顯微鏡機械筒長測量裝置及測量方法
2023-09-22 01:53:40
專利名稱：顯微鏡機械筒長測量裝置及測量方法
技術領域：
本發明涉及一種顯微鏡裝置，特別是涉及一種生物顯微鏡機械筒長測量裝置及測量方法。
背景技術：
傳統的生物顯微鏡的光學系統中，一般都設計有45°或30°的轉向稜鏡，而且有的還有附加1倍補償(機械筒長)透鏡，因此光軸不是直線而是折線，不能使用普通的量具如遊標卡尺等直接測量。雖然也有其它測量機械筒長的檢具，可以測量無附加透鏡的顯微鏡機械筒長，但精確度不高，一般只能達到±0.21mm的水平；對於含有透鏡的情形，以往的測量工具不能對有限機械筒長顯微鏡物鏡成像系統中有1X拉長系統的情形和無限遠物鏡的管鏡組的機械筒長進行測量。由於生物顯微鏡內部結構的不同，傳統的測量工具無法用該種測量工具進行檢驗，給測量工作帶來了許多不便。
發明內容
本發明的目的在於提供一整套精確度高、可檢測各種具有複雜光學系統的生物顯微鏡機械筒長測量裝置和測量方法。
為達到上述目的，本發明的顯微鏡機械筒長測量裝置由主光學系統、中間接筒、測量機構、物鏡組組件、反射鏡組組件和已知距離的標準筒組成；所述的主光學系統由目鏡組組件、分光鏡組組件和信號發生器構成，其中分光鏡組組件由呈T字形的筒狀殼體和安裝在筒狀殼體中的分光鏡組構成，該T字形的筒狀殼體具有兩個對稱設置的接口和一個基本與上述兩個對稱接口軸線基本垂直的第三接口；目鏡組組件內端套置在兩對稱接口中的一個接口內，中間接筒的左端與筒狀殼體的另一個接口相接，測量機構套置在中間接筒與物鏡組組件相連接的一端，且目鏡組與和物鏡組位於同一軸線上；信號發生器套置在第三接口中，且信號發生器的機械軸與目鏡組與物鏡組的機械軸和光軸垂直；測量機構的外端可與被測件的一端套接；反射鏡組組件可與被測件的另一端套接；該已知距離的標準筒(被測件之一)用於置零。
所述的測量機構由接頭和用於讀取測量值的刻度圈組成，刻度圈套在接頭外徑上，該接頭內端可軸向移動地螺接在中間接筒的部分外端面上，接頭的外端可與被測件的一端套接。
所述的信號發生器由依次安裝在筒狀殼體內的光源、集光鏡和光信號板組成。
所述的光信號板為局部區域透光的不透明板材；或為鍍鉻的不透明玻璃板，該玻璃板表面刻劃有透光的線條；或為表面劃有黑線的透明玻璃。
所述的分光鏡組為一稜鏡或半透半反的平面鏡。
使用本發明的顯微鏡機械筒長測量裝置的測量方法包括步驟1首先標定「零位」，也就是誤差為「0」時的讀數位置。
確定「0」位的方法為首先將物鏡組與反射鏡組置於已知距離的標準筒的兩端，並設置起始讀數值(一般為「0」)，然後以此標準距離為基準來與待測量機械筒長進行比較。
步驟2測量待測機械筒長的誤差值。
(1)先將顯微鏡機械筒長測量裝置中測量機構的接頭插入到待測顯微鏡的目鏡筒中；(2)將反射鏡組組件的安裝接頭旋入待測顯微鏡的轉換器的螺孔，並置於光路中；(3)開啟照明器的光源，也就是打開光源的供電源的開關使光源點亮。
(4)通過目鏡組觀察測量光信號，若不清晰時，則來迴轉動測量機構的接頭，直到找到清晰像為止，在操作過程中，操作者一隻手握住信號發生器外殼，另一隻手轉動測量機構的接頭，所以，主光學系統相對於待測顯微鏡只是沿光軸方向作直線移動，而不轉動。
(5)按步驟(4)找到清晰像後，即讀取測量機構的刻度圈與中間接筒上的測量線的對應數值，也就是所測量出的待測機械筒長的誤差值ΔL。
步驟3計算出待測機械筒長L』＝標準筒長L+誤差值ΔL。
本發明由主光學系統、測量機構和反射鏡組組成，並採用自準成像原理，即由主光學系統自身來產生用於測量的光信號，通過旋轉測量機構使主光學系統與反射系統的軸向間隔達到規定值，則測量這個沿軸向的移動量就等於測量出被測間隔與規定間隔之差值，可以方便、準確地測量各類生物顯微鏡的機械筒長的誤差值，精度可達到±0.05mm。本發明還從機械結構上進行改進，讀數機構可設置在測量物鏡組前端與被測顯微鏡的目鏡筒相接觸的轉動套上，這樣的設計不僅減小了反射鏡的體積，有利於解決測量各類顯微鏡機械筒長的通用性問題，尤其適合於測量無限遠物鏡管鏡組的機械筒長。
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明的分解圖；圖3為本發明反射鏡組組件的分解圖；圖4為本發明的在顯微鏡上的應用圖；圖5為本發明的實施圖。
具體實施例方式
如圖1、2所示，本發明主要由主光學系統1、中間接筒3、測量機構2、物鏡組組件4、反射鏡組組件5和一已知距離的標準筒15組成。
所述的主光學系統1由目鏡組組件11、分光鏡組組件12和信號發生器13構成。所述的分光鏡組組件12由呈T字形的筒狀殼體121和安裝在筒狀殼體121中部的分光鏡組122構成，該T字形的筒狀殼體121具有兩個對稱設置的接口123、124和一個與上述兩個接口123、124軸線基本垂直的第三接口125，其中分光鏡組122為一稜鏡或半透半反的平面鏡；所述的目鏡組組件11由筒狀殼體111和安裝在該筒狀殼體111內的目鏡組112組成，筒狀殼體111內端外表面設有外螺紋，該外螺紋可螺合入T字形的筒狀殼體121的接口123內；中間接筒3的左端與筒狀殼體121的另一個接口124相接，測量機構2套置在中間接筒3與物鏡組組件4相螺合的一端，該物鏡組組件4由安裝在筒狀殼體41內的物鏡組42組成，並置於中間接筒3和測量機構2中，且目鏡組組件11與中間接筒3、測量機構2和物鏡組42位於同一軸線上；信號發生器13套置在第三接口125中，且信號發生器13的機械軸與目鏡組112與物鏡組42的機械軸和光軸垂直；所述的信號發生器13由筒狀殼體134和依次安裝在該筒狀殼體134內的光源131、集光鏡132和光信號板133組成，光源131可以由電池6供電，其中光信號板133一般由局部區域透光的不透明板材(如金屬和塑料板等)製成，如採用鍍鉻的不透明玻璃板，該玻璃板表面刻劃有透光的線條，或採用表面劃有黑線的透明玻璃製作。
所述的測量機構2由接頭21和用於讀取測量值的刻度圈22組成。刻度圈22套在接頭21外徑上，刻度圈22上有一個小螺孔，用一粒螺釘通過此小螺孔可止緊在接頭21上(鬆開此螺釘後刻度圈22可以自由轉動)；刻度圈22的一側為圓錐面，其上沿圓周均勻刻劃(即等分刻劃)有若干條線(比如40條)和標註相應數字(如「0」、「1」、「2」等)。中間接筒3上沿軸向也刻劃了一條細直線，用於瞄準刻度圈22上的刻線以實現測量值的讀取；接頭21的內端有內螺紋可螺合在中間接筒3的外螺紋上並可沿軸向移動，接頭21的外端可與被測件，如待測機械筒17或標準筒15(如圖4所示)套接。
如圖3所示，所述的反射鏡組組件5由筒狀殼體51、固定座52和反射鏡組53構成，固定座52的一端外表面設有外螺紋，該外螺紋可螺合入筒狀殼體51一端的內螺紋，反射鏡組53安放在固定座52內，並被夾持在筒狀殼體51和固定座52之間。筒狀殼體51的另一端外表面設有外螺紋54，該外螺紋54可與被測件螺接。反射鏡組53可以白玻璃或金屬材料等製成。
本發明所測量的生物顯微鏡的機械筒長是指從轉換器的物鏡安裝基面到目鏡安裝基面之間沿光軸方向的等效空氣距離。
本發明的基本原理是這樣的通過光學和結構設計，使主光學系統1和反射鏡組組件5在某一規定軸向間隔時，才能讓使用者通過目鏡看到清晰的光信號像，反之，如果圖像不清楚，則這兩組之間的距離就不是上述的規定值，可以通過旋轉測量機構2使主光學系統1與反射鏡組組件5的軸向間隔重新達到規定值，則測量這個沿軸向的移動量就等於測量出被測間隔與規定間隔之差值。
為了實現通用性和實用性，本發明在測量待測機械筒長時充分考慮到以下三種情況1、顯微鏡物鏡光路中只有折光稜鏡(或反射鏡)和空氣；2、顯微鏡物鏡光路中除了有折光稜鏡和空氣外還有透鏡(一般是一倍拉長的正負透鏡組和場鏡等)；3、無限遠物鏡的管鏡組(含有稜鏡、空氣和管鏡)。
本發明將測量物鏡的中間像面位置與反射系統的1X共軛面均設置於顯微鏡的實像面理論位置，該設置方式適用於上述的三種情形，並且以此來解決通用測量的問題。對於只含有空氣和轉向稜鏡的被測量對象，也可以將測量機構2設置於反射鏡組組件5中，其原理也是用螺紋結構通過旋轉使反射鏡組組件5與主光學系統1的間隔發生變化實現調焦和測量。
本發明的測量過程如下如圖2所示，光源131經集光鏡132聚光後照亮光信號板133通過分光鏡組122、物鏡組42和反射鏡組53後，使用者通過目鏡組112可觀察到光信號的像(可以是十字亮線)。當使用者發現圖像不清晰時，則轉動接頭21直到清晰為止。
如圖4所示，採用相對測量的方法，由本發明讀出誤差值。
步驟1首先標定「零位」，也就是誤差為「0」時的讀數位置。
確定「0」位的方法為首先將物鏡組42與反射鏡組53置於已知距離的標準筒15的兩端(比如需要測量的筒長L為160mm時，標準筒15的長度L即為160mm)，並設置起始讀數值(一般為「0」)，然後以此標準距離為基準來與待測量機械筒長17進行比較。
如圖5所示，測量待測機械筒長的誤差值的操作步驟2如下(1)先將本裝置接頭21插入到待測顯微鏡18的目鏡筒中；(2)將反射鏡組組件5的安裝接頭54旋入待測顯微鏡18的轉換器20的螺孔，並置於光路中；(3)開啟照明器的光源131，也就是打開光源的供電源6的開關使光源131點亮。
(4)通過目鏡組112觀察測量光信號，若不清晰時，則來迴轉動接頭21，直到找到清晰像為止，在操作過程中，操作者一隻手握住信號發生器13外殼，另一隻手轉動測量機構2的接頭21，所以，主光學系統1相對於待測顯微鏡18隻是沿光軸方向作直線移動，而不轉動。
(5)按步驟(4)找到清晰像後，即讀取測量機構2的刻度圈22與中間接筒3上的測量線的對應數值，也就是所測量出的待測機械筒17誤差值ΔL。
步驟3計算出待測機械筒長L』＝標準筒長L+誤差值ΔL
權利要求
1.一種顯微鏡機械筒長測量裝置，其特徵在於由主光學系統、中間接筒、測量機構、物鏡組組件、反射鏡組組件和已知距離的標準筒組成；所述的主光學系統由目鏡組組件、分光鏡組組件和信號發生器構成，其中分光鏡組組件由呈T字形的筒狀殼體和安裝在筒狀殼體中的分光鏡組構成，該T字形的筒狀殼體具有兩個對稱設置的接口和一個基本與上述兩個對稱接口軸線基本垂直的第三接口；目鏡組組件內端套置在兩對稱接口中的一個接口內，中間接筒的左端與筒狀殼體的另一個接口相接，測量機構套置在中間接筒與物鏡組組件相連接的一端，且目鏡組與和物鏡組位於同一軸線上；信號發生器套置在第三接口中，且信號發生器的機械軸與目鏡組與物鏡組的機械軸和光軸垂直；測量機構的外端可與被測件的一端套接；反射鏡組組件可與被測件的另一端套接；該已知距離的標準筒(被測件之一)用於置零。
2.根據權利要求1所述的顯微鏡機械筒長測量裝置，其特徵在於所述的測量機構由接頭和用於讀取測量值的刻度圈組成，刻度圈套在接頭外徑上，該接頭內端可軸向移動地螺接在中間接筒的部分外端面上，接頭的外端可與被測件的一端套接。
3.根據權利要求1、2所述的顯微鏡機械筒長測量裝置，其特徵在於所述的信號發生器由依次安裝在筒狀殼體內的光源、集光鏡和光信號板組成。
4.根據權利要求3所述的顯微鏡機械筒長測量裝置，其特徵在於所述的光信號板為局部區域透光的不透明板材。
5.根據權利要求4所述的顯微鏡機械筒長測量裝置，其特徵在於所述的光信號板為鍍鉻的不透明玻璃板，該玻璃板表面刻劃有透光的線條。
6.根據權利要求3所述的顯微鏡機械筒長測量裝置，其特徵在於所述的光信號板為表面劃有黑線的透明玻璃。
7.根據權利要求1所述的顯微鏡機械筒長測量裝置，其特徵在於所述的分光鏡組為一稜鏡或半透半反的平面鏡。
8.使用權利要求1所述的顯微鏡機械筒長測量裝置的測量方法，包括以下步驟步驟1首先標定「零位」，也就是誤差為「0」時的讀數位置。確定「0」位的方法為首先將物鏡組與反射鏡組置於已知距離的標準筒的兩端，並設置起始讀數值(一般為「0」)，然後以此標準距離為基準來與待測量機械筒長進行比較。步驟2測量待測機械筒長的誤差值。(1)先將顯微鏡機械筒長測量裝置中測量機構的接頭插入到待測顯微鏡的目鏡筒中；(2)將反射鏡組組件的安裝接頭旋入待測顯微鏡的轉換器的螺孔，並置於光路中；(3)開啟照明器的光源，也就是打開光源的供電源的開關使光源點亮。(4)通過目鏡組觀察測量光信號，若不清晰時，則來迴轉動測量機構的接頭，直到找到清晰像為止，在操作過程中，操作者一隻手握住信號發生器外殼，另一隻手轉動測量機構的接頭，所以，主光學系統相對於待測顯微鏡只是沿光軸方向作直線移動，而不轉動。(5)按步驟(4)找到清晰像後，即讀取測量機構的刻度圈與中間接筒上的測量線的對應數值，也就是所測量出的待測機械筒長的誤差值ΔL。步驟3計算出待測機械筒長L』＝標準筒長L+誤差值ΔL。
全文摘要
本發明公開了一種主要由主光學系統、測量機構、中間接筒、物鏡組組件和反射鏡組組件組成的顯微鏡機械筒長測量裝置和測量方法，所述的主光學系統由目鏡組組件、分光鏡組組件和信號發生器構成，該分光鏡組組件由呈T字形的筒狀殼體和安裝在筒狀殼體中部的分光鏡組構成，該T字形的筒狀殼體分別連接目鏡組組件、中間接筒和信號發生器，信號發生器的軸線與目鏡組和物鏡組的軸線垂直，本發明通過旋轉測量機構使主光學系統與反射系統的軸向間隔達到規定值，則測量這個沿軸向的移動量就等於測量出被測間隔與規定間隔之差值，待測顯微鏡機械筒長即為標準筒長+差值，可以方便、準確地測量各類生物顯微鏡的機械筒的筒長，精度可達到±0.05mm。
文檔編號G02B21/00GK1506653SQ0214848
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月6日 優先權日2002年12月6日
發明者楊澤聲 申請人:麥克奧迪實業集團有限公司