CN1084654A - 测量具有显微成象光路的光学仪器曝光时间的方法和装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明方法，一配置在测量光路(M)上的具 有多个分立测量光阑(2，3)的测量光阑板(4)以及一 配置在入射光路(E)上位于标线板(7)附近的具有多 个分立遮蔽图形(12，13)的遮蔽板(11)同步运行，因 而在测量光路(M)上的测量光阑(2或3)经入射光路 (E)借助配属的遮蔽图形(12或13)和具有测量光阑 (2，3)轮廓的标线板(7)，同时在观察光路(B)上的目 镜中间象面(19)上显示出。

Description

测量具有显微成象光路 的光学仪器曝光时间的方法和装置

本发明涉及一种测量具有显微成象光路、观察光路、测量光路和入射光路的光学仪器的曝光时间的方法及装置。

在测量显微摄影装置、显微镜室或光学测量装置的曝光时间的大多数情况是，中间象光线被分配给观察光路和测量光路。此外只取视场的一定的截面用于测量。已知的曝光测量方法或装置分为3个系统组；它们分别在图1-3中示出。

在图1中示出了一成象光路A和在其延伸线上的测量光路M，在测量光路上有一预定中心的固定的测量光阑40。由偏转棱镜41分出一观察光路B，观察光路在所画的位置上有一目镜-中间象面19。测量光阑40在一个与面19共轭的面上。在19处有一经精确校准的标线板，该标线板在中间象上标定了测量光阑图象的位置。在简单的与显微镜配套的照相机上采用了这种已知的工作原理。其缺点在于，只能采用固定的测量光阑。另外在标本的阴影处看不到标线板42的标线图象。尽管根据该已知的入射原理也可以采用多个测量光阑，但选用的测量光阑在目镜观测中不能显示出来。

图2示出了另外一种已知的方案，根据此方案，一个位置可变和尺寸可变的测量光阑43通过光源L、翻转镜44、具有部分透明面39的棱镜系统P和三棱镜T的反射，射到目镜-中同象面19上。这种已知的配置显示出了一种细节一测量光阑瞬间状态的形式和位置。例如在后反射镜一双筒式中已实现了这种工作原理。附加摄影机的位置可变的测量光阑或光学测量计的尺寸可变的测量光阑可以被后反射。这种配置的缺点特别在于，光学和机械部分耗费过大，并且存在杂光以导致不需要的照明和反射，这是因为最多仅有25％的后反射光被利用。它的另一个缺点是，在光阑处的标本被后反射类照亮并因此仅能进行有选择的显示或测量。

在第3个已知的入射系统中，同样也有一个位于测量光路M上的测量光阑40和一个具有部分透明面39的棱镜系统P，测量光阑40的轮廓通过入射光路E被入射到目镜-中间象19上。具有测量光阑轮廓的影子位于与19共轭的面45上。在市场上销售的用于格式化显示的光学显微装置已采用了这种在图3所示的配置。尽管根据此原理也可以考虑采用同步连续调整的测量光阑和入射光阑，但在入射光路E上的入射光阑必须对测量光阑的移动及其形变和量变进行精确的再调节，这就意味着需要机械部分的高耗费。出于对现实的费用和制作工艺的考虑，这是不可能实现的。这种已知的第3个入射原理的另外一个缺点是，很难实现可调的测量光阑及其互补的轮廓。

所以本发明的任务是，消除已知的方法或装置的缺点，并提出一种入射方法和入射系统，在该方法和系统中在测量光路上选用的测量光阑的位置在观察光路上同时被明显地显示出。

本发明方法的特征是：一个配置在测量光路上的含有多个分立测量光阑的测量光阑板和一个配置在入射光路上位于标线板附近的含有多个分立遮蔽图形的遮蔽板以如下方式同步运行，位于测量光路上的测量光阑经入射光路借助所属的遮蔽图形和具有测量光阑的轮廓或轮廓部分的标线板，同时显示在观察光路上的目镜中同象面上。

本发明的装置的特征是：

(a)在测量光路上，在与物面共轭的中间象面上可移动地配置有一个测量光阑板，该测量光阑板至少要有两个不同尺寸的测量光阑，

(b)在入射光路上配备有一个光源、一个位于目镜中间象面共轭的面上的标线板和一个在标线板附近配置的可移动的，并至少含有两个与测量光阑互补的遮蔽图形的遮蔽板，

(c)入射光路的输入耦合及观察光路的输出耦合是通过一个在成象光路上配置的具有部分透明面的组合棱镜系统实现的。

采用上述方式的方法或装置解决了这项任务。在以下实施例中对进一步的优选设计进行了表述。附图对本发明的方法或装置做了进一步的描述。下述附图为：

图1-3是3种已知的曝光测量方法及其相应的装置；

图4是本发明的第1种实施方式的装置；

图5a和5b是视场中两个不同尺寸的测量光阑；

图6是具有轮廓部分的图象的标线象；

图7是测量光阑板；

图8a和8b是测量光路上的测量光阑板的两种不同的有效位置；

图9是遮蔽板；

图10a和图10b是入射光路上遮蔽板的不同作用位置；

图11a是具有3个矩形光阑的测量光阑盘；

图11b是在测量光路上处于作用位置的两个相互部分重叠的测量光阑盘；

图11c是所构成的新的测量光阑形状。

图4为本发明装置的示意图，其中采纳了图3的各分光路。成象光路A从一物面O开始沿整个系统的垂直的光轴方向伸展，直至在图中未示出的光学测量装置。图中的M表示相应的测量光路。棱镜系统P含有一个部分透明的面39，在该面射出观察光路B。19表示物镜中间象面。由光源L发出入射光路E。在与19和物面O的共轭的面上，在入射光路E上有一标线板7，并且在紧挨标线板处有一遮档板11，该遮蔽板用一电机15和一所属的旋转轴14移动支撑。在测量光路M上，同样在一个与19共轭的面上有一测量光阑板4，该板被一电机6和一旋转轴5移动支撑。入射光路E在棱镜系统P范围内的过程如下，它穿透部分透明面39，并从此开始与观察光路重合。同步装置16通过线路18或17与电机6或电机15相连接。

在结构为不透明片形式的测量光阑板4上，如图7所示，有两个正方形的孔，这两个孔起着大测量光阑3或小测量光阑2的作用。图7中交会点5表示测量光阑板4的旋转轴的轨迹。环形箭头表示，板4可以由电机驱动围绕旋转轴5旋转。

图8a和图8b示出测量光阑板4的两个基本位置。在图8a中，小测量光阑2位于有效位置，也就是说，位于测量光路M范围内。图8b示出，围绕旋转轴5旋转180°后的处于有效位置的大测量光阑3。测量光阑2或3的轮廓或轮廓部分被反向投射到标线板7上。该轮廓可以由引线、虚线或点构成。但也可以仅把四方形的顶点作为轮廓部分反向投射到标线板7上。在标线板7上的轮廓是透明的，因而在把轮廓入射到观察光路B的目镜中间像上时，将得到该轮廓相应的明象。图6示出了这种标线图象8。它由标示一个小方形的4个亮十字10和由中心对称的标示一个大方形的4个亮十字9构成。因此供选择的测量光阑2或3的连续轮廓或非连续轮廓部分作为观察光路B上的显微物象上的亮标志，观察者是可以识别出的。

为了使标线板7上的整个标志信息不是同时地提供给观察者，在标线板7的邻近处，与标线板平行配置一旋转移动的遮蔽板11。

图9示出，该遮蔽板11由不透明的材料构成，具有第一方形遮蔽图12和第二小方形遮蔽图形系统13。14表示遮蔽板11的旋转轴的交会点；环形的双箭头表示遮蔽板11可以旋转180°。

图10a为遮蔽图形12在作用位置时的遮蔽板11的定位。这意味着，该遮蔽图形在入射光路E的范围内。由光源L开始的入射光路E，除在方形遮蔽图12范围内的部分可以穿过，其它部分将被遮蔽板11遮档。入射光路E接着到达标线板7并恰好获得轮廓部分10，而在标线板上已有的轮廓部分9继续被遮蔽板11“遮蔽”，也就是说，观察者是看不到的。

在遮蔽板围绕旋转轴14旋转后，4个遮蔽图形13处于作用位置，其中它们是与入射光路E的轨迹中心对称配置的。4个遮蔽图形给出了标线板7的轮廓部分9并且其周围视场是空的，因而在接通光源L时在目镜中间象19上可以看到作为亮十字的轮廓部分9。

由于测量光阑板4和位于标线板7附近的遮蔽板11是同步运行的，因而也可以附加对在测量光路M上正好选用的测量光阑2或3同时在观察光路B显示相应的测量光阑轮廓。这一点可以采取已知的方式通过与电机6或15有效连接的同步装置16实现。

图11a-11c示出了上述发明的第二种实施方式。图11a示出一测量光阑盘20，该测量光阑盘由不透明的材料构成并被围绕旋转轴25旋转支撑。在其外缘范围配置有光阑22-24，如图所示，这些光阑为矩形结构。如果在这些缝隙形成的矩形光阑的纵向侧画一条垂直中线，则这些中线通过圆盘中点，该中心点与旋转轴25的交会点重合。

图11b示出两个与图11a示出的圆盘相同的圆盘20、21，这两个圆盘相互部分重叠并位于两个相互平行间距很小的平面上。旋转轴25和26的交会点，以及绘图平面上测量光路M的光轴的交会点，如图所示，构成一直角三角形的顶点，其中直角在测量光路M和交会点上。在这种几何状况时，位于作用位置的矩形光阑24和29相互垂直。可以看由，仅两个光阑的很小的中心方形重叠部分构成“组合”光阑开孔，该光阑开孔在图11c中用标号30表示。方形光阑34(图11c)是采用如下相应的方式实现的，测量光阑盘20的光阑23和测量光阑盘21的光阑28在测量光路M范围内重叠。其它所有在图11c中示出的光阑的几何图形可根据图11b通过所有各种调整可能性的相应的周期变换加以实现。

在图11b中示出的测量光阑20和21安装在图4中所画的测量光阑板4的位置。可以以相同的方式在入射光路E上安装一对遮蔽盘以替代遮蔽板，该对遮蔽盘就其配备的各矩形及在两个遮蔽盘上的配置应符合图11b所示的配置。该圆盘对配置的优点是，根据此原理可以构成不同位置、不同形状和不同尺寸的光阑或遮蔽图形，并可同步置于作用位置。根据上述建议的配置，测量光阑或遮蔽图形的几何图形对于圆盘的调节角度是不敏感的，因而结构简单并不过于严格。

本发明的另外一种设计是，对测量光阑或遮档板可以附有用于改变入射或待测量光的颜色或强度的滤色镜或灰色滤光镜。其中也可以例如把标线板7上的特定部分用颜色标出。

可以把本发明的装置或本发明的方法用于光学测量和曝光测量，测量时加入多个或全部的可显示的测量光阑组合形态的测量数据。

而且也可以例如采用对广泛的多功能标线图的遮蔽，实现标线图象和指示箭头的入射并且可以配备例如用于物镜转换时显示标尺标志(M标志)的入射的电机自动驱动。

光阑或遮蔽的几何图形的其它变化都在本发明的范围之内。

Claims (19)

1.用于测量光学仪器的曝光时间的方法，该光学仪器具有一显微镜成象光路、一观察光路、一测量光路和一入射光路，其特征在于：一个配置在测量光路(M)上的含有多个分立测量光阑(2，3)的测量光阑板(4)和一个配置在入射光路(E)上位于标线板(7)附近的含有多个分立遮蔽图形(12，13)的遮蔽板(11)以如下方式同步运行，位于测量光路(M)上的测量光阑(2)或(3)经入射光路(E)借助所属的遮蔽图形(12或13)和具有测量光阑(2，3)的轮廓或轮廓部分的标线板(7)，同时显示在观察光路(B)上的目镜中间象面(19)上。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：采用一同步装置(16)对测量光阑板(4)和遮蔽板(11)的同步运行进行控制，该同步装置与电机(6或15)有效连接，电机通过旋转轴(5或14)实现板(4或11)的运行。

3.按权利要求1和2中之一所述的方法，其特征在于：为了改变测量光路(M)上的测量光阑的位置和/或改变测量光阑的大小及位于入射光路(E)上的相类似的位置和/或尺寸可变的遮蔽图形，可移动地配置有一个含有多个光阑(22-24；27-29)的测量光阑盘的相互部分重叠对及一个含有多个类似的遮蔽图形的遮蔽盘的相似的对，通过在第一个测量光阑盘(20)上配置的光阑(22或23或24)与在第二个测量光阑盘(21)上配置的光阑(27或28或29)在测量光路(M)范围内的几何重叠，可以对所产生的测量光阑(30-38)进行调整，此测量光阑与以相同的方式通过一个在第一遮蔽盘上配置的遮蔽图形与在第二个遮蔽盘上配置的遮蔽图形在入射光路(E)范围内的几何重叠而产生的遮蔽图形相符。

4.按上述权利要求中最少一项所述的方法，其特征在于：附着在标线板上的测量光阑(2，3)的轮廓或轮廓部分在入射到观察光路(B)时，作为可见轮廓显示在目镜中间象(19)上。

5.用于测量光学仪器曝光时间的装置，该光学仪器具有一个显微成象光路、一个观察光路、一个测量光路及一个入射光路，其特征在于：

(a)在测量光路(M)上，在与物面(O)共轭的中间象面上可移动地配置有一个测量光阑板(4)，该测量光阑板至少要有两个不同尺寸的测量光阑，

(b)在入射光路(E)上配备有一个光源(L)、一个位于与目镜中间象面(19)共轭的面上的标线板(7)和一个在标线板附近配置的可移动的，并至少含有两个与测量光阑(2，3)互补的遮蔽图形(12，13)的遮蔽板(11)，

(c)入射光路(E)的输入耦合及观察光路(B)的输出耦合是通过一个在成象光路(A)上配置的具有部分透明面(39)的组合棱镜系统(P)实现的。

6.按权利要求5所述的装置，其特征在于：标线板(7)含有位于测量光阑板(4)上的测量光阑(2，3)的反向轮廓或反向轮廓部分，优选形式为引线、虚线、点或顶点十字，实现方式为，轮廓或轮廓部分作为透明部分附着在不透明的标线板(7)上。

7.按权利要求5和6中之一所述的装置，其特征在于：电机(6)通过一旋转轴(5)与测量光阑板(4)连接，以及电机(15)通过一旋转轴(14)与遮蔽板(11)连接，并且电机(6，15)由一同步装置(16)通过电气连接(18，17)加以控制。

8.按权利要求5至7中的任一项所述的装置，其特征在于：

(a)在测量光路(M)上有两个相互部分重叠的不透明的旋转支撑的测量光阑盘(20，21)，测量光阑盘在各自的边缘范围内有不同尺寸的平面空隙形的光阑(22-24；27-29)，其中其旋转轴(25，26)的设置应与测量光路(M)轴线平行，

(b)在入射光路(E)上有两个相同的相互部分重叠的不透明的旋转支撑的遮蔽盘，遮蔽盘在其边缘范围有相应尺寸的平面空隙形的遮蔽图形，其中旋转轴的设置应与入射光路(E)轴线平行。

9.接权利要求8所述的装置，其特征在于：光阑盘(20或21)以及在其上的光阑(22-24或27-29)的几何图形、尺寸和位置完全相同。

10.按权利要求8所述的装置，其特征在于：相类似的遮蔽盘及在其上的遮蔽图形的几何图形、尺寸和位置是完全相同的。

11.按权利要求8至10中的至少一项所述的装置，其特征在于：光阑(22-24；27-29)或遮蔽物是开槽式矩形一光阑或开槽式矩形遮蔽板。

12.按权利要求8至11中至少一个所述的装置，其特征在于：旋转轴(25和26)的轨迹与测量光路(M)的轴线的轨迹构成一直角三角形，其中直角在测量光路(M)轴线的轨迹上。

13.按权利要求8至11中的至少一项所述的装置，其特征在于：两个遮蔽盘的旋转轴的轨迹与入射光路(E)的轴线的轨迹共同构成一直角三角形，其中直角在入射光路(E)轴线的轨迹上。

14.按权利要求11所述的装置，其特征在于：每个矩形光阑(22-24；27-29)以如下方式配置在测量光阑盘(20，21)上，在其纵向侧画一条中间垂线，每个中间垂线过相应盘(20或21)的中点(25，26)。

15.按权利要求11所述的装置，其特征在于：每个矩形遮蔽图形以如下方式配置在遮蔽盘上，在其纵向侧画一条中间垂线，每个中间垂线过相应遮档盘的中点。

16.按权利要求8至15中的至少一项所述的装置，其特征在于：具有用于同步调整测量光阑盘对和遮档盘对，以及附加同步调整两个盘对的部件。

17.按权利要求5至16中的至少一项所述的装置，其特征在于：测量光阑(2，3；22-24；27-29)或遮蔽图形(12，13)装有附着在其上的滤色镜或灰色滤光镜。

18.按权利要求中的任一项所述的方法或装置用于光学测量和曝光时间测量，其中对多个或所有的可显示的测量光阑轮廓的测量数据加以存贮并分析评价。

19.按权利要求1至17中任何一项所述的方法或装置的应用，其特征在于：采用对用于尺寸和刻度的图象显示的多功能标线板一图形的有效部分规定选通的方法，实现标线图象和指示光点的入射。

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