专利名称：复合显微镜的制作方法
技术领域：
本发明属于光学测量领域，具体涉及一种复合显微镜，可对同一物面的高倍细节
分辨和低倍大视场同时观察和测量的复合显微镜。
背景技术：
目前，高倍显微镜具有广泛的应用，便于分辨目标细节，测量精度高，但是高倍显微镜具有小视场，小景深，对焦困难以及寻找目标困难等缺点；低倍显微镜具有大视场、大景深，易于对焦的优点，但是低倍显微镜分辨力较低，不能进行高精度测量。针对不同应用，设计了不同放大倍率、不同工作距离、不同数值孔径的各类光学显微镜，也设计了灵活性更好的变焦显微镜，但是观察和测量需要同时分辨细节和大视场的问题一直没有得到很好的解决。 一般显微镜更换不同镜头进行切换，不仅不便且同一时间只能满足二者之一 ；变焦显微镜虽然解决了方便性的问题，但其结构复杂，且变焦导致的光轴变化会影响定位测量。名称为"光学显微镜的第二目镜装置"的实用新型(专利号89208657. 2)提供了在普通显微镜目镜上增加一级目镜的装置，得到比原显微镜大若干倍的图像。该实用新型为单光路的两个目镜简单结合，仅有单纯放大作用。

发明内容
为了克服现有技术中的光学显微镜不能对同一物面的高倍细节分辨和低倍大视场同时观察和测量的不足，本发明提供一种双光路高低倍复合显微镜，本发明的复合显微镜可实现对同一物面的高倍细节分辨和低倍大视场同时观察和测量，解决了高倍镜头初对焦困难和小视场定位困难的问题，以及低倍难以分辨细节的问题。 本发明的一种复合显微镜，其特点是所述的复合显微镜包括在显微镜主光路中设置的高倍显微镜部分和在显微镜副光路中设置的低倍显微镜部分；所述显微镜主光路中的光轴上依次固定设置有物镜镜组、内照明光源、分光棱镜和构成高倍显微镜负组的镜组1，组成复合显微镜的高倍显微镜部分。在与显微镜主光路中光轴线相垂直的光路光轴上固定设置有构成低倍显微镜负组的镜组II，通过共用显微镜主光路中的物镜镜组、内照明环形光源和分光棱镜，组成复合显微镜的低倍显微镜部分。 在复合显微镜主光路上外接CCD/CM0S图像传感器I，在复合显微镜副光路上同样外接CCD/CMOS图像传感器II。 所述的显微镜主光路中的物镜镜组由数个透镜组成。 所述的构成高倍显微镜负组的镜组I，由数个透镜组成；构成低倍显微镜负组的镜组II，由数个透镜组成。 所述的复合显微镜的低倍显微镜部分的CCD/CMOS图像传感器II可采用同轴光源替换。本发明装置工作时，设置有一额外的同轴光源，作为补偿光源部件。利用低倍镜头找正被测物件之后，根据实际工作情况，采用同轴光源替换CCD/CMOS图像传感器II，为高倍显微镜提供更好的照明光源，有利于获取测量部位的清晰图像。
本发明解决其技术问题的基本原理是显微镜采用双光路成像复合镜头设计，一 路高倍小景深显微镜，作为光学显微镜的主光路设计，其主要作用是获取清晰图像，便于测 量；另一路低倍较大景深显微镜，作为光学系统副光路设计，主要用于观察，找正被测物，同 时可以实现一般精度测量。显微镜采用长工作距物镜设计，利用正负两个组件组成，共用 "物镜镜组"，物镜镜组作为显微镜正组；显微镜正组靠近物方，显微镜负组靠近像方。本发 明的高倍显微镜，正组与负组的光焦度经过合理分配，实现縮短镜筒长度的目的，以及矫正 匹兹凡和像面弯曲，达到平像的目的；本发明的低倍显微镜，在正组与负组之间插入分光棱 镜，作为低倍显微镜的光线转折部分，与高倍显微镜构成双光路高低倍复合显微镜。复合显 微镜获取的光学放大影像传至CCD/CMOS图像传感器，CCD/CMOS图像传感器将光学放大影 像转换成电信号，被上位机获取，并进行处理及软件分析。 本发明中设置有内照明环形光源，为了减小色差，内照明环形光源采用单色LED 照明。 本发明的光学显微镜高低倍双路光学设置，解决了"大视场"与"高分辨率"相互矛 盾的难题，可实现高精度与大视场大景深同时实现。本发明的复合显微镜的高低倍显微镜 两组镜头同时成像，高倍镜头的视场位于低倍镜头视场的中心区域，利用低倍镜头初对焦 后，在此基础上细对焦以保证高倍获得清晰图像，使得高倍镜头的对焦操作变得更加方便， 解决了高倍镜头寻找目标困难的问题。可切换同轴光源作为补偿光源，有利于获取测量部 位的清晰图像。


下面结合附图对本发明作进一步说明
图1是本发明的结构原理框图。
图2是本发明的实施例结构剖面图。 图中，l.被测物件2.物镜镜组3.内照明环形光源4.分光棱镜5.共用部 分6.镜组I 7.镜组II 8. CCD/CMOS图像传感器I 9. CCD/CMOS图像传感器II 10.图 像采集卡11.上位机21.单透镜22.双胶合透镜123.双胶合透镜II
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的结构原理框图。图1中，物镜镜组2、环形内照明光源3以及分光 棱镜4组成高倍显微镜与低倍显微镜的共用部分5，镜组16构成高倍显微镜的负组，与共 用部分5构成高倍显微镜(光学显微镜主光路)，CCD/CMOS图像传感器18作为高倍显微镜 的图像传感器；镜组II7构成低倍显微镜的负组，与共用部分5共同构成低倍显微镜(光学 显微镜副光路)，CCD/CMOS图像传感器119作为低倍显微镜的图像传感器。本发明装置工 作时，设置有一额外的同轴光源，作为补偿光源部件，利用低倍镜头找正被测物件1之后， 根据实际工作情况，采用同轴光源替换CCD/CMOS图像传感器II9，为高倍显微镜提供更好 的照明光源，有利于获取测量部位的清晰图像。复合显微镜获取的清晰图像传至所述的两 路CCD/CMOS图像传感器，CCD/CMOS图像传感器将图像转换成电信号，图像采集卡10与上 位机11构成图像采集与处理系统，将经由双光路高低倍复合显微镜获取的清晰图像采集并处理，获取测量信息。 图2是本发明的实施例结构剖面图。图2中，本发明的复合显微镜采用双光路成 像复合镜头设置， 一路高倍小景深显微镜，作为光学显微镜主光路设计；另一路低倍较大景 深显微镜，作为光学显微镜副光路设计。双光路高低倍复合显微镜，包括显微镜主光路、显 微镜副光路、内照明环形光源；显微镜主光路依次设置有物镜镜组2、分光棱镜4、镜组16 ; 显微镜副光路依次设置有物镜镜组2、分光棱镜4、镜组117 ;物镜镜组2由三个透镜组成。 在显微镜主光路上外接CCD/CM0S图像传感器18，在显微镜副光路上同样外接CCD/CM0S图 像传感器119。高低倍显微镜系统采用长工作距物镜设置，利用正负两个组件组成，正、负组 件间隔越远，工作距越长。物镜镜组2由三个透镜组成，即单透镜21、双胶合透镜22以及 双胶合透镜23，每个透镜光焦度平均分配，以便于降低系统的高级像差，增大数值孔径NA。 物镜镜组2作为双光路高低倍复合显微镜的正组，与内照明环形光源3、分光棱镜4构成显 微镜系统的共用部分5，内照明环形光源3采用LED绿光源，主波长为530nm。设计思路上， 双光路高低倍复合显微镜的主光路设计思路与副光路设计思路一致，只是在像差校正以及 倍率方面有所区别。因此，在实施方式中，两路光学设计均利用一个双胶合透镜分别作为显 微镜负组设置，通过改变与物镜镜组的间距来获取合适的工作距。主光路中的镜组I6采用 双胶合透镜，与共用部分5构成高倍显微镜部分；副光路中的镜组117采用双胶合透镜，与 共用部分5构成低倍显微镜部分。实施例中，利用CCD/CM0S图像传感器作为双光路的图像 传感器，CCD/CMOS图像传感器与光学系统之间采用C-Mount接口，CCD/CM0S图像传感器18 用于接受高倍图像，实现获取大细节、高分辨率图像，精密测量的目的；CCD/CM0S图像传感 器119用于接受低倍图像，实现初对焦，找正被测物件1的目的。所述的两路图像传感器获 取的图像信息，经由图像采集卡10传递给上位机ll，利用上位机11作数据处理与分析。本 发明的复合显微镜系统的两组镜头同时成像，高倍系统的视场位于低倍系统视场的中心区 域，利用低倍镜头初对焦后，在此基础上细对焦以保证高倍获得清晰图像，使得高倍镜头的 对焦操作变得更加方便，解决了高倍镜头寻找目标困难的问题。光学显微镜可视与测量双 路光学设计，解决了"大视场"与"高分辨率"相互矛盾的难题，实现高精度与可视目标同时 实现。
权利要求
一种复合显微镜，其特征在于所述的复合显微镜包括在显微镜主光路中设置的高倍显微镜部分和在显微镜副光路中设置的低倍显微镜部分；所述显微镜主光路中的光轴上依次固定设置有物镜镜组(2)、内照明光源(3)、分光棱镜(4)和构成高倍显微镜负组的镜组I(6)，组成复合显微镜的高倍显微镜部分；在与显微镜主光路中光轴线相垂直的光路光轴上固定设置有构成低倍显微镜负组的镜组II(7)，通过共用显微镜主光路中的物镜镜组(2)、内照明光源(3)和分光棱镜(4)，组成复合显微镜的低倍显微镜部分；在复合显微镜主光路上外接有CCD/CMOS图像传感器I(8)，在复合显微镜副光路上外接有CCD/CMOS图像传感器II(9)。
2. 根据权利要求1所述的复合显微镜，其特征在于所述的显微镜主光路中的物镜镜 组由数个透镜组成。
3. 根据权利要求1所述的复合显微镜，其特征在于所述的构成高倍显微镜负组的镜 组I (6)，由数个透镜组成；构成低倍显微镜负组的镜组II (7)，由数个透镜组成。
4. 根据权利要求1所述的复合显微镜，其特征在于所述的复合显微镜的低倍显微镜部分的CCD/CMOS图像传感器II (9)用同轴光源替换。
全文摘要
本发明公开了一种复合显微镜，包括在显微镜主光路中设置的高倍显微镜部分和在显微镜副光路中设置的低倍显微镜部分。显微镜主光路中的光轴上依次固定设置有物镜镜组、内照明光源、分光棱镜和构成高倍显微镜的负组的镜组I，组成复合显微镜的高倍显微镜部分；在与显微镜主光路中分光镜的光轴线相垂直的光路光轴上固定设置有构成低倍显微镜的负组的镜组II，通过共用显微镜主光路中的物镜镜组、内照明光源和分光棱镜，组成复合显微镜的低倍显微镜部分。本发明的复合显微镜中光学显微镜可视与测量的双光路光学设置，可实现对同一视场的高倍细节分辨和低倍大视场同时观察和测量，高精度与可视目标同时实现。
文档编号G01B9/04GK101710209SQ20091030675
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者刘乾, 刘波, 杨维川, 蒋家东, 袁道成 申请人:中国工程物理研究院机械制造工艺研究所