Телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп

Реферат: Телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп належить до систем відображення інформації на електронно-променевих трубках і може бути використаний для дослідження динамічних мікрооб'єктів з довільним характером руху. UA 75990 U (54) ТЕЛЕВІЗІЙНИЙ СКАНУВАЛЬНИЙ ОПТИЧНИЙ МІКРОСКОП UA 75990 U UA 75990 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем відображення інформації на електронно-променевих трубках і може бути використана у телевізійних сканувальних оптичних мікроскопах для дослідження динамічних мікрооб'єктів. Найближчим за технічною суттю до корисної моделі, що пропонується, є скануючий оптичний мікроскоп [Деклараційний патент України №30344 по кл. МПК G06F 3/153, H04N 5/00 від 25.02.2008 р], який містить послідовно з'єднані тактовий генератор, формувач імпульсів гасіння, перший відеопідсилювач, проекційну електронно-променеву трубку, об'єктив, за яким встановлено досліджуваний об'єкт, фотоелектронний помножувач, другий відеопідсилювач, компаратор, блок визначення координат, вихід якого з'єднаний з першим входом блока пам'яті та з першим входом блока формування міні-растра, перший вихід якого з'єднаний з другим входом формувача сигналу розгортки по координаті X, другий вихід - з третім входом формувача сигналу розгортки по координаті X, третій вихід - з другим входом формувача сигналу розгортки по координаті Y, четвертий вихід - з третім входом формувача сигналу розгортки по координаті Y, а також послідовно з'єднані формувач сигналу розгортки по координаті X, перетворювач напруга-струм по координаті X, котушки відхилення по координаті X та формувач сигналу розгортки по координаті Y, перетворювач напруга-струм по координаті Y, котушки відхилення по координаті Y, при цьому перший вихід тактового генератора з'єднаний з першим входом формувача імпульсів гасіння, а другий вихід - з входом формувача сигналу розгортки по координаті X, перший вихід формувача сигналу розгортки по координаті X під'єднаний до входу перетворювача напруга-струм по координаті X, другий вихід формувача сигналу розгортки по координаті X з'єднаний з другим входом блока визначення координат, третій вихід - з входом формувача сигналу розгортки по координаті Y, четвертий вихід - з другим входом формувача імпульсів гасіння, перший вихід формувача сигналу розгортки по координаті Υ з'єднаний з входом перетворювача напруга-струм по координаті Υ, другий вихід формувача сигналу розгортки по координаті Υ з'єднаний з третім входом блока визначення координат, третій вихід - з третім входом формувача імпульсів гасіння та другим входом блока формування міні-растра. Однак, такий скануючий оптичний мікроскоп не дає можливості утримання зображення досліджуваного мікрооб'єкта в межах поля зору мікроскопа протягом всього часу вимірювання, оскільки він призначений лише для вимірювання швидкості руху досліджуваних мікрооб'єктів, які рухаються з великою швидкістю нерівномірно та непрямолінійно. В основу корисної моделі поставлено задачу створити телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп, в якому за рахунок введення нових елементів та зв'язків між ними можна забезпечити можливість утримання зображення досліджуваного мікрооб'єкта з довільним характером руху, що має розміри більші за розмір сканувального елемента, в межах поля зору мікроскопа протягом всього часу дослідження. Поставлена задача вирішується тим, що телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп, який містить послідовно з'єднані тактовий генератор, формувач імпульсів гасіння, перший відеопідсилювач, проекційну електронно-променеву трубку, об'єктив, за яким встановлено досліджуваний об'єкт, фотоелектронний помножувач, другий відеопідсилювач, компаратор, блок визначення координат, вихід якого з'єднаний з першим входом блока пам'яті та з першим входом блока формування міні-растра, перший вихід якого з'єднаний з другим входом формувача сигналу розгортки по координаті X, другий вихід - з третім входом формувача сигналу розгортки по координаті X, третій вихід - з другим входом формувача сигналу розгортки по координаті Υ, четвертий вихід - з третім входом формувача сигналу розгортки по координаті Υ, а також послідовно з'єднані формувач сигналу розгортки по координаті X, перетворювач напруга-струм по координаті X, котушки відхилення по координаті X та формувач сигналу розгортки по координаті Y, перетворювач напруга-струм по координаті Y, котушки відхилення по координаті Y, при цьому перший вихід тактового генератора з'єднаний з першим входом формувача імпульсів гасіння, а другий вихід - з входом формувача сигналу розгортки по координаті X, перший вихід формувача сигналу розгортки по координаті X під'єднаний до входу перетворювача напруга-струм по координаті X, другий вихід формувача сигналу розгортки по координаті X з'єднаний з другим входом блока визначення координат, третій вихід - з входом формувача сигналу розгортки по координаті Y, четвертий вихід - з другим входом формувача імпульсів гасіння, перший вихід формувача сигналу розгортки по координаті Υ з'єднаний з входом перетворювача напруга-струм по координаті Υ, другий вихід формувача сигналу розгортки по координаті Υ з'єднаний з третім входом блока визначення координат, третій вихід з третім входом формувача імпульсів гасіння та другим входом блока формування міні-растра, згідно з корисною моделлю, додатково містить блок порівняння координат X, блок порівняння координат Υ, блок визначення центра міні-растра та блок початку сканування, при цьому третій 1 UA 75990 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вихід формувача сигналів розгортки по координаті Υ додатково з'єднано з першим входом блока початку сканування, з першим входом блока визначення центра міні-растра, з першим входом блока порівняння координат X, з першим входом блока порівняння координат Υ, з другим входом блока пам'яті, перший та другий виходи якого під'єднані до другого та третього входів блока визначення центра міні-растра відповідно, третій вихід блока пам'яті з'єднаний з другим входом блока порівняння координат X, четвертий вихід - з другим входом блока порівняння координат Υ, виходи блока порівняння координат X та блока порівняння координат Υ з'єднані з третім та четвертим входами блока пам'яті відповідно, перший та другий виходи блока визначення центра міні-растра під'єднані до другого та третього входів блока початку сканування відповідно, перший та другий виходи якого під'єднані до третього та четвертого входів блока формування міні-растра відповідно. Введення додаткових елементів та зв'язків забезпечить утримання зображення досліджуваного мікрооб'єкта з довільним характером руху, що має розміри більші за розмір сканувального елемента, в межах поля зору мікроскопа шляхом формування сканувального міні-растра, центр якого співпадає з центром мікрооб'єкта при формуванні кожного кадру зображення. Корисна модель пояснюється структурною схемою телевізійного сканувального оптичного мікроскопа, наведеною на фігурі. Телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп містить проекційну електронно-променеву трубку 1, об'єктив 2, досліджуваний об'єкт 3, перший відеопідсилювач 4, фотоелектронний помножувач 5, другий відеопідсилювач 6, тактовий генератор 7, формувач імпульсів гасіння 8, формувач сигналу розгортки по координаті X 9, перетворювач напруга-струм по координаті X 10, котушки відхилення по координаті X 11, формувач сигналу розгортки по координаті Υ 12, перетворювач напруга-струм по координаті Υ 13, котушки відхилення по координаті Υ 14, компаратор 15, блок визначення координат 16, блок пам'яті 17, блок порівняння координат X 18, блок порівняння координат Υ 19, блок визначення центра міні-растра 20, блок початку сканування 21 та блок формування міні-растра 22. Перший вихід тактового генератора 7 з'єднаний з першим входом формувача імпульсів гасіння 8, а другий вихід - з входом формувача сигналу розгортки по координаті X 9. Перший вихід формувача сигналу розгортки по координаті X 9 під'єднаний до входу перетворювача напруга-струм по координаті X 10, другий вихід формувача сигналу розгортки по координаті X 9 з'єднаний з другим входом блока визначення координат 16, третій вихід - з входом формувача сигналу розгортки по координаті Υ 12, четвертий вихід - з другим входом формувача імпульсів гасіння 8. Перший вихід формувача сигналу розгортки по координаті Υ 12 з'єднаний з входом перетворювача напруга-струм по координаті Υ 13, другий вихід формувача сигналу розгортки по координаті Υ 12 з'єднаний з третім входом блока визначення координат 16, третій вихід - з третім входом формувача імпульсів гасіння 8, другим входом блока формування міні-растра 22, першим входом блока початку сканування 21, першим входом блока визначення центра міні-растра 20, першим входом блока порівняння координат X 18, першим входом блока порівняння координат Υ 19 та другим входом блока пам'яті 17. Вихід формувача імпульсів гасіння 8 під'єднаний до входу першого відеопідсилювача 4, вихід другого відеопідсилювача 6 через компаратор 15 під'єднаний до першого входу блока визначення координат 16. Вихід блока визначення координат 16 з'єднаний з першим входом блока пам'яті 17 та з першим входом блока формування міні-растра 22. Перший вихід блока формування міні-растра 22 з'єднаний з другим входом формувача сигналу розгортки по координаті X 9, другий вихід - з третім входом формувача сигналу розгортки по координаті X 9, третій вихід - з другим входом формувача сигналу розгортки по координаті Υ 12, четвертий вихід - з третім входом формувача сигналу розгортки по координаті Υ 12. Перший та другий виходи блока пам'яті 17 під'єднані до другого та третього входів блока визначення центра мінірастра 20 відповідно, третій вихід блока пам'яті 17 з'єднаний з другим входом блока порівняння координат X 18, четвертий вихід - з другим входом блока порівняння координат Υ 19. Виходи блока порівняння координат X 18 та блока порівняння координат Υ 19 з'єднані з третім та четвертим входами блока пам'яті 17 відповідно. Перший та другий виходи блока визначення центра міні-растра 20 під'єднані до другого та третього входів блока початку сканування 21 відповідно. Перший та другий виходи блока початку сканування 21 під'єднані до третього та четвертого входів блока формування міні-растра 22 відповідно. Телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп працює наступним чином. На першому виході тактового генератора 7 формуються імпульси гасіння, тривалість яких дорівнює тривалості переміщення сканувального елемента в сусіднє положення. На другому виході тактовий генератор 7 формує імпульси, період яких дорівнює тривалості виводу одного елемента сканувального растра на прямому ході розгортки. Ця тривалість складається з часу 2 UA 75990 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 переміщення сканувального елемента з одного положення в інше та часу фіксованого положення сканувального елемента, на протязі якого він світиться. Формувач сигналу розгортки по координаті X 9 формує на першому виході ступінчасто наростаючу напругу, яка відповідає відхиленню сканувальної плями по рядку, на другому виході - паралельний двійковий код, який відповідає миттєвому значенню положення сканувальної плями в рядку, на третьому виході - імпульс закінчення розгортки по координаті X і початку зворотного ходу по рядку, на четвертому виході - імпульс гасіння сканувальної плями під час зворотного ходу по рядку Перетворювач напруга-струм по координаті X 10 формує з великою точністю струм відхилення в котушках відхилення по координаті X 11, який відповідає ступінчасто наростаючому сигналу на першому виході формувача сигналу розгортки по координаті X 9. Формувач сигналу розгортки по координаті Υ 12 формує на першому виході ступінчасто наростаючу напругу, яка відповідає відхиленню сканувальної плями по кадру, на другому виході - паралельний двійковий код, який відповідає миттєвому значенню положення сканувальної плями по кадру, на третьому виході - кадрові імпульси гасіння, які подаються на третій вхід формувача імпульсів гасіння 8, другий вхід блока формування міні-растра 22, перший вхід блока початку сканування 21, перший вхід блока визначення центра міні-растра 20, перший вхід блока порівняння координат X 18, перший вхід блока порівняння координат Υ 19 та другий вхід блока пам'яті 17. Кадрові імпульси гасіння використовуються для синхронізації роботи цих блоків при записі, зчитуванні та обробці інформації. Перетворювач напруга-струм по координаті Υ 13 формує з великою точністю струм відхилення в котушках відхилення по координаті Υ 14, який відповідає ступінчасто наростаючому сигналу на першому виході формувача сигналу розгортки по координаті Υ 12. На виході формувача імпульсів гасіння 8 формується імпульс, тривалість якого дорівнює тривалості найтривалішого перехідного процесу при переміщенні сканувального елемента по екрану проекційної електронно-променевої трубки 1. Перший відеопідсилювач 4 сумує імпульси гасіння з постійним зміщенням, підсилює їх, після чого вони подаються на керуючий електрод проекційної електронно-променевої трубки 1, забезпечуючи необхідну яскравість свічення екрана трубки. Світловий сигнал з екрана проекційної електронно-променевої трубки 1 через об'єктив 2 проектується на досліджуваний об'єкт 3. Світловий сигнал від досліджуваного об'єкта 3 надходить на вхід фотоелектронного помножувача 5, на виході якого формується електричний сигнал, миттєве значення якого пропорційне кількості світла, яке пройшло через досліджуваний об'єкт 3. Цей сигнал підсилюється до нормованої величини другим відеопідсилювачем 6 і подається на вхід компаратора 15. Якщо рівень вихідного сигналу другого відеопідсилювача 6 перевищує рівень спрацьовування компаратора 15, то на його виході з'явиться імпульс, який подається на перший вхід блока визначення координат 16 і фіксує миттєві значення координат досліджуваного об'єкта 3, які подаються на другий та третій входи блока визначення координат 16. Блок визначення координат 16 обчислює координати центру досліджуваного об'єкта 3 і подає по виходу команду запису їх кодів на перший вхід блока пам'яті 17 та на перший вхід блока формування міні-растра 22. Розмір міні-растра є значно меншим повноформатного растра. Центр першого формованого міні-растра співпадає з центром досліджуваного об'єкта при першому повноформатному скануванні, а центр кожного наступного міні-растра співпадає з центром досліджуваного об'єкта 3 при його попередньому скануванні. На першому виході блок формування міні-растра 22 формує код початку розгортки по координаті X, на другому виході код кінця розгортки по координаті X, на третьому виході - код початку розгортки по координаті Υ, на четвертому виході - код кінця розгортки по координаті Υ. Таким чином, кожний наступний сканувальний растр, крім першого, має малі розміри, які визначаються кодами, що поступають з блока формування міні-растра 22. Співпадіння коду центру міні-растра з кодом центру досліджуваного об'єкта при попередньому скануванні дозволяє відслідковувати зміну положення об'єкта. Після закінчення формування сканувального растра у відповідності з переднім фронтом кадрового імпульсу гасіння з формувача сигналу розгортки по координаті Υ 12 блок порівняння координат X 18 та блок порівняння координат Υ 19 вибирають з блока пам'яті 17 записані коди координат центру досліджуваного мікрооб'єкта 3 X та Υ відповідно. Відбувається порівняння отриманих координат центру мікрооб'єкта з граничними значеннями координат повноформатного сканувального растра. У випадку перевищення граничних значень координат X та/чи Υ з виходів блока порівняння координат X 18 та/чи блока порівняння координат Υ 19 подається сигнал про припинення процесу сканування та перехід у початковий режим роботи мікроскопа. У випадку знаходження мікрооб'єкта в межах повноформатного сканувального растра у відповідності з сигналом формувача сигналу розгортки по координаті Υ 12 блок визначення центра міні-растра 20 вибирає з блока пам'яті 17 записані коди координат досліджуваного мікрооб'єкта та обчислює координати центра міні-растра. Далі блок визначення 3 UA 75990 U 5 центра міні-растра 20 по першому та другому виходах передає коди координат центра мінірастра на блок початку сканування 21, який визначає початкові координати сканувального мінірастра та подає сигнал початку формування міні-растра по першому та другому виходах на блок формування міні-растра 22. Таким чином, запропонований телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп забезпечить утримання зображення досліджуваного мікрооб'єкта в межах поля зору мікроскопа протягом всього часу вимірювання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 35 40 Телевізійний сканувальний оптичний мікроскоп, який містить послідовно з'єднані тактовий генератор, формувач імпульсів гасіння, перший відеопідсилювач, проекційну електроннопроменеву трубку, об'єктив, за яким встановлено досліджуваний об'єкт, фотоелектронний помножувач, другий відеопідсилювач, компаратор, блок визначення координат, вихід якого з'єднаний з першим входом блока пам'яті та з першим входом блока формування міні-растра, перший вихід якого з'єднаний з другим входом формувача сигналу розгортки по координаті X, другий вихід - з третім входом формувача сигналу розгортки по координаті X, третій вихід - з другим входом формувача сигналу розгортки по координаті Y, четвертий вихід - з третім входом формувача сигналу розгортки по координаті Y, а також послідовно з'єднані формувач сигналу розгортки по координаті X, перетворювач напруга-струм по координаті X, котушки відхилення по координаті X та формувач сигналу розгортки по координаті Y, перетворювач напруга-струм по координаті Y, котушки відхилення по координаті Y, при цьому перший вихід тактового генератора з'єднаний з першим входом формувача імпульсів гасіння, а другий вихід - з входом формувача сигналу розгортки по координаті X, перший вихід формувача сигналу розгортки по координаті X під'єднаний до входу перетворювача напруга-струм по координаті X, другий вихід формувача сигналу розгортки по координаті X з'єднаний з другим входом блока визначення координат, третій вихід - з входом формувача сигналу розгортки по координаті Y, четвертий вихід - з другим входом формувача імпульсів гасіння, перший вихід формувача сигналу розгортки по координаті Υ з'єднаний з входом перетворювача напруга-струм по координаті Υ, другий вихід формувача сигналу розгортки по координаті Υ з'єднаний з третім входом блока визначення координат, третій вихід - з третім входом формувача імпульсів гасіння та другим входом блока формування міні-растра, який відрізняється тим, що додатково містить блок порівняння координат X, блок порівняння координат Υ, блок визначення центра міні-растра та блок початку сканування, при цьому третій вихід формувача сигналів розгортки по координаті Υ додатково з'єднано з першим входом блока початку сканування, з першим входом блока визначення центра міні-растра, з першим входом блока порівняння координат X, з першим входом блока порівняння координат Υ, з другим входом блока пам'яті, перший та другий виходи якого під'єднані до другого та третього входів блока визначення центра міні-растра відповідно, третій вихід блока пам'яті з'єднаний з другим входом блока порівняння координат X, четвертий вихід - з другим входом блока порівняння координат Υ, виходи блока порівняння координат X та блока порівняння координат Υ з'єднані з третім та четвертим входами блока пам'яті відповідно, перший та другий виходи блока визначення центра міні-растра під'єднані до другого та третього входів блока початку сканування відповідно, перший та другий виходи якого під'єднані до третього та четвертого входів блока формування міні-растра відповідно. 4 UA 75990 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5