RU2525152C2

RU2525152C2 - Microobject image formation method (versions) and device for its implementation (versions)

Info

Publication number: RU2525152C2
Application number: RU2012126226/28A
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Агринский; Александр Александрович Шаров; Владимир Константинович Беляков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВЕСТТРЭЙД ЛТД"
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2014-08-10
Also published as: RU2012126226A

Abstract

FIELD: instrumentation.

SUBSTANCE: invention relates to microscopy. According to the method, microobject image formation is implemented with the help of a confocal scanning microscope. In the process of radiation focusing onto the survey plane and in the process of radiation focusing on the reception slot diaphragm one ensures change of the diffraction maximum sizes of each point image within the focusing plane, narrowing it in one direction relative to the other ones. One performs additional scanning of the microobject being surveyed in several different directions, simultaneously recording the coordinates of movement of the microobject being surveyed and photoelectric signals. Orientation of the direction of narrowing of the diffraction maximum and the slot diaphragms remains unchanged relative to the scanning direction. One performs consolidated electronic processing of photoelectric signals registered in the primary and the additional directions of scanning and the coordinates of movement of the microobject being surveyed that correspond to such directions.

EFFECT: improved detalisation (increased resolution) of the image of the microobject under survey.

20 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Группа изобретений относится к микроскопии, а именно к способам формирования изображения микрообъектов и к устройству конфокальных сканирующих микроскопов, и может быть использовано при исследовании различных микрообъектов, в том числе живых биологических структур.The group of inventions relates to microscopy, and in particular to methods of imaging microobjects and to the device of confocal scanning microscopes, and can be used in the study of various microobjects, including living biological structures.

Уровень техникиState of the art

Известно устройство (патент США №3013467, опубликован 19.12.1961), реализующее способ формирования изображения микрообъекта, согласно которому свет через осветительную диафрагму направляют на исследуемый микрообъект, фокусируют свет в выбранной плоскости исследования в области исследуемого микрообъекта, оптически сопрягая плоскость осветительной диафрагмы с плоскостью исследования; фокусируют свет, прошедший через исследуемый микрообъект, на приемной диафрагме, оптически сопрягая плоскость приемной диафрагмы с плоскостью исследования, после прохождения светом приемной диафрагмы осуществляют его фотоэлектрическую регистрацию, получая фотоэлектрический сигнал; сканируют исследуемый объект, перемещая его по двум координатам в плоскости, перпендикулярной оптической оси системы; регистрируют координаты перемещения исследуемого микрообъекта в каждый момент времени сканирования; фотоэлектрический сигнал согласуют с координатами микрообъекта и направляют на отображающее устройство, на котором получают изображение исследуемого микрообъекта. Устройство согласно патенту США №3013467 включает последовательно и соосно расположенные источник света с конденсором, осветительную диафрагму, идентичные осветительный и приемный объективы сопряжения, приемную диафрагму и фотоприемник, причем объективы сопряжения расположены симметрично относительно плоскости исследования так, что плоскость осветительной диафрагмы, плоскость исследования, плоскость приемной диафрагмы являются взаимно оптически сопряженными, сканирующую платформу для перемещения исследуемого микрообъекта; устройство регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта; отображающее устройство, в качестве которого в указанном патенте используется электронный осциллограф.A device is known (US patent No. 3013467, published 12.19.1961) that implements a method of imaging a microobject, according to which light is sent through the illuminating diaphragm to the investigated microobject, the light is focused in the selected research plane in the region of the studied microobject, optically mating the plane of the illuminating diaphragm with the research plane ; focusing the light transmitted through the investigated microobject on the receiving diaphragm, optically pairing the plane of the receiving diaphragm with the plane of study, after the light passes through the receiving diaphragm, it is photoelectricly registered to receive a photoelectric signal; scanning the investigated object, moving it in two coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the system; register the coordinates of the movement of the investigated microobject at each time point of scanning; the photoelectric signal is coordinated with the coordinates of the micro-object and sent to a display device on which an image of the micro-object under study is obtained. The device according to US patent No. 3013467 includes a sequentially and coaxially arranged light source with a condenser, an illumination diaphragm, identical illumination and receiving conjugation lenses, a receiving diaphragm and a photodetector, the conjugation lenses being arranged symmetrically relative to the study plane so that the plane of the illuminating diaphragm, the study plane, the plane receiving diaphragms are mutually optically conjugated, a scanning platform for moving the investigated microobject; a device for recording and processing signals of the photodetector and coordinates of the movement of the micro-object; a display device, the quality of which in this patent uses an electronic oscilloscope.

Известен вариант устройства (патент США №3013467, опубликован 19.12.1961), реализующего способ формирования изображения микрообъекта, согласно которому свет через осветительную диафрагму направляют на исследуемый микрообъект, фокусируют свет в выбранной плоскости исследования в области исследуемого микрообъекта, оптически сопрягая плоскость осветительной диафрагмы с плоскостью исследования; направляют свет, отраженный или излученный исследуемым микрообъектом, на приемную диафрагму, оптически сопрягая плоскость приемной диафрагмы с плоскостью исследования, после прохождения светом приемной диафрагмы осуществляют его фотоэлектрическую регистрацию, получая фотоэлектрический сигнал; сканируют исследуемый объект, перемещая его по двум координатам в плоскости, перпендикулярной оптической оси системы; регистрируют координаты перемещения исследуемого микрообъекта в каждый момент времени сканирования; фотоэлектрический сигнал согласуют с координатами микрообъекта и направляют на отображающее устройство, на котором получают изображение исследуемого микрообъекта. Данный вариант устройства согласно патенту США №3013467 включает последовательно расположенные источник света с конденсором, осветительную диафрагму, светоделитель, объектив сопряжения, приемную диафрагму, расположенную за светоделителем, и фотоприемник, причем объектив сопряжения и светоделитель расположены так, что плоскость осветительной диафрагмы, плоскость исследования, плоскость приемной диафрагмы являются взаимно оптически сопряженными, при этом центры обоих диафрагм расположены на оптической оси объектива сопряжения; сканирующую платформу для перемещения исследуемого микрообъекта; устройство регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта; отображающее устройство.A known variant of the device (US patent No. 3013467, published 12/19/1961) that implements a method of forming an image of a microobject, according to which the light is directed through the illuminating diaphragm to the investigated microobject, focuses the light in the selected research plane in the region of the studied microobject, optically mating the plane of the illuminating diaphragm with the plane research; direct the light reflected or emitted by the investigated microobject to the receiving diaphragm, optically pairing the plane of the receiving diaphragm with the plane of study, after the light passes through the receiving diaphragm, it is photoelectricly registered to receive a photoelectric signal; scanning the investigated object, moving it in two coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the system; register the coordinates of the movement of the investigated microobject at each time point of scanning; the photoelectric signal is coordinated with the coordinates of the micro-object and sent to a display device on which an image of the micro-object under study is obtained. This embodiment of the device according to US patent No. 3013467 includes a sequentially located light source with a condenser, an illumination diaphragm, a beam splitter, a pairing lens, a receiving aperture located behind the beam splitter, and a photodetector, wherein the pairing lens and a beam splitter are arranged so that the plane of the illuminating diaphragm, the study plane, the plane of the receiving diaphragm are mutually optically conjugated, while the centers of both diaphragms are located on the optical axis of the pairing lens; a scanning platform for moving the investigated microobject; a device for recording and processing signals of the photodetector and coordinates of the movement of the micro-object; display device.

Основными недостатками вариантов способа и устройства согласно патенту США №3013467 являются длительное время сканирования и относительно невысокая разрешающая способность.The main disadvantages of the variants of the method and device according to US patent No. 3013467 are the long scan time and relatively low resolution.

Известно также аналогичное устройство (Handbook of Biological Confocal Microscopy. Third Edition. Edited by James B. Pawley. Springer Science + Business Media. LLC. New York. 2000. P. 207-220), в котором сканирующая платформа выполнена трехкоординатной с возможностью дополнительного перемещения вдоль оптической оси системы, что позволяет производить «послойное» сканирование исследуемого микрообъекта и получать его трехмерное изображение.A similar device is also known (Handbook of Biological Confocal Microscopy. Third Edition. Edited by James B. Pawley. Springer Science + Business Media. LLC. New York. 2000. P. 207-220), in which the scanning platform is made three-coordinate with the possibility of additional displacements along the optical axis of the system, which allows for “layer-by-layer” scanning of the investigated microobject and obtaining its three-dimensional image.

Главными недостатком данного устройства также являются относительно низкая разрешающая способность и длительное время сканирования, которое увеличивается из-за увеличения площади сканирования.The main disadvantage of this device is also the relatively low resolution and long scan time, which increases due to the increase in scanning area.

Известен способ уменьшения размера дифракционного максимума оптической системы (патент США №7471435 В2, опубликован 30.12.2008), обеспечивающий увеличения разрешающей способности, с применением круговых аподизационных диафрагм, которые устанавливают в плоскости апертурной диафрагмы оптической системы или в сопряженной с ней плоскости.A known method of reducing the size of the diffraction maximum of the optical system (US patent No. 7471435 B2, published 12/30/2008), which provides increased resolution using circular apodization diaphragms, which are installed in the plane of the aperture diaphragm of the optical system or in a plane conjugate to it.

Недостатком применения таких аподизационных диафрагм является то, что заметного сужения дифракционного максимума можно добиться лишь при значительном снижении коэффициента пропускания системы. Другим недостатком является зависимость их эффективности от аберраций оптической системы, прежде всего, от сферической аберрации.The disadvantage of using such apodization diaphragms is that a noticeable narrowing of the diffraction maximum can be achieved only with a significant decrease in the transmittance of the system. Another disadvantage is the dependence of their efficiency on the aberrations of the optical system, primarily on spherical aberration.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является устройство (патент РФ №2018891, опубликован 30.08.1994), реализующее способ формирования изображения микрообъекта, согласно которому свет через осветительную щелевую диафрагму направляют на исследуемый микрообъект, фокусируют свет в выбранной плоскости исследования в области исследуемого микрообъекта, оптически сопрягая плоскость осветительной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования; фокусируют свет, прошедший через исследуемый микрообъект, на приемной щелевой диафрагме, оптически сопрягая плоскость приемной диафрагмы с плоскостью исследования; после прохождения светом приемной диафрагмы осуществляют его фотоэлектрическую регистрацию во множестве малых участков вдоль приемной щелевой диафрагмы, получая фотоэлектрические сигналы в процессе сканирования исследуемого объекта в плоскости, перпендикулярной оптической оси системы, перемещая его в направлении, перпендикулярном длинной стороне проекции щелевых диафрагм на плоскость исследования. Устройство согласно патенту РФ №2018891 включает последовательно расположенные источник света с конденсором, содержащим цилиндрический компонент, осветительную щелевую диафрагму, идентичные осветительный и приемный объективы сопряжения, приемную щелевую диафрагму и многоэлементный фотоприемник, плоскость чувствительной площадки которого совмещена с плоскостью приемной щелевой диафрагмы, причем объективы сопряжения расположены симметрично относительно плоскости исследования так, что плоскость осветительной щелевой диафрагмы, плоскость исследования, общая плоскость приемной щелевой диафрагмы и многоэлементного фотоприемника являются взаимно оптически сопряженными а центры осветительной, приемной щелевых диафрагм, фотоприемника и оптические оси объективов сопряжения находятся на одной оси, а длинные стороны щелевых диафрагм и фотоприемника ориентированы в одном направлении; сканирующую платформу для перемещения исследуемого микрообъекта. В качестве многоэлементного фотоприемника согласно патенту используют линейку фотодетекторов.The closest analogue to the claimed invention is a device (RF patent No. 201891, published 08/30/1994) that implements a method of imaging a microobject, according to which the light is directed through the illuminated slit diaphragm to the microobject under study, the light is focused in the selected research plane in the region of the studied microobject, optically matching the plane of the illuminating slit diaphragm with the plane of study; focus the light passing through the investigated microobject on the receiving slit diaphragm, optically matching the plane of the receiving diaphragm with the research plane; After light passes through the receiving diaphragm, it is photoelectricly recorded in many small areas along the receiving slit diaphragm, receiving photoelectric signals during scanning of the object under study in a plane perpendicular to the optical axis of the system, moving it in a direction perpendicular to the long side of the projection of the slit diaphragms onto the study plane. The device according to RF patent No. 201891 includes a sequentially located light source with a condenser containing a cylindrical component, an illumination slit aperture, identical illumination and receiving lenses, a receiving slit diaphragm and a multi-element photodetector, the plane of the sensitive area of which is aligned with the plane of the receiving slit diaphragm, and the lenses are located symmetrically relative to the study plane so that the plane of the illuminating slotted diaphragm, the study bone, the common plane of the receiving slit diaphragm and the multi-element photodetector are mutually optically conjugated, and the centers of the lighting, receiving slit diaphragms, photodetector and optical axes of the pairing lenses are on the same axis, and the long sides of the slotted diaphragms and photodetector are oriented in the same direction; scanning platform for moving the investigated microobject. As a multi-element photodetector according to the patent, a line of photodetectors is used.

Другим наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является вариант устройства (патент РФ №2018891, опубликован 30.08.1994), реализующего способ формирования изображения микрообъекта, согласно которому свет через осветительную щелевую диафрагму направляют на исследуемый микрообъект, фокусируют свет в выбранной плоскости исследования в области исследуемого микрообъекта, оптически сопрягая плоскость осветительной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования; направляют свет, отраженный или излученный исследуемым микрообъектом, на приемную щелевую диафрагму, оптически сопрягая плоскость приемной диафрагмы с плоскостью исследования; после прохождения светом приемной диафрагмы осуществляют его фотоэлектрическую регистрацию во множестве малых участков вдоль приемной щелевой диафрагмы, получая фотоэлектрические сигналы в процессе сканирования исследуемого объекта в плоскости, перпендикулярной оптической оси системы, перемещая его в направлении, перпендикулярном длинной стороне проекции щелевых диафрагм на плоскость исследования. Данный вариант устройства согласно патенту РФ №2018891 включает последовательно расположенные источник света с конденсором, содержащим цилиндрический компонент, осветительную щелевую диафрагму, светоделитель, объектив сопряжения, приемную щелевую диафрагму, расположенную за светоделителем, и многоэлементный фотоприемник, плоскость чувствительной площадки которого совмещена с плоскостью приемной щелевой диафрагмы, причем объектив сопряжения и светоделитель расположены так, что плоскость осветительной диафрагмы, плоскость исследования, общая плоскость приемной диафрагмы и многоэлементного фотоприемника являются взаимно оптически сопряженными, при этом центры обоих диафрагм и фотоприемника расположены на оптической оси объектива сопряжения, а длинные стороны щелевых диафрагм и фотоприемника ориентированы в одном направлении; сканирующую платформу для перемещения исследуемого микрообъекта.Another closest analogue to the claimed invention is a variant of the device (RF patent No. 20188891, published 30.08.1994) that implements a method of imaging a microobject, according to which the light is directed through the illumination slit diaphragm to the investigated microobject, the light is focused in the selected research plane in the region of the studied microobject optically matching the plane of the illuminating slit diaphragm with the plane of investigation; direct the light reflected or emitted by the investigated microobject to the receiving slit diaphragm by optically matching the plane of the receiving diaphragm with the research plane; After light passes through the receiving diaphragm, it is photoelectricly recorded in many small areas along the receiving slit diaphragm, receiving photoelectric signals during scanning of the object under study in a plane perpendicular to the optical axis of the system, moving it in a direction perpendicular to the long side of the projection of the slit diaphragms onto the study plane. This embodiment of the device according to RF patent No. 201891 includes a sequentially located light source with a condenser containing a cylindrical component, a lighting slit aperture, a beam splitter, a pairing lens, a receiving slit aperture located behind the beam splitter, and a multi-element photodetector, the plane of the sensitive area of which is aligned with the plane of the receiving slit aperture, and the pairing lens and the beam splitter are located so that the plane of the illuminating diaphragm, the plane of the Ia, the common plane and a receiving aperture multielement photodetector are mutually optically conjugate with centers of the two diaphragms and a photodetector arranged on the optical axis of the coupling lens, and the long sides and photodetector slit diaphragms are oriented in one direction; scanning platform for moving the investigated microobject.

Основным недостатком вариантов способа и устройства согласно патенту РФ №2018891 является относительно невысокое разрешение, которое, кроме того, снижается в направлении, перпендикулярном направлению сканирования.The main disadvantage of the variants of the method and device according to the patent of the Russian Federation No. 201891 is a relatively low resolution, which, in addition, decreases in the direction perpendicular to the scanning direction.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Основной задачей предлагаемого изобретения является создание такого способа формирования изображения микрообъекта, который повышал бы детализацию (разрешение) формируемого изображения как в поперечном направлении, так и по глубине (трехмерное изображение), а также создание такого устройства, в котором могли бы быть наилучшим образом реализованы преимущества этого способа.The main objective of the invention is the creation of such a method of forming an image of a micro-object, which would increase the detail (resolution) of the formed image both in the transverse direction and in depth (three-dimensional image), as well as creating such a device in which the advantages could be best realized of this method.

Сущность предложенного способа заключается в том, что в известном способе формирования изображения микрообъекта, при котором оптическое излучение через осветительную щелевую диафрагму направляют на исследуемый микрообъект; фокусируют излучение в выбранной плоскости исследования в области исследуемого микрообъекта, оптически сопрягая плоскость осветительной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования; фокусируют излучение, прошедшее через исследуемый микрообъект, на приемной щелевой диафрагме, оптически сопрягая плоскость приемной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования; после прохождения излучением приемной щелевой диафрагмы осуществляют его фотоэлектрическую регистрацию во множестве малых участков вдоль приемной щелевой диафрагмы, получая фотоэлектрические сигналы в процессе сканирования исследуемого микрообъекта в плоскости исследования, в направлении, перпендикулярном длинной стороне проекции щелевых диафрагм на плоскость исследования; регистрируют координаты перемещения исследуемого микрообъекта в каждый момент времени сканирования; фотоэлектрические сигналы согласуют с координатами перемещения микрообъекта и направляют на отображающее устройство, на котором получают изображение исследуемого микрообъекта, согласно изобретению как в процессе фокусировки излучения на плоскость исследования, так и в процессе фокусировки излучения на приемной щелевой диафрагме обеспечивают изменение размеров дифракционного максимума изображения каждой точки в плоскости фокусировки, сужая его в одном направлении по отношению к другим направлениям; производят дополнительное сканирование исследуемого микрообъекта в нескольких различных направлениях, одновременно регистрируя координаты перемещения исследуемого микрообъекта и фотоэлектрические сигналы, причем ориентацию направления сужения дифракционного максимума и щелевых диафрагм оставляют неизменной относительно направления сканирования; а также производят совместную электронную обработку фотоэлектрических сигналов, зарегистрированных в первичном и дополнительных направлениях сканирования, и соответствующих им координат перемещения исследуемого микрообъекта.The essence of the proposed method lies in the fact that in the known method of forming an image of a microobject, in which optical radiation through the illuminating slit diaphragm is directed to the investigated microobject; focus radiation in the selected research plane in the region of the investigated microobject, optically matching the plane of the illuminating slotted diaphragm with the research plane; focusing the radiation passing through the investigated microobject on the receiving slit diaphragm, optically matching the plane of the receiving slit diaphragm with the research plane; after radiation passes through the receiving slit diaphragm, it is photoelectrically recorded in a plurality of small sections along the receiving slit diaphragm, receiving photoelectric signals during scanning of the investigated microobject in the research plane in a direction perpendicular to the long side of the projection of the slit diaphragms onto the research plane; register the coordinates of the movement of the investigated microobject at each time point of scanning; photoelectric signals agree with the coordinates of the movement of the microobject and direct to the imaging device, on which the image of the microobject under study is obtained, according to the invention, both during the focusing of radiation on the research plane and in the process of focusing the radiation on the receiving slit diaphragm, they provide a change in the size of the diffraction maximum of the image of each point in focusing planes, narrowing it in one direction with respect to other directions; perform additional scanning of the investigated microobject in several different directions, simultaneously registering the coordinates of the studied microobject and photoelectric signals, the orientation of the narrowing direction of the diffraction maximum and slit diaphragms being left unchanged relative to the scanning direction; and they also conduct joint electronic processing of photoelectric signals recorded in the primary and additional scanning directions, and the corresponding coordinates of the movement of the investigated microobject.

Технический результат изобретения заключается в повышении детализации формируемого изображения прозрачных и частично прозрачных микрообъектов при относительно высоких производительности и энергетической эффективности.The technical result of the invention is to increase the detail of the formed image of transparent and partially transparent microobjects with relatively high performance and energy efficiency.

Целесообразно в предложенном способе исследуемый микрообъект дополнительно перемещать в направлении, перпендикулярном плоскости исследования, получая послойное изображение исследуемого микрообъекта в нескольких различных сечениях.It is advisable in the proposed method, the investigated microobject is additionally moved in the direction perpendicular to the plane of the study, obtaining a layered image of the investigated microobject in several different sections.

Технический результат изобретения заключается в возможности получения трехмерного изображения с повышенной детализацией (разрешением) как для прозрачных, так и для частично прозрачных микрообъектов.The technical result of the invention lies in the possibility of obtaining a three-dimensional image with enhanced detail (resolution) for both transparent and partially transparent microobjects.

Целесообразно в предложенном способе регистрацию фотоэлектрических сигналов при каждом новом положении исследуемого микрообъекта в процессе сканирования осуществлять, по меньшей мере, дважды, каждый раз направляя излучение от осветительной щели до приемной щели другим оптическим путем, причем необходимо, чтобы каждый из этих оптических путей пересекался с другими оптическими путями только в плоскости осветительной щели, в плоскости исследования и в плоскости приемной щели.It is advisable in the proposed method, the registration of photoelectric signals at each new position of the investigated microobject during the scan is carried out at least twice, each time directing the radiation from the illuminating slit to the receiving slit by another optical path, and it is necessary that each of these optical paths intersects with the other optical paths only in the plane of the illuminating gap, in the plane of investigation and in the plane of the receiving gap.

Технический результат изобретения заключается в повышении контраста формируемого изображения микрообъектов и в повышении разрешения в продольном направлении (по глубине микрообъекта).The technical result of the invention is to increase the contrast of the generated image of the micro-objects and to increase the resolution in the longitudinal direction (in the depth of the micro-object).

Сущность другого варианта предложенного способа заключается в том, что в известном способе формирования изображения микрообъекта, при котором оптическое излучение через осветительную щелевую диафрагму направляют на исследуемый микрообъект, фокусируют излучение в выбранной плоскости исследования в области исследуемого микрообъекта, оптически сопрягая плоскость осветительной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования; направляют излучение, отраженное или излученное исследуемым микрообъектом, на приемную щелевую диафрагму, оптически сопрягая плоскость приемной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования; после прохождения излучением приемной щелевой диафрагмы осуществляют его фотоэлектрическую регистрацию во множестве малых участков вдоль приемной щелевой диафрагмы, получая фотоэлектрические сигналы в процессе сканирования исследуемого микрообъекта в плоскости исследования, в направлении, перпендикулярном длинной стороне проекции щелевых диафрагм на плоскость исследования; регистрируют координаты перемещения исследуемого микрообъекта в каждый момент времени сканирования; фотоэлектрические сигналы согласуют с координатами перемещения микрообъекта и направляют на отображающее устройство, на котором получают изображение исследуемого микрообъекта, согласно изобретению как в процессе фокусировки излучения на плоскость исследования, так и в процессе фокусировки излучения на приемной щелевой диафрагме обеспечивают изменение размеров дифракционного максимума изображения каждой точки в плоскости фокусировки, сужая его в одном направлении по отношению к другим направлениям; производят дополнительное сканирование исследуемого микрообъекта в нескольких различных направлениях, одновременно регистрируя координаты перемещения исследуемого микрообъекта и фотоэлектрические сигналы, причем ориентацию направления сужения дифракционного максимума и щелевых диафрагм оставляют неизменной относительно направления сканирования; а также производят совместную электронную обработку фотоэлектрических сигналов, зарегистрированных в первичном и дополнительных направлениях сканирования, и соответствующих им координат перемещения исследуемого микрообъекта.The essence of another variant of the proposed method lies in the fact that in the known method of imaging a microobject, in which optical radiation through the illumination slit diaphragm is directed to the investigated microobject, the radiation is focused in the selected research plane in the region of the studied microobject, optically mating the plane of the illuminating slit aperture with the research plane ; directing radiation reflected or emitted by the investigated microobject to the receiving slit diaphragm by optically matching the plane of the receiving slit diaphragm with the research plane; after radiation passes through the receiving slit diaphragm, it is photoelectrically recorded in a plurality of small sections along the receiving slit diaphragm, receiving photoelectric signals during scanning of the investigated microobject in the research plane in a direction perpendicular to the long side of the projection of the slit diaphragms onto the research plane; register the coordinates of the movement of the investigated microobject at each time point of scanning; photoelectric signals agree with the coordinates of the movement of the microobject and direct to the imaging device, on which the image of the microobject under study is obtained, according to the invention, both during the focusing of radiation on the research plane and in the process of focusing the radiation on the receiving slit diaphragm, they provide a change in the size of the diffraction maximum of the image of each point in focusing planes, narrowing it in one direction with respect to other directions; perform additional scanning of the investigated microobject in several different directions, simultaneously registering the coordinates of the studied microobject and photoelectric signals, the orientation of the narrowing direction of the diffraction maximum and slit diaphragms being left unchanged relative to the scanning direction; and they also conduct joint electronic processing of photoelectric signals recorded in the primary and additional scanning directions, and the corresponding coordinates of the movement of the investigated microobject.

Технический результат изобретения заключается в повышении детализации формируемого изображения непрозрачных и частично прозрачных микрообъектов при относительно высоких производительности и энергетической эффективности.The technical result of the invention is to increase the detail of the generated image of opaque and partially transparent microobjects with relatively high performance and energy efficiency.

В предложенном варианте способа целесообразно дополнительно перемещать исследуемый микрообъект в направлении, перпендикулярном плоскости исследования, получая послойное изображение исследуемого микрообъекта в нескольких различных сечениях.In the proposed variant of the method, it is advisable to additionally move the investigated microobject in the direction perpendicular to the plane of the study, obtaining a layered image of the investigated microobject in several different sections.

Технический результат изобретения заключается в возможности получения трехмерного изображения с повышенной детализацией (разрешением) как для частично прозрачных, так и для непрозрачных микрообъектов.The technical result of the invention lies in the possibility of obtaining a three-dimensional image with enhanced detail (resolution) for both partially transparent and opaque micro-objects.

Целесообразно в предложенном варианте способа регистрацию фотоэлектрических сигналов при каждом новом положении исследуемого микрообъекта в процессе сканирования осуществлять, по меньшей мере, дважды, каждый раз направляя излучение от осветительной щели до приемной щели другим оптическим путем, причем необходимо, чтобы каждый из этих оптических путей пересекался с другими оптическими путями только в плоскости осветительной щели, в плоскости исследования и в плоскости приемной щели.It is advisable in the proposed method variant to register photoelectric signals at each new position of the investigated microobject during the scanning process, at least twice, each time directing radiation from the illuminating slit to the receiving slit by another optical path, it being necessary that each of these optical paths intersects with other optical paths only in the plane of the illuminating gap, in the plane of investigation and in the plane of the receiving gap.

Указанная задача изобретения решается также тем, что в устройстве, включающем последовательно расположенные источник света с конденсором, осветительную щелевую диафрагму, идентичные осветительный и приемный объективы сопряжения, приемную щелевую диафрагму и многоэлементный фотоприемник, плоскость чувствительной площадки которого совмещена с плоскостью приемной щелевой диафрагмы, причем объективы сопряжения расположены симметрично относительно плоскости исследования так, что плоскость осветительной щелевой диафрагмы, плоскость исследования, плоскость приемной щелевой диафрагмы и многоэлементного фотоприемника являются взаимно оптически сопряженными, центры осветительной, приемной щелевых диафрагм, фотоприемника и оптические оси объективов сопряжения находятся на одной оси, а длинные стороны щелевых диафрагм и фотоприемника ориентированы в одном направлении; сканирующую платформу для перемещения исследуемого микрообъекта; устройство регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта; отображающее устройство, согласно изобретению дополнительно установлены две одинаковые аподизационные диафрагмы, которые размещены в плоскости апертурной диафрагмы каждого из объективов сопряжения либо в одной из плоскостей, оптически сопряженных с плоскостью апертурной диафрагмы, причем указанные аподизационные диафрагмы выполнены лишенными круговой симметрии, но симметричными относительно оси, расположенной в плоскости диафрагмы и пересекающей оптическую ось объективов сопряжения; при этом осветительная щелевая диафрагма, приемная щелевая диафрагма, аподизационные диафрагмы и многоэлементный фотоприемник имеют возможность поворота вокруг оптической оси устройства.The specified objective of the invention is also solved by the fact that in a device comprising a sequentially located light source with a condenser, an illumination slit aperture, identical illumination and receiving lenses, a receiving slit diaphragm and a multi-element photodetector, the plane of the sensitive area of which is aligned with the plane of the receiving slit diaphragm, and the lenses the interface is located symmetrically relative to the plane of the study so that the plane of the illuminating slotted diaphragm, the plane esearch, the plane of the receiving slit diaphragm and multielement photodetector are mutually optically conjugate lighting centers, receiving slit diaphragms, of the photodetector and the optical axis of the coupling lenses are on one axis, and the long sides and photodetector slit diaphragms are oriented in one direction; a scanning platform for moving the investigated microobject; a device for recording and processing signals of the photodetector and coordinates of the movement of the micro-object; a display device, according to the invention, two identical apodization apertures are additionally installed, which are located in the plane of the aperture diaphragm of each of the pairing lenses or in one of the planes optically conjugated with the plane of the aperture diaphragm, said apodization diaphragms being made devoid of circular symmetry but symmetric with respect to the axis located in the plane of the diaphragm and intersecting the optical axis of the pairing lenses; at the same time, the illuminating slit diaphragm, the receiving slit diaphragm, apodization diaphragms, and a multi-element photodetector can be rotated around the optical axis of the device.

Технический результат изобретения заключается в том, что такое устройство позволяет реализовать предложенный способ повышения детализации формируемого изображения для прозрачных микрообъектов при относительной простоте технической реализации дополнительных компонентов устройства.The technical result of the invention lies in the fact that such a device allows you to implement the proposed method of increasing the detail of the generated image for transparent microobjects with the relative simplicity of the technical implementation of additional components of the device.

Целесообразно, чтобы в предложенном варианте устройства конденсор содержал, по меньшей мере, один цилиндрический компонент, который имеет возможность поворота вокруг оптической оси устройства.It is advisable that in the proposed embodiment of the device, the condenser contains at least one cylindrical component, which has the ability to rotate around the optical axis of the device.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении потерь энергии излучения при освещении щелевой диафрагмы, при этом обеспечивается возможность эффективного освещения щелевой диафрагмы при ее повороте.The technical result of the invention is to reduce the loss of radiation energy when illuminating the slit diaphragm, while providing the ability to effectively illuminate the slit diaphragm when it is rotated.

Целесообразно, чтобы в предложенном варианте устройства плоскость приемной щелевой диафрагмы была совмещена с плоскостью чувствительной площадки многоэлементного приемника оптически, для чего между приемной щелевой диафрагмой и многоэлементным фотоприемником должна быть установлена дополнительная оптическая система сопряжения.It is advisable that in the proposed embodiment, the plane of the receiving slotted diaphragm was aligned with the plane of the sensitive area of the multi-element receiver optically, for which an additional optical conjugation system should be installed between the receiving slotted diaphragm and the multi-element photodetector.

Технический результат изобретения состоит в расширении номенклатуры применяемых фотоприемников, обеспечивая возможность применения высокочувствительных многоэлементных фотоприемников с большими размерами чувствительных элементов без снижения разрешающей способности.The technical result of the invention consists in expanding the range of photodetectors used, providing the possibility of using highly sensitive multi-element photodetectors with large sizes of sensitive elements without reducing resolution.

В предложенном устройстве сканирующая платформа может иметь, по меньшей мере, три степени свободы, обеспечивая возможность перемещения исследуемого микрообъекта по двум координатам в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства, и по третьей координате вдоль оптической оси.In the proposed device, the scanning platform can have at least three degrees of freedom, providing the ability to move the investigated microobject in two coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the device, and in a third coordinate along the optical axis.

Техническим результатом изобретения является обеспечение технической реализации предложенного метода получения трехмерного изображения с повышенной детализацией (разрешением).The technical result of the invention is the provision of technical implementation of the proposed method for obtaining a three-dimensional image with increased detail (resolution).

Целесообразно, чтобы в предложенном варианте устройства сканирующая платформа имела возможность поворота вокруг оптической оси устройства и перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси.It is advisable that in the proposed embodiment of the device, the scanning platform has the ability to rotate around the optical axis of the device and move in a direction perpendicular to the optical axis.

Технический результат изобретения состоит в минимизации подвижных элементов аппаратуры, что повышает точность сканирования, а значит, и разрешающую способность устройства.The technical result of the invention is to minimize the movable elements of the equipment, which increases the accuracy of the scan, and hence the resolution of the device.

Целесообразно, чтобы каждая аподизационная диафрагма была выполнена в виде секторного растра из четырех секторов, причем два из указанных секторов прозрачны, а два непрозрачны, и прозрачные и непрозрачные секторы чередуются.It is advisable that each apodization diaphragm be made in the form of a sector raster of four sectors, moreover, two of these sectors are transparent, and two are opaque, and transparent and opaque sectors alternate.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности действия аподизационной диафрагмы, что выражается в значительном сужении дифракционного максимума изображения каждой точки в направлении сканирования, улучшая детализацию получаемого изображения при относительно малых потерях энергии на диафрагме.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the apodization diaphragm, which is expressed in a significant narrowing of the diffraction maximum of the image of each point in the scanning direction, improving the detail of the resulting image with a relatively small energy loss on the diaphragm.

Каждая аподизационная диафрагма в устройстве может быть выполнена в виде секторного растра из двух секторов, причем один из указанных секторов прозрачен, а другой непрозрачен.Each apodization diaphragm in the device can be made in the form of a sector raster of two sectors, moreover, one of these sectors is transparent and the other is opaque.

Технический результат изобретения состоит в возможности реализации способа повышения детализации формируемого трехмерного изображения прозрачного микрообъекта в продольном направлении (по глубине микрообъекта), а также в повышении контраста в формируемом изображении выбранной плоскости исследования микрообъекта.The technical result of the invention consists in the possibility of implementing a method of increasing the detail of the generated three-dimensional image of a transparent micro-object in the longitudinal direction (along the depth of the micro-object), as well as in increasing the contrast in the formed image of the selected research plane of the micro-object.

Другой вариант предлагаемого решения задачи изобретения состоит в том, что в известном устройстве, включающем последовательно расположенные источник света с конденсором, осветительную щелевую диафрагму, светоделитель, объектив сопряжения, приемную щелевую диафрагму, расположенную за светоделителем, и многоэлементный фотоприемник, плоскость чувствительной площадки которого совмещена с плоскостью приемной щелевой диафрагмы, причем объектив сопряжения и светоделитель расположены так, что плоскость осветительной диафрагмы, плоскость исследования, плоскость приемной диафрагмы и многоэлементного фотоприемника являются взаимно оптически сопряженными, центры осветительной, приемной щелевых диафрагм и фотоприемника расположены на оптической оси объектива сопряжения, а длинные стороны щелевых диафрагм и фотоприемника ориентированы в одном направлении; сканирующую платформу для перемещения исследуемого микрообъекта; устройство регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта; отображающее устройство, согласно изобретению дополнительно установлена аподизационная диафрагма, которая размещена в плоскости апертурной диафрагмы объектива сопряжения либо в одной из плоскостей, оптически сопряженных с плоскостью апертурной диафрагмы, причем указанная аподизационная диафрагма выполнена лишенной круговой симметрии, но симметричной относительно оси, расположенной в плоскости диафрагмы и пересекающей оптическую ось объектива сопряжения; при этом осветительная щелевая диафрагма, приемная щелевая диафрагма, аподизационные диафрагмы и многоэлементный фотоприемник имеют возможность поворота вокруг оптической оси устройства.Another variant of the proposed solution to the problem of the invention is that in a known device comprising a sequentially located light source with a condenser, an illumination slit aperture, a beam splitter, a pairing lens, a receiving slit aperture located behind the beam splitter, and a multi-element photodetector, the plane of the sensitive area of which is aligned with the plane of the receiving slotted diaphragm, and the pairing lens and the beam splitter are located so that the plane of the illuminating diaphragm, the plane studies, the plane of the receiving diaphragm and the multi-element photodetector are mutually optically conjugated, the centers of the lighting and receiving slotted diaphragms and the photodetector are located on the optical axis of the pairing lens, and the long sides of the slotted diaphragms and the photodetector are oriented in the same direction; a scanning platform for moving the investigated microobject; a device for recording and processing signals of the photodetector and coordinates of the movement of the micro-object; a display device according to the invention, an apodization diaphragm is additionally installed, which is located in the plane of the aperture diaphragm of the pairing lens or in one of the planes optically conjugated with the plane of the aperture diaphragm, said apodization diaphragm being devoid of circular symmetry but symmetric with respect to an axis located in the plane of the diaphragm and intersecting the optical axis of the pairing lens; at the same time, the illuminating slit diaphragm, the receiving slit diaphragm, apodization diaphragms, and a multi-element photodetector can be rotated around the optical axis of the device.

Технический результат изобретения заключается в том, что такое устройство позволяет реализовать предложенный способ повышения детализации формируемого изображения для непрозрачных и частично прозрачных микрообъектов при относительной простоте технической реализации дополнительных компонентов устройства.The technical result of the invention lies in the fact that such a device allows you to implement the proposed method of increasing the detail of the generated image for opaque and partially transparent microobjects with the relative simplicity of the technical implementation of additional components of the device.

Целесообразно, чтобы сканирующая платформа имела возможность поворота вокруг оптической оси устройства и перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси.It is advisable that the scanning platform has the ability to rotate around the optical axis of the device and move in a direction perpendicular to the optical axis.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности действия аподизационной диафрагмы, что выражается в значительном сужении дифракционного максимума изображения каждой точки в направлении сканирования, улучшая детализацию получаемого изображения, при относительно малых потерях энергии на диафрагме.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the apodization diaphragm, which is expressed in a significant narrowing of the diffraction maximum of the image of each point in the scanning direction, improving the detail of the resulting image, with relatively small energy loss on the diaphragm.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 иллюстрирует вариант осуществления предложенного способа формирования изображения прозрачных и частично прозрачных микрообъектов и изображает схему соответствующего варианта устройства (микроскопа) согласно изобретению.Figure 1 illustrates an embodiment of the proposed method for imaging transparent and partially transparent microobjects and depicts a diagram of a corresponding embodiment of a device (microscope) according to the invention.

Фиг.2 иллюстрирует вариант осуществления предложенного способа формирования изображения непрозрачных и частично прозрачных микрообъектов и изображает схему соответствующего варианта устройства (микроскопа) согласно изобретению.Figure 2 illustrates an embodiment of the proposed method for imaging opaque and partially transparent microobjects and depicts a diagram of a corresponding embodiment of a device (microscope) according to the invention.

Фиг.3 изображает возможный вариант выполнения аподизационной диафрагмы.Figure 3 depicts a possible embodiment of the apodization diaphragm.

Фиг.4 изображает фрагмент схемы возможного варианта устройства, обеспечивающий оптическое совмещение плоскости приемной диафрагмы и плоскости чувствительной площадки фотоприемника.Figure 4 depicts a fragment of a diagram of a possible variant of the device, providing optical alignment of the plane of the receiving diaphragm and the plane of the sensitive area of the photodetector.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Пример осуществления предложенного способа формирования изображения микрообъекта поясняет фиг.1. Оптическое излучение от источника 1, в качестве которого может использоваться лампа накаливания, газоразрядная лампа, светодиод, лазер, при помощи конденсора 2 направляют через осветительную щелевую диафрагму 3 на исследуемый микрообъект 4, который, как правило, является прозрачным или частично прозрачным для используемого излучения. При этом излучение фокусируют в выбранной плоскости исследования 5 в области исследуемого микрообъекта, оптически сопрягая плоскость осветительной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования при помощи осветительного объектива сопряжения 6. Далее излучение, прошедшее через исследуемый микрообъект, фокусируют на приемной щелевой диафрагме 7, оптически сопрягая плоскость приемной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования при помощи приемного объектива сопряжения 8, идентичного объективу 6 и установленному так, что объективы 6 и 8 располагаются симметрично относительно плоскости исследования так, что плоскость осветительной щелевой диафрагмы 2, плоскость исследования 5 и плоскость приемной щелевой диафрагмы 7 являются взаимно оптически сопряженными. После прохождения излучением приемной щелевой диафрагмы 7 осуществляют его фотоэлектрическую регистрацию во множестве малых участков вдоль приемной щелевой диафрагмы, для чего используют многоэлементный фотоприемник 9 плоскость чувствительной площадки которого совмещена с плоскостью приемной щелевой диафрагмы 7. В качестве фотоприемника может быть использована матрица или линейка фотодетекторов, ориентированная вдоль диафрагмы 7. Центры осветительной, приемной щелевых диафрагм, фотоприемника и оптические оси объективов сопряжения находятся на одной оси (ось Z на фиг.1), а длинные стороны щелевых диафрагм 3, 7 и фотоприемника 9 ориентированы в одном направлении. Фотоэлектрические сигналы с многоэлементного фотоприемника 9 получают в процессе сканирования исследуемого микрообъекта в плоскости исследования, в направлении, перпендикулярном длинной стороне проекции щелевых диафрагм на плоскость исследования. Для сканирования исследуемого микрообъекта используют прецизионную сканирующую платформу 10, при помощи которой исследуемый микрообъект 4, жестко связанный с платформой 10, с высокой точностью перемещают в плоскости XY, перпендикулярной оси системы Z, которая одновременно является оптической осью. Координаты перемещения исследуемого микрообъекта регистрируют в заданные моменты времени сканирования синхронно с регистрацией фотоэлектрических сигналов. Для решения этой задачи предназначено устройство 11 регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта, которое включает, в том числе, цифровые датчики координат перемещения сканирующей платформы 10 и аналого-цифровые преобразователи сигналов многоэлементного фотоприемника 9. При помощи устройства 11 регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта фотоэлектрические сигналы согласуют с координатами перемещения микрообъекта и направляют на отображающее устройство 12. Такое согласование может быть осуществлено при помощи вычислительного модуля, включенного в состав устройства 11. В качестве отображающего устройства может быть использован видеомонитор с цифровым входом, на экране которого отображается пространственное распределение поля яркости исследуемого микрообъекта 4 в выбранной плоскости исследования (изображение микрообъекта). Основной технический результат предложенного изобретения (повышение разрешения в формируемом изображении) обеспечивается тем, что как в процессе фокусировки излучения на плоскость исследования, так и в процессе фокусировки излучения на приемной щелевой диафрагме обеспечивают изменение размеров дифракционного максимума изображения каждой точки в плоскости фокусировки, сужая его в одном направлении по отношению к другим направлениям. Изменение размеров дифракционного максимума изображения точки достигается тем, что в плоскости апертурной диафрагмы каждого из объективов сопряжения 6, 8 либо в одной из плоскостей, оптически сопряженных с плоскостью апертурной диафрагмы (входной и выходной зрачки объектива), установлены две одинаковые аподизационные диафрагмы 13 и 14, причем указанные аподизационные диафрагмы выполнены лишенными круговой симметрии, но симметричными относительно оси, расположенной в плоскости диафрагмы и пересекающей оптическую ось объективов сопряжения. Для реализации возможности повышения детализации формируемого изображения (улучшения разрешения) ширину щели щелевых диафрагм 3 и 7 обеспечивают не более полученного размера дифракционного максимума изображения точки в соответствующей плоскости. Поскольку сужение дифракционного максимума, а значит, и улучшение разрешения, достигается только по одной координате, определяемой ориентацией аподизационных диафрагм, производят дополнительное сканирование исследуемого микрообъекта 4 в нескольких различных направлениях в плоскости XY, одновременно регистрируя координаты перемещения исследуемого микрообъекта и фотоэлектрические сигналы, причем ориентацию направления сужения дифракционного максимума и щелевых диафрагм оставляют неизменной относительно направления сканирования. Для выполнения этого условия осветительная щелевая диафрагма 3, приемная щелевая диафрагма 7, аподизационные диафрагмы 13 и 14 и многоэлементный фотоприемник 9 имеют возможность поворота вокруг оптической оси устройства. Причем при очередном изменении направления сканирования осветительную щелевую диафрагму 3, приемную щелевую диафрагму 7, аподизационные диафрагмы 13 и 14 и многоэлементный фотоприемник 9 поворачивают на тот же угол, на который повернулся вектор скорости сканирования по отношению к предыдущему направлению. Для обеспечения точности согласованного поворота всех указанных элементов (3, 7, 13, 14, 9) они могут быть жестко механически связанны между собой. По завершении сканирования исследуемого микрообъекта в каждом из выбранных направлений производят совместную электронную обработку фотоэлектрических сигналов, зарегистрированных в первичном и дополнительных направлениях сканирования, и соответствующих им координат перемещения исследуемого микрообъекта. Поскольку регистрацию сигналов и координат осуществляют последовательно, то для совместной обработки после перевода в цифровую форму они должны быть сохранены в блоке памяти устройства 11. Совместная обработка в простейшем случае может заключаться в суммировании фотоэлектрических сигналов, полученных при разных направлениях сканирования для точек объекта, имеющих одни и те же координаты.An example implementation of the proposed method of imaging a micro-object is illustrated in figure 1. Optical radiation from source 1, which can be used as an incandescent lamp, gas discharge lamp, LED, laser, is sent via a condenser 2 through the illuminating slit diaphragm 3 to the investigated microobject 4, which, as a rule, is transparent or partially transparent for the radiation used. In this case, the radiation is focused in the selected research plane 5 in the region of the investigated microobject, optically matching the plane of the illumination slit diaphragm with the research plane using the illumination pair 6. Next, the radiation passing through the studied microobject is focused on the receiving slit diaphragm 7, optically mating the plane of the receiving slit the diaphragm with the plane of study using the receiving interface pair 8, identical to the lens 6 and mounted so that the lenses 6 and 8 are They are arranged symmetrically with respect to the plane of investigation so that the plane of the illuminating slotted diaphragm 2, the plane of investigation 5 and the plane of the receiving slotted diaphragm 7 are mutually optically conjugated. After the radiation passes through the receiving slotted diaphragm 7, it is photoelectricly registered in many small areas along the receiving slotted diaphragm, for which a multi-element photodetector 9 is used, the plane of the sensitive area of which is aligned with the plane of the receiving slotted diaphragm 7. An oriented matrix or photodetector array can be used as a photodetector along the diaphragm 7. Centers of lighting, receiving slotted diaphragms, photodetector and optical axis of the pairing lenses are on the same axis (Z axis in FIG. 1), and the long sides of the slotted diaphragms 3, 7 and the photodetector 9 are oriented in the same direction. Photoelectric signals from a multi-element photodetector 9 are obtained in the process of scanning the investigated microobject in the research plane, in a direction perpendicular to the long side of the projection of the slit diaphragms onto the research plane. To scan the investigated microobject, a precision scanning platform 10 is used, with the help of which the studied microobject 4, rigidly connected to the platform 10, is moved with high accuracy in the XY plane perpendicular to the axis of the Z system, which is also the optical axis. The coordinates of the movement of the investigated microobject recorded at specified points in time of scanning in synchronization with the registration of photoelectric signals. To solve this problem, a device 11 for recording and processing signals of a photodetector and coordinates of movement of a microobject is intended, which includes, among other things, digital sensors of coordinates of movement of a scanning platform 10 and analog-to-digital converters of signals of a multi-element photodetector 9. Using a device 11 for recording and processing signals of a photodetector and coordinates of the movement of the micro-object, the photoelectric signals agree with the coordinates of the movement of the micro-object and sent to the display device 12 Such coordination can be carried out using the computing module included in the device 11. As a display device, a video monitor with a digital input can be used, the screen of which displays the spatial distribution of the brightness field of the studied micro-object 4 in the selected study plane (image of the micro-object). The main technical result of the proposed invention (increasing the resolution in the formed image) is provided by the fact that both in the process of focusing the radiation on the study plane and in the process of focusing the radiation on the receiving slit diaphragm, they provide a change in the size of the diffraction maximum of the image of each point in the focus plane, narrowing it to one direction relative to other directions. Changing the size of the diffraction maximum of the point image is achieved by the fact that two identical apodization apertures 13 and 14 are installed in the plane of the aperture diaphragm of each of the conjugation lenses 6, 8 or in one of the planes optically conjugated with the plane of the aperture diaphragm (entrance and exit pupils of the lens). moreover, these apodization diaphragms are made devoid of circular symmetry, but symmetric about an axis located in the plane of the diaphragm and intersecting the optical axis of the lenses tions. To realize the possibility of increasing the detail of the formed image (improving resolution), the slit widths of the slit apertures 3 and 7 provide no more than the obtained size of the diffraction maximum of the point image in the corresponding plane. Since the narrowing of the diffraction maximum, and hence the improvement in resolution, is achieved only in one coordinate, determined by the orientation of the apodization diaphragms, an additional scanning of the investigated microobject 4 in several different directions in the XY plane is performed, simultaneously recording the coordinates of the studied microobject and photoelectric signals, and the orientation direction narrowing of the diffraction maximum and slit diaphragms remain unchanged relative to the direction of scanning. To fulfill this condition, the illumination slit diaphragm 3, the receiving slit diaphragm 7, the apodization diaphragms 13 and 14, and the multi-element photodetector 9 can be rotated around the optical axis of the device. Moreover, with the next change in the scanning direction, the illumination slit diaphragm 3, the receiving slit diaphragm 7, the apodization diaphragms 13 and 14, and the multi-element photodetector 9 are rotated by the same angle that the scan speed vector has turned with respect to the previous direction. To ensure the accuracy of the coordinated rotation of all these elements (3, 7, 13, 14, 9), they can be rigidly mechanically interconnected. Upon completion of the scanning of the investigated microobject in each of the selected directions, joint electronic processing of the photoelectric signals recorded in the primary and additional scanning directions and the corresponding coordinates of the movement of the investigated microobject are performed. Since the registration of signals and coordinates is carried out sequentially, for joint processing after digitization, they must be stored in the memory unit of device 11. Joint processing in the simplest case may consist of summing the photoelectric signals obtained for different scanning directions for points of the object having one the same coordinates.

Поясним подробнее основной смысл предлагаемого технического решения. Распределение энергии в изображении точечного объекта - функция рассеяния точки оптической системы - определяется как квадрат модуля обратного Фурье-преобразования комплексной функции зрачка. Комплексная функция зрачка ℜ(ρ, θ) в полярных координатах (ρ, θ) на зрачке, в свою очередь, определяется формулой:Let us explain in more detail the main meaning of the proposed technical solution. The energy distribution in the image of a point object — the scattering function of a point in the optical system — is defined as the squared modulus of the inverse Fourier transform of the complex function of the pupil. The complex function of the pupil ℜ (ρ, θ) in the polar coordinates (ρ, θ) on the pupil, in turn, is determined by the formula:

ℜ(ρ, θ)=P(ρ, θ)exp[i2πW(ρ, θ)],ℜ (ρ, θ) = P (ρ, θ) exp [i2πW (ρ, θ)],

где P(ρ, θ) - функция пропускания зрачка; W(ρ, θ) - функция волновых аберраций оптической системы.where P (ρ, θ) is the transmission function of the pupil; W (ρ, θ) is the function of the wave aberrations of the optical system.

Таким образом, изменяя функцию пропускания зрачка, можно влиять на распределение энергии в изображении точки, в том числе и сужать размер центрального дифракционного максимума. В известном способе уменьшения размера дифракционного максимума оптической системы (патент США №7471435 В2, опубликован 30.12.2008), обеспечивающем увеличение разрешающей способности, применяются круговые аподизационные диафрагмы, реализующие функцию пропускания зрачка, которая в общем виде может быть представлена как:Thus, by changing the transmission function of the pupil, it is possible to influence the distribution of energy in the image of the point, including narrowing the size of the central diffraction maximum. In the known method of reducing the size of the diffraction maximum of the optical system (US patent No. 7471435 B2, published December 30, 2008), providing an increase in resolution, circular apodization diaphragms are used that realize the transmission function of the pupil, which in general can be represented as:

P(ρ, θ)=P(ρ).P (ρ, θ) = P (ρ).

Основным недостатком указанного способа является его чувствительность к осесимметричным аберрациям (прежде всего, к сферической аберрации), которые характерны для любой оптической системы и как погрешности изготовления, и как расчетные ошибки. Эти аберрации также зависят от ρ:The main disadvantage of this method is its sensitivity to axisymmetric aberrations (primarily to spherical aberration), which are characteristic of any optical system both as manufacturing errors and as calculated errors. These aberrations also depend on ρ:

W(ρ, θ)=W(ρ).W (ρ, θ) = W (ρ).

Следовательно, наличие сферической аберрации, которая не всегда известна, будет влиять на распределение энергии в изображении точки, непредсказуемо изменяя его.Therefore, the presence of spherical aberration, which is not always known, will affect the distribution of energy in the image of a point, changing it unpredictably.

Влияние осесимметричных аберраций на работу аподизационной диафрагмы можно снизить, если выполнить ее так, чтобы функцию пропускания зрачка сделать независящей или мало зависящей от ρ:The influence of axisymmetric aberrations on the operation of the apodization diaphragm can be reduced if it is performed so that the transmission function of the pupil is made independent or little dependent on ρ:

P(ρ, θ)≈P(θ).P (ρ, θ) ≈P (θ).

Применение аподизационных диафрагм, обеспечивающих подобную функцию зрачка, эффективно сужает максимум дифракционного изображения точки в одном направлении, но может приводить к расширению максимума в других направлениях, что приводит к снижению разрешающей способности в этих направлениях. Этот недостаток компенсируется сканированием исследуемого образца в различных направлениях при обеспечении совпадения направления минимальной ширины дифракционного максимума с каждым новым направлением сканирования.The use of apodization diaphragms, providing a similar function of the pupil, effectively narrows the maximum diffraction image of a point in one direction, but can lead to an expansion of the maximum in other directions, which leads to a decrease in resolution in these directions. This disadvantage is compensated by scanning the sample in different directions while ensuring that the direction of the minimum width of the diffraction maximum coincides with each new scanning direction.

Описанный вариант предложенного способа формирования изображения может обеспечить формирование трехмерного изображения исследуемого микрообъекта, для чего исследуемый микрообъект дополнительно перемещают в направлении, перпендикулярном плоскости исследования, и получают послойное изображение исследуемого микрообъекта в нескольких различных сечениях.The described variant of the proposed method of image formation can provide a three-dimensional image of the studied microobject, for which the investigated microobject is additionally moved in the direction perpendicular to the plane of the study, and a layered image of the studied microobject in several different sections is obtained.

Элементы исследуемого прозрачного микрообъекта, находящиеся вне выбранной плоскости исследования, могут создавать фоновое излучение в плоскости приемной диафрагмы. Это снижает контраст изображения и ухудшает разрешение малоконтрастных деталей исследуемого объекта, находящихся в выбранной плоскости исследования. В варианте предложенного способа регистрацию фотоэлектрических сигналов при каждом новом положении исследуемого микрообъекта в процессе сканирования осуществляют, по меньшей мере, дважды, каждый раз направляя излучение от осветительной щели до приемной щели другим оптическим путем, причем каждый из этих оптических путей пересекается с другими оптическими путями только в плоскости осветительной щели, в плоскости исследования и в плоскости приемной щели. Таким образом, детали исследуемого микрообъекта, находящиеся вне выбранной плоскости исследования, но попадающие в ход лучей при первой регистрации фотоэлектрического сигнала, при второй регистрации фотоэлектрического сигнала уже не попадут в ход лучей, в то время как излучение от деталей исследуемого микрообъекта, находящихся в выбранной плоскости исследования, будет зарегистрировано дважды. При обработке этих двух фотоэлектрических сигналов (в простейшем случае - суммировании) соотношение между полезным и фоновым сигналом будет повышено.Elements of the investigated transparent microobject that are outside the selected research plane can create background radiation in the plane of the receiving diaphragm. This reduces the contrast of the image and degrades the resolution of low-contrast details of the investigated object located in the selected plane of study. In the variant of the proposed method, the registration of photoelectric signals at each new position of the investigated microobject during the scanning process is carried out at least twice, each time directing the radiation from the illuminating slit to the receiving slit by another optical path, each of these optical paths intersecting with other optical paths only in the plane of the illuminating gap, in the plane of investigation and in the plane of the receiving gap. Thus, the details of the investigated microobject that are outside the selected plane of investigation, but falling into the rays during the first registration of the photoelectric signal, during the second registration of the photoelectric signal will no longer get into the rays, while the radiation from the parts of the studied microobject located in the selected plane studies will be registered twice. When these two photoelectric signals are processed (in the simplest case, summation), the ratio between the useful and background signals will be increased.

Другой вариант осуществления предложенного способа формирования изображения микрообъекта и техническую реализацию устройства для его осуществления (микроскопа) поясняет фиг.2. Оптическое излучение от источника 1, в качестве которого может использоваться лампа накаливания, газоразрядная лампа, светодиод, лазер, при помощи конденсора 2 направляют через осветительную щелевую диафрагму 3 и светоделитель 15 на исследуемый микрообъект 4, который может быть непрозрачным для используемого излучения. При этом излучение фокусируют в выбранной плоскости исследования 5 в области исследуемого микрообъекта, оптически сопрягая плоскость осветительной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования при помощи объектива сопряжения 8. Далее излучение, отраженное или излученное исследуемым микрообъектом, направляют на приемную щелевую диафрагму 7, оптически сопрягая плоскость приемной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования при помощи того же объектива сопряжения 8. Таким образом, плоскость осветительной щелевой диафрагмы 2, плоскость исследования 5 и плоскость приемной щелевой диафрагмы 7 являются взаимно оптически сопряженными. После прохождения излучением приемной щелевой диафрагмы 7 осуществляют его фотоэлектрическую регистрацию во множестве малых участков вдоль приемной щелевой диафрагмы, для чего используют многоэлементный фотоприемник 9, плоскость чувствительной площадки которого совмещена с плоскостью приемной щелевой диафрагмы 7. В качестве фотоприемника может быть использована матрица или линейка фотодетекторов, ориентированная вдоль диафрагмы 7. Центры осветительной щелевой диафрагмы 2, приемной щелевой диафрагмы и фотоприемника 9 находятся на оптической оси объектива сопряжения 8 (с учетом отражения на светоделителе 15), а длинные стороны щелевых диафрагм 3, 7 и фотоприемника 9 ориентированы в одном направлении (с учетом отражения на светоделителе 15). Фотоэлектрические сигналы с многоэлементного фотоприемника 9 получают в процессе сканирования исследуемого микрообъекта в плоскости исследования, в направлении, перпендикулярном длинной стороне проекции щелевых диафрагм на плоскость исследования. Для сканирования исследуемого микрообъекта используют прецизионную сканирующую платформу 10, при помощи которой исследуемый микрообъект 4, жестко связанный с платформой 10, с высокой точностью перемещают в плоскости XY, перпендикулярной оси системы Z, которая одновременно является оптической осью. Координаты перемещения исследуемого микрообъекта регистрируют в заданные моменты времени сканирования синхронно с регистрацией фотоэлектрических сигналов. Для решения этой задачи предназначено устройство 11 регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта, которое включает, в том числе, цифровые датчики координат перемещения сканирующей платформы 10 и аналого-цифровые преобразователи сигналов многоэлементного фотоприемника 9. При помощи устройства 11 регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта фотоэлектрические сигналы согласуют с координатами перемещения микрообъекта и направляют на отображающее устройство 12. Такое согласование может быть осуществлено при помощи вычислительного модуля, включенного в состав устройства 11. В качестве отображающего устройства может быть использован видеомонитор с цифровым входом, на экране которого отображается пространственное распределение поля яркости исследуемого микрообъекта 4 в выбранной плоскости исследования (изображение микрообъекта). Основной технический результат предложенного изобретения (повышение разрешения в формируемом изображении) обеспечивается тем, что как в процессе фокусировки излучения на плоскость исследования, так и в процессе фокусировки излучения на приемной щелевой диафрагме обеспечивают изменение размеров дифракционного максимума изображения каждой точки в плоскости фокусировки, сужая его в одном направлении по отношению к другим направлениям. Изменение размеров дифракционного максимума изображения точки достигается тем, что в плоскости апертурной диафрагмы каждого объектива сопряжения 8 либо в одной из плоскостей, оптически сопряженных с плоскостью апертурной диафрагмы (входной и выходной зрачки объектива), установлена аподизационная диафрагма 14, причем указанная аподизационная диафрагма выполнена лишенной круговой симметрии, но симметричной относительно оси, расположенной в плоскости диафрагмы и пересекающей оптическую ось объективов сопряжения. Для реализации возможности повышения детализации формируемого изображения (улучшения разрешения) ширину щели щелевых диафрагм 3 и 7 обеспечивают не более полученного размера дифракционного максимума изображения точки в соответствующей плоскости. Поскольку сужение дифракционного максимума, а значит, и улучшение разрешения, достигается только по одной координате, определяемой ориентацией аподизационной диафрагмы, производят дополнительное сканирование исследуемого микрообъекта 4 в нескольких различных направлениях в плоскости XY, одновременно регистрируя координаты перемещения исследуемого микрообъекта и фотоэлектрические сигналы, причем ориентацию направления сужения дифракционного максимума и щелевых диафрагм оставляют неизменной относительно направления сканирования. Для выполнения этого условия осветительная щелевая диафрагма 3, приемная щелевая диафрагма 7, аподизационная диафрагма 14 и многоэлементный фотоприемник 9 имеют возможность поворота вокруг оптической оси устройства. Причем при очередном изменении направления сканирования осветительную щелевую диафрагму 3, приемную щелевую диафрагму 7, аподизационную диафрагму 14 и многоэлементный фотоприемник 9 поворачивают на тот же угол, на который повернулся вектор скорости сканирования по отношению к предыдущему направлению. По завершении сканирования исследуемого микрообъекта в каждом из выбранных направлений производят совместную электронную обработку фотоэлектрических сигналов, зарегистрированных в первичном и дополнительных направлениях сканирования, и соответствующих им координат перемещения исследуемого микрообъекта. Поскольку регистрацию сигналов и координат осуществляют последовательно, то для совместной обработки после перевода в цифровую форму они должны быть сохранены в блоке памяти устройства 11. Совместная обработка в простейшем случае может заключаться в суммировании фотоэлектрических сигналов, полученных при разных направлениях сканирования для точек объекта, имеющих одни и те же координаты.Another embodiment of the proposed method for imaging a micro-object and the technical implementation of the device for its implementation (microscope) is illustrated in FIG. Optical radiation from source 1, which can be used as an incandescent lamp, gas discharge lamp, LED, laser, is sent via a condenser 2 through a illuminating slit diaphragm 3 and a beam splitter 15 to the micro object 4 under study, which may be opaque to the radiation used. In this case, the radiation is focused in the selected research plane 5 in the region of the investigated microobject, optically matching the plane of the illumination slit diaphragm with the research plane using the conjugation lens 8. Next, the radiation reflected or emitted by the investigated microobject is directed to the receiving slit diaphragm 7, optically mating the plane of the receiving slit the diaphragm with the study plane using the same pairing lens 8. Thus, the plane of the illuminated slotted diaphragm 2, the plane of the edovaniya plane 5 and the receiving slit diaphragm 7 are mutually optically conjugate. After radiation passes through the receiving slit diaphragm 7, it is photoelectricly registered in many small areas along the receiving slit diaphragm, for which a multi-element photodetector 9 is used, the plane of the sensitive area of which is aligned with the plane of the receiving slit diaphragm 7. As a photodetector, a matrix or a line of photodetectors can be used, oriented along the diaphragm 7. The centers of the illumination slit diaphragm 2, the receiving slit diaphragm and the photodetector 9 are located on the nical coupling lens axis 8 (taking into account reflection at the beam splitter 15), and the long sides of slotted apertures 3, 7 and the photodetector 9 are oriented in one direction (in view of reflection on the beam splitter 15). Photoelectric signals from a multi-element photodetector 9 are obtained in the process of scanning the investigated microobject in the research plane, in a direction perpendicular to the long side of the projection of the slit diaphragms onto the research plane. To scan the investigated microobject, a precision scanning platform 10 is used, with the help of which the studied microobject 4, rigidly connected to the platform 10, is moved with high accuracy in the XY plane perpendicular to the axis of the Z system, which is also the optical axis. The coordinates of the movement of the investigated microobject recorded at specified points in time of scanning in synchronization with the registration of photoelectric signals. To solve this problem, a device 11 for recording and processing signals of a photodetector and coordinates of movement of a microobject is intended, which includes, among other things, digital sensors of coordinates of movement of a scanning platform 10 and analog-to-digital converters of signals of a multi-element photodetector 9. Using a device 11 for recording and processing signals of a photodetector and coordinates of the movement of the micro-object, the photoelectric signals agree with the coordinates of the movement of the micro-object and sent to the display device 12 Such coordination can be carried out using the computing module included in the device 11. As a display device, a video monitor with a digital input can be used, the screen of which displays the spatial distribution of the brightness field of the studied micro-object 4 in the selected study plane (image of the micro-object). The main technical result of the proposed invention (increasing the resolution in the formed image) is provided by the fact that both in the process of focusing the radiation on the study plane and in the process of focusing the radiation on the receiving slit diaphragm, they provide a change in the size of the diffraction maximum of the image of each point in the focus plane, narrowing it to one direction relative to other directions. Changing the size of the diffraction maximum of the image of the point is achieved by the fact that in the plane of the aperture aperture of each lens pair 8 or in one of the planes optically conjugated with the plane of the aperture diaphragm (input and output pupils of the lens), an apodization diaphragm 14 is installed, and the indicated apodization aperture is made devoid of circular symmetry, but symmetric about an axis located in the plane of the diaphragm and intersecting the optical axis of the pair of lenses. To realize the possibility of increasing the detail of the formed image (improving resolution), the slit widths of the slit apertures 3 and 7 provide no more than the obtained size of the diffraction maximum of the point image in the corresponding plane. Since the narrowing of the diffraction maximum, and hence the improvement in resolution, is achieved only in one coordinate, determined by the orientation of the apodization diaphragm, an additional scanning of the investigated microobject 4 is carried out in several different directions in the XY plane, while simultaneously recording the coordinates of the studied microobject and photoelectric signals, and the orientation is narrowing of the diffraction maximum and slit diaphragms remain unchanged relative to the direction of scanning. To fulfill this condition, the illumination slit diaphragm 3, the receiving slit diaphragm 7, the apodization diaphragm 14 and the multi-element photodetector 9 can be rotated around the optical axis of the device. Moreover, with the next change in the scanning direction, the illumination slit diaphragm 3, the receiving slit diaphragm 7, the apodization diaphragm 14 and the multi-element photodetector 9 are rotated by the same angle that the scanning speed vector has turned with respect to the previous direction. Upon completion of the scanning of the investigated microobject in each of the selected directions, joint electronic processing of the photoelectric signals recorded in the primary and additional scanning directions and the corresponding coordinates of the movement of the investigated microobject are performed. Since the registration of signals and coordinates is carried out sequentially, for joint processing after digitization, they must be stored in the memory unit of device 11. Joint processing in the simplest case may consist of summing the photoelectric signals obtained for different scanning directions for points of the object having one the same coordinates.

В варианте предложенного способа регистрацию фотоэлектрических сигналов при каждом новом положении исследуемого микрообъекта в процессе сканирования осуществляют, по меньшей мере, дважды, каждый раз направляя излучение от осветительной щели до приемной щели другим оптическим путем, причем каждый из этих оптических путей пересекается с другими оптическими путями только в плоскости осветительной щели, в плоскости исследования и в плоскости приемной щели. Таким образом, детали исследуемого микрообъекта, находящиеся вне выбранной плоскости исследования, но попадающие в ход лучей при первой регистрации фотоэлектрического сигнала, при второй регистрации фотоэлектрического сигнала уже не попадут в ход лучей, в то время как излучение от деталей исследуемого микрообъекта, находящихся в выбранной плоскости исследования, будет зарегистрировано дважды. При обработке этих двух фотоэлектрических сигналов (в простейшем случае - суммировании) соотношение между полезным и фоновым сигналом будет повышено.In the variant of the proposed method, the registration of photoelectric signals at each new position of the investigated microobject during the scanning process is carried out at least twice, each time directing the radiation from the illuminating slit to the receiving slit by another optical path, each of these optical paths intersecting with other optical paths only in the plane of the illuminating gap, in the plane of investigation and in the plane of the receiving gap. Thus, the details of the investigated microobject that are outside the selected plane of investigation, but falling into the rays during the first registration of the photoelectric signal, during the second registration of the photoelectric signal will no longer get into the rays, while the radiation from the parts of the studied microobject located in the selected plane studies will be registered twice. When these two photoelectric signals are processed (in the simplest case, summation), the ratio between the useful and background signals will be increased.

Вариант технической реализации устройства (микроскопа) для осуществления предложенного способа формирования изображения микрообъекта поясняет схема, изображенная на фиг.1. На схеме показаны: источник оптического излучения 1; конденсор 2; осветительная щелевая диафрагма 3; исследуемый микрообъект 4; плоскость исследования 5 в области исследуемого микрообъекта; осветительный объектив сопряжения 6; приемная щелевая диафрагма 7; приемный объектив сопряжения 8; многоэлементный фотоприемник 9; прецизионная сканирующая платформа 10; устройство 11 регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта; отображающее устройство 12; аподизационные диафрагмы 13 и 14.An embodiment of a technical implementation of a device (microscope) for implementing the proposed method for imaging a micro-object is explained in the diagram shown in Fig. 1. The diagram shows: an optical radiation source 1; condenser 2; illuminating slit diaphragm 3; investigated microobject 4; research plane 5 in the area of the investigated microobject; pairing lighting lens 6; receiving slotted diaphragm 7; pairing receiving lens 8; multi-element photodetector 9; precision scanning platform 10; a device 11 for recording and processing signals of the photodetector and the coordinates of the movement of the micro-object; a display device 12; apodization diaphragms 13 and 14.

Устройство работает следующим образом (см. фиг.1). Оптическое излучение от источника 1, в качестве которого может использоваться лампа накаливания, газоразрядная лампа, светодиод, лазер, при помощи конденсора 2 направляется через осветительную щелевую диафрагму 3 на исследуемый микрообъект 4, который, как правило, является прозрачным или частично прозрачным для используемого излучения. При этом излучение фокусируется в выбранной плоскости исследования 5, расположенной в области исследуемого микрообъекта, при помощи осветительного объектива сопряжения 6, который оптически сопрягает плоскость осветительной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования. Далее излучение, прошедшее через исследуемый микрообъект, фокусируется на приемной щелевой диафрагме 7 при помощи приемного объектива сопряжения 8, оптически сопрягающего плоскость приемной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования. Объектив 8 идентичен объективу 6, причем объективы 6 и 8 располагаются симметрично относительно плоскости исследования таким образом, что плоскость осветительной щелевой диафрагмы 2, плоскость исследования 5 и плоскость приемной щелевой диафрагмы 7 являются взаимно оптически сопряженными. После прохождения излучением приемной щелевой диафрагмы 7 осуществляется его фотоэлектрическая регистрация во множестве малых участков вдоль приемной щелевой диафрагмы, для чего используется многоэлементный фотоприемник 9, плоскость чувствительной площадки которого совмещена с плоскостью приемной щелевой диафрагмы 7. В качестве фотоприемника может быть использована матрица или линейка фотодетекторов, ориентированная вдоль диафрагмы 7. Центры осветительной, приемной щелевых диафрагм, фотоприемника и оптические оси объективов сопряжения находятся на одной оси (ось Z на фиг.1), а длинные стороны щелевых диафрагм 3, 7 и фотоприемника 9 ориентированы в одном направлении. Фотоэлектрические сигналы с многоэлементного фотоприемника 9 регистрируются в процессе сканирования исследуемого микрообъекта в плоскости исследования, в направлении, перпендикулярном длинной стороне проекции щелевых диафрагм на плоскость исследования. Для сканирования исследуемого микрообъекта используется прецизионная сканирующая платформа 10, при помощи которой исследуемый микрообъект 4, жестко связанный с платформой 10, с высокой точностью перемещается в плоскости XY, перпендикулярной оси системы Z, которая одновременно является оптической осью. Координаты перемещения исследуемого микрообъекта регистрируются в заданные моменты времени сканирования синхронно с регистрацией фотоэлектрических сигналов. Для решения этой задачи предназначено устройство 11 регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта, которое включает, в том числе, цифровые датчики координат перемещения сканирующей платформы 10 и аналого-цифровые преобразователи сигналов многоэлементного фотоприемника 9. При помощи устройства 11 регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта фотоэлектрические сигналы согласуются с координатами перемещения микрообъекта и поступают на отображающее устройство 12. Такое согласование может быть осуществлено при помощи вычислительного модуля, включенного в состав устройства 11. В качестве отображающего устройства может быть использован видеомонитор с цифровым входом, на экране которого отображается пространственное распределение поля яркости исследуемого микрообъекта 4 в выбранной плоскости исследования (изображение микрообъекта). Основной технический результат предложенного изобретения (повышение разрешения в формируемом изображении) обеспечивается тем, что как в процессе фокусировки излучения на плоскость исследования, так и в процессе фокусировки излучения на приемной щелевой диафрагме обеспечивается изменение размеров дифракционного максимума изображения каждой точки в плоскости фокусировки (сужение его в одном направлении по отношению к другим направлениям). Изменение размеров дифракционного максимума изображения точки достигается тем, что в плоскости апертурной диафрагмы каждого из объективов сопряжения 6, 8 либо в одной из плоскостей, оптически сопряженных с плоскостью апертурной диафрагмы (входной и выходной зрачки объектива), установлены две одинаковые аподизационные диафрагмы 13 и 14, причем указанные аподизационные диафрагмы выполнены лишенными круговой симметрии, но симметричными относительно оси, расположенной в плоскости диафрагмы и пересекающей оптическую ось объективов сопряжения. Для реализации возможности повышения детализации формируемого изображения (улучшения разрешения) ширина щели щелевых диафрагм 3 и 7 выполнена не более полученного размера дифракционного максимума изображения точки в соответствующей плоскости. Поскольку сужение дифракционного максимума, а значит, и улучшение разрешения, достигается только по одной координате, определяемой ориентацией аподизационных диафрагм, необходимо дополнительное сканирование исследуемого микрообъекта 4 в нескольких различных направлениях в плоскости XY, при одновременной регистрации координат перемещения исследуемого микрообъекта и фотоэлектрических сигналов, причем ориентация направления сужения дифракционного максимума и щелевых диафрагм должна оставаться неизменной относительно направления сканирования. Для выполнения этого условия осветительная щелевая диафрагма 3, приемная щелевая диафрагма 7, аподизационные диафрагмы 13 и 14 и многоэлементный фотоприемник 9 имеют возможность поворота вокруг оптической оси устройства. Причем при очередном изменении направления сканирования осветительная щелевая диафрагма 3, приемная щелевая диафрагма 7, аподизационные диафрагмы 13 и 14 и многоэлементный фотоприемник 9 поворачиваются на тот же угол, на который повернулся вектор скорости сканирования по отношению к предыдущему направлению. Для обеспечения точности согласованного поворота всех указанных элементов (3, 7, 13, 14, 9) они могут быть жестко механически связанны между собой. По завершении сканирования исследуемого микрообъекта в каждом из выбранных направлений производится совместная электронная обработка фотоэлектрических сигналов, зарегистрированных в первичном и дополнительных направлениях сканирования, и соответствующих им координат перемещения исследуемого микрообъекта. Поскольку регистрация сигналов и координат осуществляется последовательно, то для совместной обработки после перевода в цифровую форму они должны быть сохранены в блоке памяти устройства 11. Совместная обработка в простейшем случае может заключаться в суммировании фотоэлектрических сигналов, полученных при разных направлениях сканирования для точек объекта, имеющих одни и те же координаты.The device operates as follows (see figure 1). Optical radiation from source 1, which can be used as an incandescent lamp, gas discharge lamp, LED, laser, is sent via a condenser 2 through the illuminating slit diaphragm 3 to the studied microobject 4, which, as a rule, is transparent or partially transparent for the radiation used. In this case, the radiation is focused in the selected research plane 5, located in the region of the studied microobject, using the illumination pairing lens 6, which optically conjugates the plane of the illuminating slit diaphragm with the research plane. Next, the radiation passing through the studied microobject is focused on the receiving slit diaphragm 7 using the receiving pairing lens 8, which optically conjugates the plane of the receiving slit diaphragm with the plane of study. The lens 8 is identical to the lens 6, and the lenses 6 and 8 are located symmetrically relative to the plane of the study so that the plane of the illumination slit diaphragm 2, the plane of the study 5 and the plane of the receiving slit diaphragm 7 are mutually optically conjugated. After the radiation passes through the receiving slotted diaphragm 7, it is photoelectricly registered in many small areas along the receiving slotted diaphragm, for which a multi-element photodetector 9 is used, the plane of the sensitive area of which is aligned with the plane of the receiving slotted diaphragm 7. As a photodetector, an array or line of photodetectors can be used, oriented along the diaphragm 7. Centers of lighting, receiving slotted diaphragms, photodetector and optical axis of the lenses mating eniya are located on one axis (Z axis in Figure 1), and the long sides of slotted apertures 3, 7 and the photodetector 9 are oriented in one direction. Photoelectric signals from a multi-element photodetector 9 are recorded during scanning of the investigated microobject in the research plane, in a direction perpendicular to the long side of the projection of the slit diaphragms onto the research plane. To scan the investigated microobject, a precision scanning platform 10 is used, with the help of which the studied microobject 4, rigidly connected to the platform 10, moves with high accuracy in the XY plane perpendicular to the axis of the Z system, which is also the optical axis. The coordinates of the movement of the investigated microobject are recorded at specified points in time of scanning in synchronization with the registration of photoelectric signals. To solve this problem, a device 11 for recording and processing signals of a photodetector and coordinates of movement of a microobject is intended, which includes, among other things, digital sensors of coordinates of movement of a scanning platform 10 and analog-to-digital converters of signals of a multi-element photodetector 9. Using a device 11 for recording and processing signals of a photodetector and coordinates of the movement of the micro-object, photoelectric signals are consistent with the coordinates of the movement of the micro-object and are transmitted to the display device 12. Such coordination can be carried out using the computing module included in the device 11. As a display device, a video monitor with a digital input can be used, the screen of which displays the spatial distribution of the brightness field of the studied micro-object 4 in the selected study plane (image of the micro-object). The main technical result of the proposed invention (increasing the resolution in the image being formed) is ensured by the fact that both in the process of focusing radiation on the plane of study and in the process of focusing radiation on the receiving slit diaphragm, it is possible to change the size of the diffraction maximum of the image of each point in the focus plane (narrowing it in one direction relative to other directions). Changing the size of the diffraction maximum of the point image is achieved by the fact that two identical apodization apertures 13 and 14 are installed in the plane of the aperture diaphragm of each of the conjugation lenses 6, 8 or in one of the planes optically conjugated with the plane of the aperture diaphragm (entrance and exit pupils of the lens). moreover, these apodization diaphragms are made devoid of circular symmetry, but symmetric about an axis located in the plane of the diaphragm and intersecting the optical axis of the lenses tions. To realize the possibility of increasing the detail of the formed image (improving resolution), the slot width of the slit apertures 3 and 7 is made no more than the obtained size of the diffraction maximum of the image of the point in the corresponding plane. Since the narrowing of the diffraction maximum, and hence the improvement in resolution, is achieved only in one coordinate, determined by the orientation of the apodization diaphragms, additional scanning of the investigated microobject 4 in several different directions in the XY plane is necessary, while simultaneously recording the coordinates of the studied microobject and photoelectric signals, and the orientation the direction of narrowing of the diffraction maximum and slit diaphragms should remain unchanged relative to the direction with anirovaniya. To fulfill this condition, the illumination slit diaphragm 3, the receiving slit diaphragm 7, the apodization diaphragms 13 and 14, and the multi-element photodetector 9 can be rotated around the optical axis of the device. Moreover, with the next change in the scanning direction, the illumination slit diaphragm 3, the receiving slit diaphragm 7, the apodization diaphragms 13 and 14, and the multi-element photodetector 9 are rotated by the same angle that the scan speed vector has turned with respect to the previous direction. To ensure the accuracy of the coordinated rotation of all these elements (3, 7, 13, 14, 9), they can be rigidly mechanically interconnected. Upon completion of the scanning of the investigated microobject in each of the selected directions, the joint electronic processing of the photoelectric signals recorded in the primary and additional scanning directions and the corresponding coordinates of the movement of the studied microobject is performed. Since the registration of signals and coordinates is carried out sequentially, for joint processing after digitizing, they must be stored in the memory unit of device 11. Joint processing in the simplest case may consist of summing the photoelectric signals obtained for different scan directions for points of the object having one the same coordinates.

При освещении щелевой диафрагмы конденсором, использующим сферические линзы или зеркала, значительная часть энергии в плоскости диафрагмы экранируется. Уменьшения потерь энергии излучения при прохождении излучением осветительной щелевой диафрагмы можно добиться, если в предложенном варианте устройства в состав конденсора включить, по меньшей мере, один цилиндрический компонент. Поскольку осветительная щелевая диафрагма поворачивается в процессе работы устройства, указанный цилиндрический компонент также должен иметь возможность поворота вокруг оптической оси устройства.When illuminating a slit diaphragm with a condenser using spherical lenses or mirrors, a significant part of the energy in the plane of the diaphragm is shielded. The reduction of radiation energy losses during radiation passage through the illuminating slit diaphragm can be achieved if, in the proposed embodiment of the device, at least one cylindrical component is included in the condenser. Since the illumination slit diaphragm rotates during operation of the device, the cylindrical component must also be able to rotate around the optical axis of the device.

Для оптимальной работы предложенного варианта устройства необходимо, чтобы приемная щелевая диафрагма имела определенную ширину щели. В то же время необходимо, чтобы размер щели был согласован с размером чувствительных элементов применяемого многоэлементного фотоприемника, что в общем случае трудно осуществить из-за ограниченной номенклатуры промышленно выпускаемых многоэлементных фото детекторов. Чтобы решить эту проблему, можно механическое совмещение плоскости приемной щелевой диафрагмы и плоскости чувствительной площадки фотоприемника заменить оптическим совмещением, для чего в предложенном варианте устройства между приемной щелевой диафрагмой 7 и многоэлементным фотоприемником 9 должна быть установлена дополнительная оптическая система сопряжения 16, как это показано на фиг.4.For optimal operation of the proposed embodiment of the device, it is necessary that the receiving slotted diaphragm has a certain slit width. At the same time, it is necessary that the size of the slit be consistent with the size of the sensitive elements of the used multi-element photodetector, which is generally difficult to implement due to the limited range of industrially produced multi-element photo detectors. To solve this problem, it is possible to replace the mechanical alignment of the plane of the receiving slit diaphragm and the plane of the sensitive area of the photodetector by optical alignment, for which, in the proposed embodiment, between the receiving slotted diaphragm 7 and the multi-element photodetector 9, an additional optical conjugation system 16 should be installed, as shown in FIG. .four.

Для формирования трехмерного изображения исследуемого микрообъекта в предложенном устройстве сканирующая платформа должна иметь, по меньшей мере, три степени свободы, обеспечивая возможность перемещения исследуемого микрообъекта по двум координатам в плоскости, перпендикулярной оптической оси устройства, и по третьей координате вдоль оптической оси.To form a three-dimensional image of the investigated microobject in the proposed device, the scanning platform must have at least three degrees of freedom, providing the ability to move the investigated microobject in two coordinates in the plane perpendicular to the optical axis of the device and in the third coordinate along the optical axis.

Если сканирующую платформу выполнить с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства и перемещения в направлении, перпендикулярном оптической оси, то можно изменять направление сканирования за счет изменения ориентировки объекта, таким образом, отпадает необходимость осуществлять в процессе работы поворот щелевых диафрагм, аподизационных диафрагм и фотоприемника.If the scanning platform can be rotated around the optical axis of the device and moved in a direction perpendicular to the optical axis, then you can change the scanning direction by changing the orientation of the object, thus, there is no need to rotate slotted apertures, apodization diaphragms and a photodetector during operation.

Одним из наиболее эффективных вариантов реализации предложенного устройства является использование в нем аподизационных диафрагм, выполненных в виде секторного растра, состоящего из четырех секторов, причем два из указанных секторов прозрачны, а два непрозрачны, и прозрачные и непрозрачные секторы чередуются. Пример такой аподизационной диафрагмы показан на фиг.3, где штриховкой показаны непрозрачные секторы растра. Пример диафрагмы, показанный на фиг.3, имеет одинаковую площадь прозрачных и непрозрачных секторов, что позволяет сочетать значимое сужение дифракционного максимума в заданном направлении с достаточной энергетической эффективностью. (Дифракционный максимум в одном направлении сужается примерно на 25% по сравнению с дифракционным максимумом системы без аподизации; при этом потери энергии составляют 50%.) Увеличение площади непрозрачных секторов за счет прозрачных позволяет добиться большего сужения дифракционного максимума при снижении энергетической эффективности и наоборот.One of the most effective options for implementing the proposed device is the use of apodization diaphragms in it, made in the form of a sector raster consisting of four sectors, two of these sectors being transparent and two opaque, and transparent and opaque sectors alternating. An example of such an apodization diaphragm is shown in figure 3, where the hatching shows the opaque sectors of the raster. The example diaphragm shown in FIG. 3 has the same area of transparent and opaque sectors, which allows you to combine a significant narrowing of the diffraction maximum in a given direction with sufficient energy efficiency. (The diffraction maximum in one direction narrows by about 25% compared to the diffraction maximum of the system without apodization; in this case, the energy loss is 50%.) An increase in the area of opaque sectors due to transparent ones allows for a more narrowing of the diffraction maximum with a decrease in energy efficiency and vice versa.

Для реализации варианта предложенного способа, при котором регистрацию фотоэлектрических сигналов при каждом новом положении исследуемого микрообъекта в процессе сканирования осуществляют, по меньшей мере, дважды, каждый раз направляя излучение от осветительной щели до приемной щели другим оптическим путем, предложен вариант устройства, в котором используют аподизационные диафрагмы, каждая из которых выполнена в виде секторного растра из двух секторов, причем один из указанных секторов прозрачен, а другой непрозрачен. Учитывая ход лучей в устройстве, эти аподизационные диафрагмы должны быть развернуты одна относительно другой на 180 градусов.To implement a variant of the proposed method, in which the registration of photoelectric signals at each new position of the investigated microobject during the scanning process is carried out at least twice, each time directing radiation from the illuminating slit to the receiving slit in another optical way, a variant of the device using apodization diaphragms, each of which is made in the form of a sector raster of two sectors, one of these sectors being transparent and the other opaque. Given the path of the rays in the device, these apodization diaphragms should be rotated one relative to the other 180 degrees.

Вариант технической реализации устройства (микроскопа) для осуществления предложенного способа формирования изображения микрообъекта поясняет схема, изображенная на фиг.2. На схеме показаны: источник оптического излучения 1; конденсор 2; осветительная щелевая диафрагма 3; исследуемый микрообъект 4; плоскость исследования 5 в области исследуемого микрообъекта; приемная щелевая диафрагма 7; объектив сопряжения 8; многоэлементный фотоприемник 9; прецизионная сканирующая платформа 10; устройство 11 регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта; отображающее устройство 12; аподизационная диафрагма 14; светоделитель 15.An embodiment of the technical implementation of the device (microscope) for implementing the proposed method for imaging a micro-object is explained in the diagram depicted in FIG. 2. The diagram shows: an optical radiation source 1; condenser 2; illuminating slit diaphragm 3; investigated microobject 4; research plane 5 in the area of the investigated microobject; receiving slotted diaphragm 7; pairing lens 8; multi-element photodetector 9; precision scanning platform 10; a device 11 for recording and processing signals of the photodetector and the coordinates of the movement of the micro-object; a display device 12; apodization diaphragm 14; beam splitter 15.

Устройство работает следующим образом (см. фиг.2). Оптическое излучение от источника 1, в качестве которого может использоваться лампа накаливания, газоразрядная лампа, светодиод, лазер, при помощи конденсора 2 направляется через осветительную щелевую диафрагму 3 и светоделитель 15 на исследуемый микрообъект 4, который может быть непрозрачным для используемого излучения. При этом излучение фокусируется в выбранной плоскости исследования 5, расположенной в области исследуемого микрообъекта, при помощи объектива сопряжения 8, который оптически сопрягает плоскость осветительной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования. Далее излучение, отраженное или излученное исследуемым микрообъектом, направляется на приемную щелевую диафрагму 7 через тот же объектив сопряжения 8, который оптически сопрягает плоскость приемной щелевой диафрагмы с плоскостью исследования. Таким образом, плоскость осветительной щелевой диафрагмы 2, плоскость исследования 5 и плоскость приемной щелевой диафрагмы 7 являются взаимно оптически сопряженными. После прохождения излучением приемной щелевой диафрагмы 7 осуществляется его фотоэлектрическая регистрация во множестве малых участков вдоль приемной щелевой диафрагмы, для чего используется многоэлементный фотоприемник 9, плоскость чувствительной площадки которого совмещена с плоскостью приемной щелевой диафрагмы 7. В качестве фотоприемника может быть использована матрица или линейка фотодетекторов, ориентированная вдоль диафрагмы 7. Центры осветительной щелевой диафрагмы 2, приемной щелевой диафрагмы и фотоприемника 9 находятся на оптической оси объектива сопряжения 8 (с учетом отражения на светоделителе 15), а длинные стороны щелевых диафрагм 3, 7 и фотоприемника 9 ориентированы в одном направлении (с учетом отражения на светоделителе 15). Фотоэлектрические сигналы с многоэлементного фотоприемника 9 регистрируются в процессе сканирования исследуемого микрообъекта в плоскости исследования, в направлении, перпендикулярном длинной стороне проекции щелевых диафрагм на плоскость исследования. Для сканирования исследуемого микрообъекта используется прецизионная сканирующая платформа 10, при помощи которой исследуемый микрообъект 4, жестко связанный с платформой 10, с высокой точностью перемещается в плоскости XY, перпендикулярной оптической оси устройства. Координаты перемещения исследуемого микрообъекта регистрируются в заданные моменты времени сканирования синхронно с регистрацией фотоэлектрических сигналов. Для решения этой задачи предназначено устройство 11 регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта, которое включает, в том числе, цифровые датчики координат перемещения сканирующей платформы 10 и аналого-цифровые преобразователи сигналов многоэлементного фотоприемника 9. При помощи устройства 11 регистрации и обработки сигналов фотоприемника и координат перемещения микрообъекта фотоэлектрические сигналы согласуются с координатами перемещения микрообъекта и направляются на отображающее устройство 12. Такое согласование может быть осуществлено при помощи вычислительного модуля, включенного в состав устройства 11. В качестве отображающего устройства может быть использован видеомонитор с цифровым входом, на экране которого отображается пространственное распределение поля яркости исследуемого микрообъекта 4 в выбранной плоскости исследования (изображение микрообъекта). Основной технический результат предложенного изобретения (повышение разрешения в формируемом изображении) обеспечивается тем, что как в процессе фокусировки излучения на плоскость исследования, так и в процессе фокусировки излучения на приемной щелевой диафрагме обеспечивается изменение размеров дифракционного максимума изображения каждой точки в плоскости фокусировки (сужение его в одном направлении по отношению к другим направлениям). Изменение размеров дифракционного максимума изображения точки достигается тем, что в плоскости апертурной диафрагмы каждого объектива сопряжения 8 либо в одной из плоскостей, оптически сопряженных с плоскостью апертурной диафрагмы (входной и выходной зрачки объектива), установлена аподизационная диафрагма 14, причем указанная аподизационная диафрагма выполнена лишенной круговой симметрии, но симметричной относительно оси, расположенной в плоскости диафрагмы и пересекающей оптическую ось объективов сопряжения. Для реализации возможности повышения детализации формируемого изображения (улучшения разрешения) ширина щели щелевых диафрагм 3 и 7 выполнена не более полученного размера дифракционного максимума изображения точки в соответствующей плоскости. Поскольку сужение дифракционного максимума, а значит, и улучшение разрешения, достигается только по одной координате, определяемой ориентацией аподизационной диафрагмы, необходимо дополнительное сканирование исследуемого микрообъекта 4 в нескольких различных направлениях в плоскости XY, при одновременной регистрации координат перемещения исследуемого микрообъекта и фотоэлектрических сигналов. При этом ориентация направления сужения дифракционного максимума и щелевых диафрагм должна оставаться неизменной относительно направления сканирования. Для выполнения этого условия осветительная щелевая диафрагма 3, приемная щелевая диафрагма 7, аподизационная диафрагма 14 и многоэлементный фотоприемник 9 имеют возможность поворота вокруг оптической оси устройства. Причем при очередном изменении направления сканирования осветительная щелевая диафрагма 3, приемная щелевая диафрагма 7, аподизационная диафрагма 14 и многоэлементный фотоприемник 9 поворачиваются на тот же угол, на который повернулся вектор скорости сканирования по отношению к предыдущему направлению. По завершении сканирования исследуемого микрообъекта в каждом из выбранных направлений, производится совместная электронная обработка фотоэлектрических сигналов, зарегистрированных в первичном и дополнительных направлениях сканирования, и соответствующих им координат перемещения исследуемого микрообъекта. Поскольку регистрация сигналов и координат осуществляется последовательно, то для совместной обработки после перевода в цифровую форму они должны быть сохранены в блоке памяти устройства 11. Совместная обработка в простейшем случае может заключаться в суммировании фотоэлектрических сигналов, полученных при разных направлениях сканирования для точек объекта, имеющих одни и те же координаты.The device operates as follows (see figure 2). Optical radiation from source 1, which can be used as an incandescent lamp, gas discharge lamp, LED, laser, is sent via a condenser 2 through an illuminating slit diaphragm 3 and a beam splitter 15 to the micro object 4 under study, which may be opaque to the radiation used. In this case, the radiation is focused in the selected research plane 5, located in the region of the studied microobject, using the pairing lens 8, which optically couples the plane of the illuminated slit diaphragm with the plane of study. Next, the radiation reflected or emitted by the investigated microobject is directed to the receiving slit diaphragm 7 through the same pairing lens 8, which optically conjugates the plane of the receiving slit diaphragm with the plane of study. Thus, the plane of the illumination slit diaphragm 2, the plane of the study 5 and the plane of the receiving slit diaphragm 7 are mutually optically conjugated. After the radiation passes through the receiving slotted diaphragm 7, it is photoelectricly registered in many small areas along the receiving slotted diaphragm, for which a multi-element photodetector 9 is used, the plane of the sensitive area of which is aligned with the plane of the receiving slotted diaphragm 7. As a photodetector, an array or line of photodetectors can be used, oriented along the diaphragm 7. The centers of the illumination slit diaphragm 2, the receiving slit diaphragm and the photodetector 9 are located on and the optical axis of the pairing lens 8 (taking into account the reflection on the beam splitter 15), and the long sides of the slotted diaphragms 3, 7 and the photodetector 9 are oriented in the same direction (taking into account the reflection on the beam splitter 15). Photoelectric signals from a multi-element photodetector 9 are recorded during scanning of the investigated microobject in the research plane, in a direction perpendicular to the long side of the projection of the slit diaphragms onto the research plane. To scan the investigated microobject, a precision scanning platform 10 is used, with the help of which the studied microobject 4, rigidly connected to the platform 10, moves with high accuracy in the XY plane perpendicular to the optical axis of the device. The coordinates of the movement of the investigated microobject are recorded at specified points in time of scanning in synchronization with the registration of photoelectric signals. To solve this problem, a device 11 for recording and processing signals of a photodetector and coordinates of movement of a microobject is intended, which includes, among other things, digital sensors of coordinates of movement of a scanning platform 10 and analog-to-digital converters of signals of a multi-element photodetector 9. Using a device 11 for recording and processing signals of a photodetector and coordinates of the movement of the micro-object, photoelectric signals are consistent with the coordinates of the movement of the micro-object and sent to the display device 12. Such coordination can be carried out using the computing module included in the device 11. As a display device, a video monitor with a digital input can be used, the screen of which displays the spatial distribution of the brightness field of the studied micro-object 4 in the selected study plane (image of the micro-object) . The main technical result of the proposed invention (increasing the resolution in the image being formed) is ensured by the fact that both in the process of focusing radiation on the plane of study and in the process of focusing radiation on the receiving slit diaphragm, it is possible to change the size of the diffraction maximum of the image of each point in the focus plane (narrowing it in one direction relative to other directions). Changing the size of the diffraction maximum of the image of the point is achieved by the fact that in the plane of the aperture aperture of each lens pair 8 or in one of the planes optically conjugated with the plane of the aperture diaphragm (input and output pupils of the lens), an apodization diaphragm 14 is installed, and the indicated apodization aperture is made devoid of circular symmetry, but symmetric about an axis located in the plane of the diaphragm and intersecting the optical axis of the pair of lenses. To realize the possibility of increasing the detail of the formed image (improving resolution), the slot width of the slit apertures 3 and 7 is made no more than the obtained size of the diffraction maximum of the image of the point in the corresponding plane. Since the narrowing of the diffraction maximum, and hence the improvement in resolution, is achieved only in one coordinate, determined by the orientation of the apodization diaphragm, additional scanning of the investigated microobject 4 in several different directions in the XY plane is necessary, while simultaneously recording the coordinates of the studied microobject and photoelectric signals. In this case, the orientation of the narrowing direction of the diffraction maximum and slit diaphragms should remain unchanged relative to the scanning direction. To fulfill this condition, the illumination slit diaphragm 3, the receiving slit diaphragm 7, the apodization diaphragm 14 and the multi-element photodetector 9 can be rotated around the optical axis of the device. Moreover, with the next change in the scanning direction, the illumination slit diaphragm 3, the receiving slit diaphragm 7, the apodization diaphragm 14, and the multi-element photodetector 9 are rotated by the same angle that the scanning speed vector has turned with respect to the previous direction. Upon completion of the scanning of the investigated microobject in each of the selected directions, a joint electronic processing of the photoelectric signals recorded in the primary and additional scanning directions and the corresponding coordinates of the movement of the studied microobject is performed. Since the registration of signals and coordinates is carried out sequentially, for joint processing after digitizing, they must be stored in the memory unit of device 11. Joint processing in the simplest case may consist of summing the photoelectric signals obtained for different scan directions for points of the object having one the same coordinates.

Для оптимальной работы предложенного варианта устройства необходимо, чтобы приемная щелевая диафрагма имела определенную ширину щели. В то же время необходимо, чтобы размер щели был согласован с размером чувствительных элементов применяемого многоэлементного фотоприемника, что в общем случае трудно осуществить из-за ограниченной номенклатуры промышленно выпускаемых многоэлементных фотодетекторов. Чтобы решить эту проблему, можно механическое совмещение плоскости приемной щелевой диафрагмы и плоскости чувствительной площадки фотоприемника заменить оптическим совмещением, для чего в предложенном варианте устройства между приемной щелевой диафрагмой 7 и многоэлементным фотоприемником 9 должна быть установлена дополнительная оптическая система сопряжения 16, как это показано на фиг.4.For optimal operation of the proposed embodiment of the device, it is necessary that the receiving slotted diaphragm has a certain slit width. At the same time, it is necessary that the size of the slit be consistent with the size of the sensitive elements of the used multi-element photodetector, which is generally difficult to implement due to the limited range of industrially produced multi-element photo detectors. To solve this problem, it is possible to replace the mechanical alignment of the plane of the receiving slit diaphragm and the plane of the sensitive area of the photodetector by optical alignment, for which, in the proposed embodiment, between the receiving slotted diaphragm 7 and the multi-element photodetector 9, an additional optical conjugation system 16 should be installed, as shown in FIG. .four.

Claims

1. A method of forming an image of a micro-object, in which optical radiation through the illuminating slit diaphragm is directed to the investigated micro-object; focus radiation in the selected research plane in the region of the investigated microobject, optically matching the plane of the illuminating slotted diaphragm with the research plane; focusing the radiation passing through the investigated microobject on the receiving slit diaphragm, optically matching the plane of the receiving slit diaphragm with the research plane; after radiation passes through the receiving slit diaphragm, it is photoelectrically recorded in a plurality of small sections along the receiving slit diaphragm, receiving photoelectric signals during scanning of the investigated microobject in the research plane in a direction perpendicular to the long side of the projection of the slit diaphragms onto the research plane; register the coordinates of the movement of the investigated microobject at each time point of scanning; photoelectric signals agree with the coordinates of the movement of the microobject and sent to a display device on which to receive an image of the investigated microobject, characterized in that both during the focusing of radiation on the plane of the study and in the process of focusing the radiation on the receiving slit diaphragm, they provide a change in the size of the diffraction maximum of the image of each points in the focusing plane, narrowing it in one direction with respect to other directions; perform additional scanning of the investigated microobject in several different directions, simultaneously registering the coordinates of the studied microobject and photoelectric signals, the orientation of the narrowing direction of the diffraction maximum and slit diaphragms being left unchanged relative to the scanning direction; and they also conduct joint electronic processing of photoelectric signals recorded in the primary and additional scanning directions, and the corresponding coordinates of the movement of the investigated microobject.

2. The method according to claim 1, characterized in that the investigated microobject is additionally moved in the direction perpendicular to the plane of the study, and receive a layered image of the investigated microobject in several different sections.

3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the registration of photoelectric signals at each new position of the investigated microobject during the scanning process is carried out at least twice, each time directing radiation from the light slit to the receiving slit in another optical way, moreover, each of these optical paths intersects with other optical paths only in the plane of the illuminating slit, in the plane of investigation and in the plane of the receiving slit.

4. A method of forming an image of a micro-object, in which optical radiation is directed through the illuminated slit diaphragm to the studied micro-object, the radiation is focused in the selected research plane in the region of the studied micro-object, optically matching the plane of the illuminating slit diaphragm with the research plane; directing radiation reflected or emitted by the investigated microobject to the receiving slit diaphragm by optically matching the plane of the receiving slit diaphragm with the research plane; after radiation passes through the receiving slit diaphragm, it is photoelectrically recorded in a plurality of small sections along the receiving slit diaphragm, receiving photoelectric signals during scanning of the investigated microobject in the research plane in a direction perpendicular to the long side of the projection of the slit diaphragms onto the research plane; register the coordinates of the movement of the investigated microobject at each time point of scanning; photoelectric signals agree with the coordinates of the movement of the microobject and sent to a display device on which to receive an image of the investigated microobject, characterized in that both during the focusing of radiation on the plane of the study and in the process of focusing the radiation on the receiving slit diaphragm, they provide a change in the size of the diffraction maximum of the image of each points in the focusing plane, narrowing it in one direction with respect to other directions; perform additional scanning of the investigated microobject in several different directions, simultaneously registering the coordinates of the studied microobject and photoelectric signals, the orientation of the narrowing direction of the diffraction maximum and slit diaphragms being left unchanged relative to the scanning direction; and they also conduct joint electronic processing of photoelectric signals recorded in the primary and additional scanning directions, and the corresponding coordinates of the movement of the investigated microobject.

5. The method according to claim 4, characterized in that the investigated microobject is additionally moved in the direction perpendicular to the plane of the study, and receive a layered image of the investigated microobject in several different sections.

6. The method according to any one of claims 4-5, characterized in that the registration of photoelectric signals at each new position of the investigated microobject during the scanning process is carried out at least twice, each time directing radiation from the light slit to the receiving slit in another optical way, moreover, each of these optical paths intersects with other optical paths only in the plane of the illuminating slit, in the plane of investigation and in the plane of the receiving slit.

7. The device in accordance with the method according to claim 1, comprising a sequentially located light source with a condenser, an illumination slit aperture, identical illumination and receiving lenses, a receiving slit diaphragm and a multi-element photodetector, the plane of the sensitive area of which is aligned with the plane of the receiving slit diaphragm, pairing lenses are located symmetrically relative to the study plane so that the plane of the illumination slit diaphragm, the study plane, is flat be receiving slit diaphragm and multielement photodetector are mutually optically conjugate lighting centers, receiving slit diaphragms, of the photodetector and the optical axis of the coupling lenses are on one axis, and the long sides and photodetector slit diaphragms are oriented in one direction; a scanning platform for moving the investigated microobject; a device for recording and processing signals of the photodetector and coordinates of the movement of the micro-object; a display device, characterized in that it further includes two identical apodization apertures, which are located in the plane of the aperture diaphragm of each of the pairing lenses or in one of the planes optically conjugated with the plane of the aperture diaphragm, wherein said apodization diaphragms are made devoid of circular symmetry, but symmetrical with respect to an axis located in the plane of the diaphragm and intersecting the optical axis of the pairing lenses; at the same time, the illuminating slit diaphragm, the receiving slit diaphragm, apodization diaphragms, and a multi-element photodetector can be rotated around the optical axis of the device.

8. The device according to claim 7, characterized in that the condenser contains at least one cylindrical component, which has the ability to rotate around the optical axis of the device.

9. The device according to claim 7, characterized in that the plane of the receiving slotted diaphragm is aligned with the plane of the sensitive area of the multi-element receiver optically, for which an additional optical interface is installed between the receiving slotted diaphragm and the multi-element photodetector.

10. The device according to claim 7, characterized in that the scanning platform has at least three degrees of freedom, providing the ability to move the investigated microobject in two coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the device, and in a third coordinate along the optical axis.

11. The device according to claim 7, characterized in that the scanning platform has the ability to rotate around the optical axis of the device and move in a direction perpendicular to the optical axis.

12. The device according to claim 7, characterized in that each apodization diaphragm is made in the form of a sector raster of four sectors, moreover, two of these sectors are transparent, and two are opaque, and transparent and opaque sectors alternate.

13. The device according to claim 7, characterized in that each apodization diaphragm is made in the form of a sector raster of two sectors, one of these sectors being transparent and the other opaque.

14. The device in accordance with the method according to claim 4, comprising a sequentially located light source with a condenser, an illumination slit diaphragm, a beam splitter, an interface lens, a receiving slit diaphragm located behind the beam splitter, and a multi-element photodetector, the plane of the sensitive area of which is aligned with the plane of the receiving slit aperture, and the pairing lens and the beam splitter are located so that the plane of the illuminating diaphragm, the plane of study, the plane of the receiving diaphragm and multi the photocell detectors are mutually optically conjugated, the centers of the lighting and receiving slit diaphragms and the photodetector are located on the optical axis of the pairing lens, and the long sides of the slit diaphragms and the photodetector are oriented in the same direction; a scanning platform for moving the investigated microobject; a device for recording and processing signals of the photodetector and coordinates of the movement of the micro-object; a display device, characterized in that in order to increase the resolution of the microscope, it further includes an apodization diaphragm, which is located in the plane of the aperture diaphragm of the pairing lens or in one of the planes optically conjugated with the plane of the aperture diaphragm, wherein said apodization diaphragm is made without circular symmetry, but symmetric about an axis located in the plane of the diaphragm and intersecting the optical axis of the pairing lens; at the same time, the illuminating slit diaphragm, the receiving slit diaphragm, apodization diaphragms, and a multi-element photodetector can be rotated around the optical axis of the device.

15. The device according to 14, characterized in that the condenser contains at least one cylindrical component, which has the ability to rotate around the optical axis of the device.

16. The device according to 14, characterized in that the plane of the receiving slotted diaphragm is aligned with the plane of the sensitive area of the multi-element receiver optically, for which an additional optical conjugation system is installed between the receiving slotted diaphragm and the multi-element photodetector.

17. The device according to 14, characterized in that the scanning platform has at least three degrees of freedom, providing the ability to move the investigated microobject in two coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the device, and in a third coordinate along the optical axis.

18. The device according to 14, characterized in that the scanning platform has the ability to rotate around the optical axis of the device and move in a direction perpendicular to the optical axis.

19. The device according to 14, characterized in that each apodization diaphragm is made in the form of a sector raster of four sectors, moreover, two of these sectors are transparent and two are opaque, and transparent and opaque sectors alternate.

20. The device according to 14, characterized in that each apodization diaphragm is made in the form of a sector raster of two sectors, one of these sectors is transparent and the other is opaque.