярами и т.д.).