CN107966274B - 一种高倍物镜色差的定量检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高倍物镜色差的定量检测装置和检测方法，装置包括依次设置的红绿蓝三色光源、可升降调节载物台、标靶和观察筒，标靶设置在可升降调节载物台上，观察筒远离标靶的一端设置有摄像头，观察筒靠近标靶的一端设置有物镜安装结构，观察筒内设置有可沿观察筒轴向移动的观察镜，观察筒的侧面设置有与观察镜连接的观察镜移动装置，观察镜移动装置上设置有移动距离测量部件，当观察镜位于零位时，摄像头位于观察镜的焦面上，本发明通过物像转化的方式扩大测量行程，获得不同色光间焦点的差距，即色差；降低测量分度要求；成本低，测量精度高。

Description

一种高倍物镜色差的定量检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及一种物镜色差的检测方法，尤其是涉及一种高倍物镜色差的定量检测装置和检测方法。

背景技术

显微镜物镜作为一种消色差系统，如果以色差大小进行分类，有消色差物镜、半复消色差物镜、复消色差物镜三种类型。目前判定物镜色差的方式以人眼判别为主。通过目视成像定性判定物镜色差。

根据ISO 19012-2标准《显微镜-显微镜物镜2色差》的定义，物镜的色差类型判定如下：

(1)消色差：红蓝光焦点距离的绝对值小于物镜2倍焦深；

(2)半复消色差：红绿光焦点距离与蓝绿光焦点距离的差值小于2.5倍焦深；

(3)复消色差：红绿光焦点距离与蓝绿光焦点距离的差值小于1倍焦深；

其中用于判定色差的三色光波长分别为：参考光绿光(546.07nm)、蓝光(479.99nm)、红光(643.85nm)。

根据上述的标准，如果需要判定物镜的色差类型就需要对物镜色差进行定量检测。而高倍物镜的焦深为0.2u，考虑到0.2u的测量范围，需要采用纳米平台来进行高精度测量，而纳米平台成本昂贵，且对操作环境包括防震要求较高，这种测量对误差控制的要求很高，容易影响判断结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、精度高且结果稳定的高倍物镜色差的定量检测装置和检测方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高倍物镜色差的定量检测装置，该装置包括依次设置的红绿蓝三色光源、可升降调节载物台、标靶和观察筒，所述的标靶设置在所述的可升降调节载物台上，所述的观察筒远离所述的标靶的一端设置有摄像头，所述的观察筒靠近所述的标靶的一端设置有物镜安装结构，所述的观察筒内设置有可沿所述的观察筒轴向移动的观察镜，所述的观察筒的侧面设置有与所述的观察镜连接的观察镜移动装置，所述的观察镜移动装置上设置有移动距离测量部件，当所述的观察镜位于零位时，摄像头位于所述的观察镜的焦面上。

所述的三色光源中绿色光源的波长为546.07nm，蓝色光源的波长为479.99nm，红色光源的波长为643.85nm。

所述的标靶为边上不透光，中间设置有透光的小孔靶像或则十字线靶像的观察片。

所述的观察镜移动装置是微距调节部件。

使用上述检测装置定量检测高倍物镜色差的方法，具体步骤如下：

1)将待检测物镜安装在物镜安装结构上，将观察镜置于零位，将当前测量部件位置记为X_GREEN；

2)将光源调节为绿色光源，调节载物台，使得标靶到达在摄像头的成像最清晰位置；

3)将光源更换为蓝色光源，调节观察镜移动装置上下移动观察镜，使得蓝光下标靶在摄像头成像达到最清晰，通过移动距离测量部件记录当前的位置，记为X_BLUE；

4)再将光源更换为红色光源，调节观察镜移动装置上下移动观察镜，使得红光下标靶在摄像头成像达到最清晰，通过移动距离测量部件记录当前的位置，记为X_RED；

5)计算(X_RED-X_BLUE)、(X_RED-X_GREEN)和(X_BLUE-X_GREEN)的绝对值，并除以整个检测装置的成像倍率的平方，得到物镜的色差值。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过物像转化的方式扩大测量行程，降低测量分度要求；采用不同的R，G，B光源分别照射标靶，采用调节移动观察镜进行像方距离测量的方式获得不同波长照明下的像距，由于轴向距离以放大率的平方倍率放大，根据光路成像倍率的大小，即可计算获得物距大小，从而获得不同色光间焦点的差距，即色差；根据相关的技术标准，如ISO19012-2的标准，即可判定待测物镜的色差属性。本发明不仅成本低，还可以降低测量分度要求(比如100x的物镜，最小测量值要求可以扩大10000倍，从纳米级到微米级)，有效的减少测量精度误差，提高准确度；采用微距调节部件可以精确测量轴向的距离变化，提高测量精度。

附图说明

图1为本发明检测装置的结构示意图；

图2为本发明检测装置与原始千分尺测量的红绿色差对照图；

图3为本发明检测装置与原始千分尺测量的蓝绿色差对照图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例：如图1所示，一种高倍物镜色差的定量检测装置，该装置包括依次设置的红绿蓝三色光源1、可升降调节载物台2、标靶3和观察筒4，标靶3设置在可升降调节载物台2上，三色光源1中绿色光源的波长为546.07nm，蓝色光源的波长为479.99nm，红色光源的波长为643.85nm，标靶3为边上不透光，中间设置有透光的十字线靶像的观察片(或为小孔靶像的观察片)，观察筒4远离标靶3的一端设置有摄像头5，观察筒4靠近标靶3的一端设置有物镜安装结构6，观察筒4内设置有可沿观察筒4轴向移动的观察镜7，观察筒4的侧面设置有与观察镜7连接的观察镜移动装置8，观察镜移动装置8是微距调节部件，其设置有移动距离测量部件，当观察镜7位于零位时，摄像头5位于观察镜7的焦面上。

定量检测高倍物镜色差的具体方法如下：

1)将待检测物镜100安装在物镜安装结构6上，将观察镜7置于零位，将当前测量部件位置记为X_GREEN；

2)将光源1调节为绿色光源，调节载物台2，使得标靶3到达在摄像头5的成像最清晰位置；

3)将光源1更换为蓝色光源，调节观察镜移动装置8上下移动观察镜7，使得蓝光下标靶3在摄像头5成像达到最清晰，通过移动距离测量部件记录当前的位置，记为X_BLUE；

4)再将光源1更换为红色光源，调节观察镜移动装置8上下移动观察镜7，使得红光下标靶3在摄像头成像达到最清晰，通过移动距离测量部件记录当前的位置，记为X_RED；

5)计算(X_RED-X_BLUE)、(X_RED-X_GREEN)和(X_BLUE-X_GREEN)的绝对值，即得到了Z轴方向的三种色差的像方距离，然后利用以下公式：

将(X_RED-X_BLUE)、(X_RED-X_GREEN)和(X_BLUE-X_GREEN)的绝对值分别除以整个检测装置的成像倍率的平方，即可得到物镜的色差值，式中，h为像方距离，Z为物方距离即实际色差，β为检测装置的成像倍率。

取5个物镜进行检测对比：本发明检测结果和利用千分尺直接测量的结果如图2和图3所示，其中色差的单位为毫米。从图中可以看出，本发明方法测试的结果更加稳定，且精度更高。

Claims (5)

1.一种高倍物镜色差的定量检测装置，其特征在于该装置包括依次设置的红绿蓝三色光源、可升降调节载物台、标靶和观察筒，所述的标靶设置在所述的可升降调节载物台上，所述的观察筒远离所述的标靶的一端设置有摄像头，所述的观察筒靠近所述的标靶的一端设置有物镜安装结构，所述的观察筒内设置有可沿所述的观察筒轴向移动的观察镜，所述的观察筒的侧面设置有与所述的观察镜连接的观察镜移动装置，所述的观察镜移动装置上设置有移动距离测量部件，当所述的观察镜位于零位时，摄像头位于所述的观察镜的焦面上。

2.如权利要求1所述的一种高倍物镜色差的定量检测装置，其特征在于所述的三色光源中绿色光源的波长为546.07nm，蓝色光源的波长为479.99nm，红色光源的波长为643.85nm。

3.如权利要求1所述的一种高倍物镜色差的定量检测装置，其特征在于所述的标靶为边上不透光，中间设置有透光的小孔靶像或则十字线靶像的观察片。

4.如权利要求1所述的一种高倍物镜色差的定量检测装置，其特征在于所述的观察镜移动装置是微距调节部件。

5.使用权利要求1检测装置定量检测高倍物镜色差的方法，其特征在于具体步骤如下：

1)将待检测物镜安装在物镜安装结构上，将观察镜置于零位，将当前测量部件位置记为X_GREEN；

2)将光源调节为绿色光源，调节载物台，使得标靶到达在摄像头的成像最清晰位置；

3)将光源更换为蓝色光源，调节观察镜移动装置上下移动观察镜，使得蓝光下标靶在摄像头成像达到最清晰，通过移动距离测量部件记录当前的位置，记为X_BLUE；

4)再将光源更换为红色光源，调节观察镜移动装置上下移动观察镜，使得红光下标靶在摄像头成像达到最清晰，通过移动距离测量部件记录当前的位置，记为X_RED；

5)计算(X_RED-X_BLUE)、(X_RED-X_GREEN)和(X_BLUE-X_GREEN)的绝对值，并除以整个检测装置的成像倍率的平方，得到物镜的色差值。

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