一种光学比较显微仪器的制作方法

专利名称：一种光学比较显微仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学仪器的技术领域，涉及一种光学比较显微仪器。
背景技术：
下面结合本说明书附图对与本实用新型相关的己有的技术进行简要介绍 传统的光学比较显微仪器图像比对原理如图1、图2和图3所示，该显微仪
器左右两个连续变倍物镜6将其正下方的载物台9上的物体经过桥体5、三通部 件4、倾角调节系统3、双目头2成像于目镜1的视场光栏处，人眼通过目镜l 可同时观察到左右两物体经放大后的图像；同时，物体的图像经过三通部件4 中的分光棱镜系统同步成像于CCD11 (光电偶合器件)的靶面上。根据需要， 在三通部件4中可通过切换棱镜系统获得数码影像。载物台9的升降、横向和 纵向的三个坐标方向均可以利用联动机构8进行调节，使物体所要观察的部位 成像清晰。光学比较显微仪器可以实现对左右两物体进行左单视场、右单视场、 切割视场、重叠视场观察、摄像、摄影等功能
这样的结构，可以完成常规条件下可见光范围内的观察、摄像、摄影。但 由于人眼对红外光线的不可见性，因此无法在红外状态下进行比对取证。
传统的文检仪器可以在可见光及红外光条件下进行观察，但只能观察到不 同接收光波波段间的差异，而无法同时对二件物件进行比对。
实用新型内容
本实用新型所要解决的问题是提供一种光学比较显微仪器，其目的是实现 在可见光和红外条件下同时对不同物体的影像比对。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为本实用新型所提供的这种光学比较显微仪器，包括载物台、物镜系统、目 镜系统及CCD成像系统，由三通部件连接所述的物镜系统、目镜系统及CCD
成像系统，所述的三通部件中的目镜与CCD分光棱镜组使得从物镜系统传导的 光路折射成两束， 一束射向目镜系统，另一束射向CCD成像系统，所述的CCD 成像系统为两个，所述的三通部件中设置可见光与红外分光棱镜组，使得由所 述的目镜与CCD分光棱镜组传导至CCD成像系统的光束，经所述的可见光与 红外分光棱镜组折射成两束， 一束为可见光，另一束为红外线，分别射向两个 CCD成像系统。
为使本实用新型更加完善，还进一歩提出了以下更为详尽和具体的技术方 案，以获得最佳的实用效果，更好地实现发明目的，并提高本实用新型的新颖 性和创造性
上述技术方案中所述的两个CCD成像系统，其中的一个采用彩色CCD，接 收可见光束；另一个采用黑白CCD，接收红外线光束。
在以上所述的可见光与红外分光棱镜组至两个CCD成像系统的光路上，分 别设有摄像物镜。
在射向黑白CCD光路上，所述的可见光与红外分光棱镜组与的摄像物镜之 间设红外滤色片。
上述的红外滤色片为多个在红外线光谱的不同波段的滤色片构成，并通过 滤色片旋转结构，使红外滤色片绕光轴旋转；当不同波段的滤色片位于光束上， 使所述的黑白CCD获得不同波段的影像。
以上所述的滤色片旋转结构由步进电机驱动。
本实用新型采用上述技术方案，扩大了传统的光学比较显微仪器观察光波 的波段范围，从可见光波波段向红外光波波段延伸；从而解决了传统的光学比较显微仪器无法在红外波段下进行观察、比对、取证的难题，也解决了一般文 检仪器只能进行红外观察而又无法同时进行比对的难题。本实用新型提供的红 外比对装置与光学比较显微仪器有机结合，不仅保留原来光学比较显微仪器的 对左右两物体进行左单视场、右单视场、切割视场、重叠视场观察、摄像、摄 影等全部功能，而且把所有功能扩大到红外波段，从而扩大了已有的光学比较 显微仪器的应用范围。本实用新型提供的光学比较显微仪器是一种结构紧凑、 可靠度高、成像清晰的红外比对装置，且操作简便、自动化程度高。

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明
图1为本说明书背景技术部分所述的传统的光学比较显微仪器的结构示意
图2为图1所示结构的左视示意图3为图2中的三通部件及目镜系统的俯视示意图4为本实用新型所提供的光学比较显微仪器的左视示意图5为图4所示结构的俯视示意图。
本说明书各幅附图采用统一的附图标记，分别为
1、目镜；2、双目头；3、倾角调节系统；4、三通部件；5、桥体；6、连 续变倍物镜；7、立柱；8、联动机构；9、载物台；10、底座；11、 CCD; 12、
摄像物镜；13、黑白CCD， 14、红外滤色片；15、可见光与红外分光棱镜组；
16、彩色CCD; 17、目镜与CCD分光棱镜组。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式
如所 涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本 领域的技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的 理解。
如图4、图5所表达的本实用新型的结构，本实用新型为一种光学比较显微
仪器，包括载物台9、物镜系统、目镜系统及CCD成像系统，由三通部件4连 接所述的物镜系统、目镜系统及CCD成像系统。所谓三通，就是指连接物镜系 统、目镜系统及CCD成像系统这三个系统。其中物镜系统采用连续变倍物镜6。 载物台9在续变倍物镜6的正下方。
为了实现对不同物体的影像进行比对，载物台9和连续变倍物镜6为两套， 对称分布在光学比较显微仪器的两侧，中间通过横向设置的桥体5连接、支撑， 并在其中设置光路的导通、折射结构，使得由两个连续变倍物镜6传导的物体 成像光束，集中射向目镜系统和CCD成像系统。目镜系统包括目镜l、双目头 2及倾角调节系统3。经过桥体5中传来的光束，再经过三通部件4中的目镜与 CCD分光棱镜组17使得从物镜系统传导的物体的成像光束折射成两束， 一束射 向目镜系统，即进入倾角可调系统3、双目头2、目镜l从而进入使用者的眼睛， 供目视观察之用，人眼通过目镜1可同时观察到左右两物体经放大后的图像； 另一束射向CCD成像系统，物体的图像同步成像于CCD成像系统上，即成像 于光电偶合器件的靶面上，可以采用摄影、摄像的方式，获得需要比对的不同 物体的同步影像资料。
如图1、图2和图4所示，本实用新型主体结构与现有的光学比较显微仪器 的主体结构是相同的，其中最主要的是立柱7，并通过底座IO进行安装固定。 前面所述的桥体5安装在立柱7上。载物台9的升降、横向和纵向的三个坐标 方向均可以利用联动机构8进行调节，使物体所要观察的部位成像清晰。为了方便观察者的观察， 一般的光学比较显微仪器中在目镜系统中设置倾角调节系 统3，实现目镜1的观察方向的调节。光学比较显微仪器可以实现对左右两物体 进行左单视场、右单视场、切割视场、重叠视场观察、摄像、摄影等功能。
为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服 其缺陷，实现在可见光和红外条件下同时对不同物体的影像比对的发明目的， 与现有技术有实质性的区别是本实用新型所采取的下面的技术方案
如图5所示，本实用新型所提供的这种光学比较显微仪器，其中所述的CCD
成像系统为两个，所述的三通部件4中设置可见光与红外分光棱镜组15，使得 由所述的目镜与CCD分光棱镜组17传导至CCD成像系统的光束，经所述的可 见光与红外分光棱镜组15折射成两束， 一束为可见光，另一束为红外线，分别 射向两个CCD成像系统。
本实用新型实质上是在如图1、图2和图3所示的传统的光学比较显微仪器 的基础上，增加了红外比对装置，这种红外比对装置在光学比较显微仪器中的 应用是在三通部件4中实现的。所述的两个CCD成像系统，其中的一个采用彩 色CCD16，接收可见光束并转换成数字信号；另一个采用黑白CCD13，接收红 外线光束并转换成数字信号。本实用新型增加了一组分光棱镜组，即现有技术 中所设置的一组分光棱镜组，即目镜与CCD分光棱镜组17，实现两个比对的物 体的摄影或摄像；本实用新型增加的一组分光棱镜组，即可见光与红外分光棱 镜组15，它的作用是使CCD成像光束由一束光线分成二束光线；其中一束光提 供给在可见光谱范围内成像的彩色CCD16使用，另一束光提供给在红外光谱范 围内成像的黑白CCD13使用。二套CCD器件均有各自的摄像物镜及数码摄影 系统；新增的一对分光棱镜可实时进行可见光(通过彩色摄像头)与红外光(通 过黑白摄像头)的同步摄影、摄像观察。要根据二套CCD各自对光接收的灵敏度来确定新增的可见光与红外分光棱 镜组15上的分光膜的透反比及膜层镀制工艺；使二套CCD成像系统的成像亮 度基本一致，而且分光膜不应对红外光线有选择性的吸收、在可见光范围内透 射率要高。
本实用新型还提供了具体的实施示例，供本领域的技术人员在实施本实用 新型时选择应用 实施例一
在以上所述的可见光与红外分光棱镜组15至两个CCD成像系统的光路上， 分别设有摄像物镜12。
供红外光束成像用的摄像物镜12，是为提高其成像的清晰度需单独进行设 计的；在设计中可忽略色差的影响，主要关注球差及场曲、畸变，尽量使点列 图、传递函数偏差在允许范围内。
为方便用户使用，根据CCD实际靶面的大小选择合适的摄像物镜焦距使之 在CCD耙面上的成像范围为目视视场范闱的内接矩形；也就是说，目视看到的 视场大小与显示器上所显示的视场大小相匹配。
实施例二
在射向黑白CCD光路上，所述的可见光与红外分光棱镜组15与的摄像物 镜12之间设红外滤色片14。
为适应不同场合下对红外不同波段的需要，在黑白CCD的摄像物镜前还需 设置一组可绕光轴旋转的红外滤色片14镜片组，以便使所需的不同波长的红外 光线参与成像。光束经可旋转更换的红外滤色片14组后，滤去可见光部份的光 线，只允许所选红外波段的光束经过摄像物镜聚焦后进入黑白CCD并聚焦在 CCD的靶面上。实施例三
以上所述的红外滤色片14为多个在红外线光谱的不同波段的滤色片构成， 并通过滤色片旋转结构，使红外滤色片14绕光轴旋转；当不同波段的滤色片位
于光束上，使所述的黑白CCD13获得不同波段的影像。
实施例四
这里所述的滤色片旋转结构由步进电机驱动。该结构方案的目的是为方便 操作红外滤色片14，进行光谱波段的选择。采用步进电机带动滤色片盘，以及 光藕控制的方式，通过电气按键可灵活操控。所述的可绕光轴旋转的不同波长
的红外滤色片14通过步进电机带动，在电气按键控制下可任意选择红外波段。
实施例五
在CCD成像系统的选择上，尽可能选用数码CCD (直接提供数字信号，便
于与现行的信息处理系统相适应)、靶面最好大一点，以便能观察到更大范围的
物体；像素更多一点，因为光学系统的分辨率很高，成像的清晰度实际上取决 于CCD的象素多少，且对光的接收灵敏度要高，因为物镜的成像光束经过了二 次的分光棱镜分光，在不考虑分光膜吸收情况下进入CCD的光能量只有原来的 1/4，而实际上经分光膜吸收后进入CCD的光能量要小得多，因此提高CCD的 光接收灵敏度不但可提高目视光能量的分配，而且对提高CCD本身成像清晰度 也大有好处随着灵敏度的提高，图像的对比度将得到提高，背景杂光对图像 的影响将减少，仪器对环境的要求也将得到改善。
综上所述，本实用新型所提供的技术方案、具体的实施示例，与现有技术 相比，具有突出的实质性特点和显著的技术进步，在相关技术领域中具有推广 应用的价值。所以本实用新型的技术方案是具有新颖性、创造性和实用性的技 术方案。上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现 并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的 各种非实质性的改进，或未经改进而将本实用新型的构思和技术方案直接应用 于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种光学比较显微仪器，包括载物台(9)、物镜系统、目镜系统及CCD成像系统，并由三通部件(4)将物镜系统、目镜系统及CCD成像系统连接，所述的三通部件(4)中的目镜与CCD分光棱镜组(17)使得从物镜系统传导的光路折射成两束，一束射向目镜系统，另一束射向CCD成像系统，其特征在于所述的CCD成像系统为两个，所述的三通部件(4)中设置可见光与红外分光棱镜组(15)，使得由所述的目镜与CCD分光棱镜组(17)传导至CCD成像系统的光束，经所述的可见光与红外分光棱镜组(15)折射成两束，一束为可见光，另一束为红外线，分别射向两个CCD成像系统。
2、 按照权利要求1所述的光学比较显微仪器，其特征在于所述的两个CCD 成像系统，其中的一个采用彩色CCD (16)，接收可见光束；另一个采用黑白 CCD (13)，接收红外线光束。
3、 按照权利要求1或2所述的光学比较显微仪器，其特征在于在所述的 可见光与红外分光棱镜组(15)至两个CCD成像系统的光路上，分别设有摄像 物镜(12)。
4、 按照权利要求3所述的光学比较显微仪器，其特征在于:在射向黑白CCD (13)的光路上，在所述的可见光与红外分光棱镜组(15)与的摄像物镜(12)之间设红外滤色片(14)。
5、 按照权利要求l所述的光学比较显微仪器，其特征在于所述的红外滤 色片(14)为多个在红外线光谱的不同波段的滤色片构成，并通过滤色片旋转 结构，使红外滤色片(14)绕光轴旋转；当不同波段的滤色片位于光束上，使 所述的黑白CCD (13)获得相应的不同波段的影像。
6、 按照权利要求5所述的光学比较显微仪器，其特征在于所述的滤色片 旋转结构由步进电机驱动。
专利摘要本实用新型公开了一种光学比较显微仪器，其中，CCD成像系统为两个，三通部件(4)中设置可见光与红外分光棱镜组(15)，使得由目镜与CCD分光棱镜组(17)传导至CCD成像系统的光路，经可见光与红外分光棱镜组(15)折射成两束，一束为可见光，另一束为红外线，分别射向两个CCD成像系统。采用上述技术方案，使光学比较显微仪器观察光波的波段范围从可见光波波段向红外光波波段延伸；本实用新型的结构紧凑、可靠度高、成像清晰，且操作简便、自动化程度高。
文档编号G02B21/36GK201259564SQ20082018494
公开日2009年6月17日 申请日期2008年9月2日 优先权日2008年9月2日
发明者吴大伦, 红 王, 薛祥林, 袁光华 申请人:芜湖光学仪器有限公司