CN102183838B - 大视场显微镜成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大视场显微镜成像装置，包括主物镜1，辅助物镜2，转像反射镜组3，分光镜4，第一球面反射镜5，第二球面反射镜6，大目镜7；观察时，被观察物通过主物镜将观察物的光线接收并放大成像，经辅助物镜对像进一步放大，形成一个放大的倒立实像，再通过转像反射镜组得到一个放大的正立像；像经分光镜后形成两个像B和C分别到达第一球面反射镜和第二球面反射镜的外反射表面上，这两个像经第一、第二球面反射镜反射，通过分光镜、经大目镜再次放大将两个像E、F传送到观察者的双眼。本装置具有大出瞳直径、大出瞳距离和超大的像方视场直径，有多种倍率的物镜选择，出瞳瞳距能调，观察者能舒适地进行长时间操作。

Description

大视场显微镜成像装置

一、技术领域

本发明是一种大视场显微镜成像装置，观察者可看到通过该装置而产生的一个放大的、双目的立体的图像。特别适用于实体的放大观察。

二、背景技术

由于传统的双目生物显微镜和体视显微镜的像方视场直径通常只有Φ22mm，光学系统的出瞳直径一般只有几毫米，而且出瞳距小于30mm，这就要求观察者将双眼贴于两个目镜端面，并让眼瞳对准出瞳才能清晰观察，只要双眼稍有转动就无法对准显微镜的出瞳从而出现视场遮掩的现象，不能进行正常观察，这种观察姿势让观察者非常容易感到疲劳。另一方面，由于传统显微镜的视场直径较小，观察视野范围十分有限，在同一时间只能观察到一个小的区域，当要观察一个较大的样品时需要移动它才能完整地看完，这就增加了操作上的困难，特别对一些精细电子行业来说要增加相应的设备来支持它，大大地增加了检测成本。

二、发明内容

本发明的目的是提供一种能克服传统双目生物显微镜和体视显微镜的上述使用缺陷的大视场显微镜成像装置，观察者可看到通过该装置观察物体放大成像的过程，尤其是观察双目和立体物体的成像产生过程。

本发明的大视场显微镜成像装置，包括主物镜，辅助物镜，转像反射镜组，分光镜，第一球面反射镜，第二球面反射镜，大目镜，其特征是辅助物镜位于主物镜的正上方20～30mm；转像反射镜组安装在辅助物镜的正上方，它与辅助物镜中心距离为75～80mm；分光镜位于反射镜组的正上方，与水平方向的夹角为30～40度，分光镜与反射镜组的中心距离为210～225mm；第一球面反射镜安装在分光镜的左方，第一球面反射镜与分光镜的中心距离为55～65mm，且第一球面反射镜与水平方向的夹角为68～75度；第二球面反射镜安装在分光镜的正上方，它与分光镜的中心距离为58～65mm，而且与水平方向的夹角为5～8度；大目镜位于分光镜的右边，它的中心位置处于第一球面反射镜的光轴上，与第一球面反射镜的中心距离为240mm。

本发明的大视场显微镜成像装置，所述的主物镜、辅助物镜所成的像的范围为136mm，像面的弯曲半径值为420～450mm，根据实际使用要求，设计有2×、4×、6×、8×、10×、15×多种倍率，而且各物镜间完全齐焦。

本发明所述的的转像反射镜组能将主物镜、辅助物镜所形成的倒立实像转换成正立的实像，以便于观察。为了减少像差的影响，转像反射镜组是用4块平面反射镜按普柔棱镜胶合方式构成，减少了棱镜入射面杂光及棱镜自身附加像差的影响，提高整个光学系统的成像质量，形成一个真实立体的画面。

本发明所述的分光镜对像的分束质量影响着整个系统的观察效果，分光镜采用平板光学玻璃一面镀全介质分光膜，将转像反射镜组成像光束分成两束光，然后这两束光分别经第一球面反射镜和第二球面反射镜反射并穿过分光镜后通过大目镜观察，为了消除双像的现象，在分光镜的另一个面镀多层增透膜。

本发明所述的第一球面反射镜和第二球面反射镜是凹面镜，位于辅助物镜的像面位置，是整个光学系统的视场光栏，其直径大小决定了观察的视场范围。由于各物镜的像方视场按Φ136mm设计，故这两个球面反射镜的外直径也是Φ136mm。另一方面，因为物镜的视场较大，物镜所形成的像会有较大的场曲，为了使接收面与物镜场曲匹配，球面的曲率应与物镜场曲相适应，其取值范围为420～450mm，为了实现装置的出射光瞳能与观察者的眼瞳重合，从垂直方向往下看时，第一球面反射镜能绕垂直轴JK逆时针旋转，转动范围3～6度，第二球面反射镜能绕水平轴MN顺时针旋转，转动范围为0～6度。

本发明所述的大目镜的倍率达2倍，相当于一个前置放大系统，观察者通过它再次放大物镜、辅助物镜所成的一次像而观察到物体的成像，大目镜的物方距离由系统的结构决定，其焦距必须与物方距离相适应才能使观察舒适；大目镜水平方面的长度必须大于双目瞳距与物镜的出瞳直径之和才能满足出射光的要求，为了减小高度方向的尺寸，将大目镜设计成141×89mm的矩形，第一折射面为球面，球面半径值为220～240mm，第二折射面为平面。

使用本发明的大视场显微镜成像装置观察时，主物镜将观察物的光线接收并放大成像，经过辅助物镜对像进一步放大，形成一个放大的倒立实像，再通过转像反射镜组后得到一个放大的正立像；像经过分光镜后形成两个像分别到达第一球面反射镜和第二球面反射镜，这两个像分别经第一球面反射镜和第二球面反射镜反射，通过分光镜、大目镜将第一球面反射镜和第二球面反射镜反射的放大的图像传送到观察者的眼睛。

本发明本发明的大视场显微镜成像装置，具有大出瞳直径、大出瞳距离和超大的像方视场直径，提供多种倍率的物镜进行选择，装置出瞳瞳距能调，减少了观察者长时间观察的眼部疲劳和身体不适，提高了观察者对观察物的判断能力。

三、附图说明

图1是本发明大视场显微镜成像装置的成像光学示意图；

图2是大视场显微镜成像装置双目光路示意图。

图中1是主物镜，2是辅助物镜，3是转像反射镜组，4是分光镜，5是第一球面反射镜，6是第二球面反射镜，7是大目镜。

四、具体实施方式

参见附图，本发明的大视场显微镜成像装置包括主物镜1，辅助物镜2，转像反射镜组3，分光镜4，第一球面反射镜5，第二球面反射镜6，大目镜7。辅助物镜2位于主物镜1的正上方20～30mm；转像反射镜组3安装在辅助物镜的正上方，它与辅助物镜中心距离为75～80mm；分光镜4位于反射镜组3的正上方，与水平方向的夹角为30～40度，分光镜4与反射镜组3的中心距离为210～225mm；第一球面反射镜5安装在分光镜4的左方，第一球面反射镜5与分光镜4的中心距离为55～65mm，且第一球面反射镜5与水平方向的夹角为68～75度；第二球面反射镜6安装在分光镜4的正上方，它与分光镜4的中心距离为58～65mm，而且与水平方向的夹角为5～8度；目镜7位于分光镜4的右边，它的中心位置处于第一球面反射镜5的光轴上，与第一球面反射镜5的中心距离为240mm。

观察时，被观察物A通过主物镜1将观察物A的光线接收并放大成像，经过辅助物镜2对像进一步放大，形成一个放大的倒立实像，再通过转像反射镜组3后得到一个放大的正立像；像经过分光镜4后形成两个像B和C分别到达第一球面反射镜5和第二球面反射镜6的外反射表面上，这两个像经第一球面反射镜5和第二球面反射镜6反射，通过分光镜4、经大目镜7再次放大将两个像E、F传送到观察者的双眼。

图2是图1中大目镜7水平方向的剖面图，从上往下看，当第一球面反射镜5绕图1中的垂直轴JK逆时针方向转动一小角度后，B经第一球面反射镜5反射后的光轴不再是BD，而是BF；从右往左看，当第二球面反射镜6绕图1中的水平轴MN顺时针方向转动一小角度后，C经第二球面反射镜反射后的光轴不再是CD，而是CE。通过将第一球面反射镜5、第二球面反射镜6转动一小角度后，观察物A的成像光束变为与水平方向有一夹角a的两束光BF和CE，这两束光分别进入观察者的左右眼，即形成了双目观察。

以下是按上述实施方式得到的大视场显微镜成像装置的基本参数：

物镜倍率	2×	4×	6×	8×	10×	15×
							工作距离(mm)	212	100	83	59	47	50
物方视场直径(mm)	68	34	22.7	17	13.6	9.1

Claims (1)

1.一种大视场显微镜成像装置，包括主物镜(1)，辅助物镜(2)，转像反射镜组(3)，分光镜(4)，第一球面反射镜(5)，第二球面反射镜(6)，大目镜(7)；其特征在于辅助物镜(2)位于主物镜(1)的正上方20～30mm；转像反射镜组(3)安装在辅助物镜的正上方，它与辅助物镜中心距离为75～80mm；分光镜(4)位于反射镜组(3)的正上方，与水平方向的夹角为30～40度，分光镜(4)与反射镜组(3)的中心距离为210～225mm；第一球面反射镜(5)安装在分光镜(4)的左方，第一球面反射镜(5)与分光镜(4)的中心距离为55～65mm，且第一球面反射镜(5)与水平方向的夹角为68～75度；第二球面反射镜(6)安装在分光镜(4)的正上方，它与分光镜(4)的中心距离为58～65mm，而且与水平方向的夹角为5～8度；目镜(7)位于分光镜(4)的右边，它的中心位置处于第一球面反射镜(5)的光轴上，与第一球面反射镜(5)的中心距离为240mm；所述的主物镜(1)、辅助物镜(2)所成的像的范围为136mm，像面的弯曲半径值为420～450mm；所述的第一球面反射镜(5)和第二球面反射镜(6)的外径为136mm，反射球面的球面半径值为420～450mm；从垂直方向往下看，第一球面反射镜(5)能绕垂直轴JK逆时针旋转，转动范围3～6度，第二球面反射镜(6)能绕水平轴MN顺时针旋转，转动范围为0～6度；所述的大目镜(7)的外形为一个141×89mm的矩形，第一折射面为球面，球面半径值为220～240mm，第二折射面为平面。

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