專利名稱：多功能光電顯像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電顯像儀，尤其是一種可用于顯微放大、近距物體或遠距目標觀察，固定倍率或者無級變倍的多功能光電顯像裝置。
背景技術(shù)：
目前顯微鏡增倍有二種方法，一種是增長像距來增加倍率，如中國專利92112064.8號，名稱為“顯微術(shù)系統(tǒng)”。另一種是電動改變鏡頭焦距來達到增倍的目的。
其中，第一種方法具有熒屏顯示和無級變倍的功能，它采用在圓筒內(nèi)安裝電動機，并帶動絲桿來移動導軌上已安裝定位的攝像機，從而使像距拉長，達到儀器無級變倍的目的，這種變倍達到的最高放大倍率為12000倍。由于光學系統(tǒng)物像不共軛，使得每改變一次倍率，圖像的位置和清晰度也會隨之改變，使用觀察中不甚方便。這種儀器在變倍觀察中，要垂直移動重量較大的攝像頭，步進電機產(chǎn)生的大電流會引起噪聲及引起振動，使圖像抖動，像質(zhì)變壞。該儀器說明書中所述的可變放大倍率為40-12000倍。而實際上其高倍放大至8000倍以上時，由于像差增加，使儀器分辨率有所下降，圖像趨漸失真，已不屬于最佳放大倍率之列。而說明書中所述的40倍等低倍放大區(qū)間，實際上不能在熒屏上顯像，只能用眼睛從目鏡中觀察。而被觀察物低倍放大在熒屏上顯示，正是科研、生產(chǎn)過程中所迫切需要的。該儀器沒有光軸中心調(diào)整裝置。在間隙觀察操作過程中，顯微鏡中心的圖像經(jīng)高倍放大后都會偏離熒屏，調(diào)整起來費時費勁，使用不方便。由于使用一個150瓦鹵素燈照明等箱，并用光纖傳輸光能，使得儀器結(jié)構(gòu)復雜，體積龐大，造價昂貴。再加上這種變倍圓筒只能與顯微鏡相配接使用，功能單一。
第二種方法采用電動改變鏡頭焦距，其體積龐大，重量壓迫顯微鏡架產(chǎn)生變形，也沒有光軸中心調(diào)整裝置，顯微鏡圖像會偏離觀察屏幕，功能單一，在低倍率時，不能熒屏顯示，且價格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足與缺陷，提供一種可用于顯微放大、近距物體或遠距目標觀察，固定倍率或者無級變倍的多功能光電顯像裝置。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置，包括顯像筒、控制盒、攝像機、顯示器，其中所述顯像筒包括第一望遠物鏡，第二望遠物鏡，所述兩個望遠物鏡依次同軸設置，使目標或者目標的像成像在第一望遠物鏡的前焦點上，所述攝像機的攝像頭的靶面放置在第二望遠物鏡的后焦點上，使整個光學系統(tǒng)物像共軛，在所述第一望遠物鏡和所述第二望遠物鏡及所述攝像頭之間分別設有圖像對中裝置，使被觀察物的中心始終在熒屏顯示的范圍內(nèi)，在所述第一望遠物鏡前設置連接裝置，用于連接可置換的成像物鏡。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置，其中第一望遠物鏡有第一凸透鏡組、可移動負透鏡和第二凸透鏡組組成，其中可移動負透鏡可由微電機或者手動，并帶動沿光軸移動。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置，其中所述第一望遠物鏡和第二望遠物鏡之間的圖像對中裝置，包括固定套，固緊螺釘，連接調(diào)整座及中心調(diào)整螺釘。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置，其中所述第一望遠物鏡、固定套、攝像頭都和直角定位板相固接。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置，其中所述可置換的成像物鏡為顯微觀察物鏡或者近距觀察物鏡或者遠距觀察物鏡，使得觀察目標分別經(jīng)所述三個物鏡所成的一次像均落在第一望遠物鏡的前焦點上。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置，其中所述顯示器的大小與所用攝像頭靶面尺寸之間放大比例關(guān)系固定。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置，其中所述放大比例關(guān)系為21英寸顯示屏，對應1/2英寸靶面，放大倍率為66.6，對應1/3英寸靶面，放大倍率為88.8。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置，其中所述放大比例關(guān)系為17英寸顯示屏，對應1/2英寸靶面，放大倍率為54，對應1/3英寸靶面，放大倍率為72。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置，其中所述放大比例關(guān)系為14英寸顯示屏，對應1/2英寸靶面，放大倍率為44.5，對應1/3英寸靶面，放大倍率為59.3；12英寸顯示屏，對應1/2英寸靶面，放大倍率為38，對應1/3英寸靶面，放大倍率為51；9英寸顯示屏，對應1/2英寸靶面，放大倍率為28.6，對應1/3英寸靶面，放大倍率為38。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置優(yōu)點和積極效果在于光學系統(tǒng)是物像共軛的，即當改變放大倍率時，圖像的清晰度和位置不隨變倍而改變。采用微電機工作，工作電流小，噪聲低，變倍平穩(wěn)準確，圖像質(zhì)量清晰穩(wěn)定。屏幕顯示在合理的無級變倍放大范圍內(nèi)，其倍率既能達到有效放大倍率，又能保證低倍率放大時屏幕顯示要求，即線性放大倍率在40-8000倍之間，且被放大的圖像質(zhì)量高于現(xiàn)有儀器的技術(shù)水平。在兩個主鏡頭之間安裝了圖像對中裝置，依次在生產(chǎn)裝配儀器的過程中，已把靶面的中心位置調(diào)整在中心狀態(tài)，所以被觀察物的中心始終在屏幕顯示在范圍之內(nèi)，無須在變倍過程中重新調(diào)整。所述顯示器可根據(jù)用戶需要采用各種規(guī)格的電視機、監(jiān)視器、臺式計算機，手提電腦等熒屏顯示終端，若將儀器的視頻輸出信號通過圖像采集卡輸入計算機，變能完成現(xiàn)代計算機的所有功能，若根據(jù)不同需要編制各類應用軟件，更能擴展儀器的多種功能，本儀器采用普通30W光源的顯微鏡，以及在微光照射下的有限物距和遠距目標，都能滿足最高倍率的光照顯像要求。本發(fā)明要求具有多功能性，既能獨立使用，又能通過對各種鏡頭的快速配接，實現(xiàn)與顯微系統(tǒng)、有限物距及遠程目標狀態(tài)下的匹配組合，完成各自的無級變倍的顯像功能。
本發(fā)明多功能光電顯像裝置的其他細節(jié)和特點可通過閱讀下文結(jié)合附圖詳加描述的實施例即可清楚明了。


圖1是本發(fā)明多功能光電顯像裝置優(yōu)選實施例的光學系統(tǒng)原理圖；圖2是本發(fā)明各組件的外觀圖；圖3是本發(fā)明多功能光電顯像裝置顯像筒的剖視圖；具體實施方式
如圖1所示，是本發(fā)明多功能光電顯像裝置優(yōu)選實施例的光學系統(tǒng)原理圖，第一望遠物鏡的前焦點1，即A，其焦距為f1，第一凸透鏡組2，可變光欄3，可移動負透鏡4和第二凸透鏡組5，第二望遠物鏡6，其焦距為f2，攝像頭的靶面位置7，即A′，顯示器8，第二望遠物鏡6的可變光欄9，顯微系統(tǒng)中物方目標P1，顯微鏡的物鏡11，其倍率為β物，近距目標P2的物方位置12，調(diào)焦物鏡13，遠距目標P3的物方位置14，TV物鏡15。下面根據(jù)圖1說明本發(fā)明的工作原理由焦距為f1和f2的第一和第組成平行光管圖像放大系統(tǒng)，f1由第一凸透鏡組2，可變光欄3，可移動負透鏡4和第二凸透鏡組5共同組成，其中可移動負透鏡4是能用手動或者電動的負透鏡，當所述負透鏡4軸向移動時，就能改變焦距f1。根據(jù)平行光管放大原理，位在f1前焦點上的A和位于第二望遠物鏡6后焦點A′組成的光學系統(tǒng)其線性放大倍率為β平，且β平＝f2/f1。其中f1是隨可移動負透鏡4的移動而改變的，因而β平也隨之改變，那么整個光學系統(tǒng)就能完成無級變倍功能，合理選擇第二望遠物鏡6的焦距f2和第一望遠物鏡的焦距f1以及f1的變化范圍，就成為實際本要求的關(guān)鍵所在當選擇f2＞f1時，β平＞1就能增倍當選擇f2＜f1時，β平＜1就能減倍當選擇f2＝f1時，β平＝1就能選擇確定工作距離的觀察要求光學系統(tǒng)中把攝像頭的靶面放置在焦距為f2的后焦點A′的位置上，并通過攝像頭輸出的視頻信號轉(zhuǎn)換到電視機，監(jiān)視器屏幕上直接顯示；或者將視頻信號經(jīng)過圖像采集卡，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入計算機內(nèi)，那么A點圖像在經(jīng)過了β平和β攝二級圖像光電放大而成像在顯示器上。
整個多功能無級變倍顯像儀的放大倍數(shù)為β0＝β平×β攝經(jīng)過長期的實驗研究和計算，各種不同靶面尺寸的攝像頭與對應顯像屏尺寸決定了β攝的大小。

對于顯微系統(tǒng)的物泛泛物體P110經(jīng)過顯微鏡物鏡11的放大β物后的一次像，調(diào)整后落在圖1中的A點上，就能完成顯微鏡的熒屏觀察(最高有效放大倍率約為6000倍-8000倍)。合理選擇β平，使得β平能同時滿足下列公式β平＝f2/f1小值＞1 及β平＝f2/f1大值＜1這樣，就能在顯微觀察中，同時能在高倍和低倍解決熒屏觀察的技術(shù)要求，如果顯微物鏡的放大倍率為β物，那么總放大倍率為β總β總＝β物×β0＝β物×β平×β攝由于選擇的彩色攝像機是高分辨低照度的，最小光能達到0.2LUX，儀器最高分辨率可達0.2微米。只要有30W左右的燈泡。就能清晰的看到1萬倍左右的放大圖像。
對于近距離物體觀察，如顯微外科、病理分析、微生物觀察、近距離翻拍顯示集成電路檢測及虛焊點鑒別等，都是要求在近距離顯像的應用。在這種情況下，只要在連接裝置17上加上一個調(diào)焦物鏡13，使近距離目標P2的物方位置12經(jīng)調(diào)焦物鏡13成像在儀器的A點上。其中S1為調(diào)焦物鏡13的物距，S2為調(diào)焦物鏡13達到像距。這時近距離物體的倍率為β有＝S2/S1×β0＝S2/S1×β平×β攝調(diào)焦物鏡13是根據(jù)不同工作距離而不同的。
對于遠距目標P3的物方位置14的觀察和使用與近距離物體相同，只要在連接裝置17上加上一個TV物鏡15，使其后焦點的位置經(jīng)調(diào)焦也落在A點上，這時，經(jīng)過β平無級變倍就能在顯示屏上觀察到遠距離目標的圖像。
無論是顯微，近距離物體及遠距離目標，都是將觀察目標經(jīng)過各自物鏡成像于A點上，再成像于攝像頭的靶面A′上，由于攝像頭的位置是固定不動的，所以物像總是共軛的。
圖2中，無級變倍顯像筒16，顯微觀察連接套17，近距離觀察物鏡套18，遠距離觀察物鏡套19，調(diào)節(jié)支架20，電子控制盒21。電子控制盒21通過無級變倍顯像筒16的上蓋34為攝像頭提供12V電源及可移動負透鏡4所需的變倍、調(diào)焦、光欄3，9變化的電壓，對于不同需要，在無級變倍顯像筒16前變換不同的顯微觀察連接套17，近距離觀察物鏡套18，遠距離觀察物鏡套19即可。
圖3是本發(fā)明多功能光電顯像裝置顯像筒的剖視圖，其中螺母23，鋁質(zhì)圓盤24，鏡頭座25，中心調(diào)整螺釘27，連接調(diào)整座28，鏡頭座29，攝像頭移動套30，彩色攝像頭32，視頻信號輸出口33，上該34，電源及控制線輸入口35，外殼36，支架座39，固定套40，直角定位板44，微型螺桿48，拇指電機49，固定螺母50，緊固螺釘26，31，37，41-43，45等。在圖3中先將第一凸透鏡組2，可變光欄3，可移動負透鏡4和第二凸透鏡組5組合的焦距為f1的鏡頭座25用螺母23固定在鋁質(zhì)圓盤24上，再將固定套40與鏡頭座25用螺釘26固定，這時先把第二望遠物鏡6組成的焦距為f2的后焦點正好落在攝像頭的靶面A′上，然后再將連接調(diào)整作28與鏡頭座29前端的螺絲擰緊，放入固定套40中，通三個均分的中心調(diào)整螺釘27調(diào)節(jié)圖像中心位置并緊固，以保證觀察目標不偏離屏幕。
在鋁質(zhì)圓盤24上，由螺釘45固定直角定位板44，用螺釘43，41，37分別把焦距為f1的鏡頭座25，固定套40及攝像頭32與直角定位板44相固緊，以保證儀器使用的可靠性。
由于上述結(jié)構(gòu)，因此在電動變倍時，三種目標在顯示屏的像都只有大小的變化而沒有清晰度的變化，不需要重新調(diào)焦，且圖像均在屏幕之內(nèi)。
本發(fā)明優(yōu)選實施例給出了采用無級變倍的光學系統(tǒng)，當然還可使用定焦放大系統(tǒng)，這里不再例舉。
權(quán)利要求
1.一種多功能光電顯像裝置，包括顯像筒、控制盒、攝像機、顯示器，其特征在于所述顯像筒包括第一望遠物鏡，第二望遠物鏡，所述兩個望遠物鏡依次同軸設置，使目標或者目標的像成像在第一望遠物鏡的前焦點上，所述攝像機的攝像頭的靶面放置在第二望遠物鏡的后焦點上，使整個光學系統(tǒng)物像共軛，在所述第一望遠物鏡和所述第二望遠物鏡及所述攝像頭之間分別設有圖像對中裝置，使被觀察物的中心始終在熒屏顯示的范圍內(nèi)，在所述第一望遠物鏡前設置連接裝置，用于連接可置換的成像物鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能光電顯像裝置，其特征在于第一望遠物鏡有第一凸透鏡組、可移動負透鏡和第二凸透鏡組組成，其中可移動負透鏡可由微電機或者手動帶動沿光軸移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多功能光電顯像裝置，其特征在于所述第一望遠物鏡和第二望遠物鏡之間的圖像對中裝置，包括固定套，固緊螺釘，連接調(diào)整座及中心調(diào)整螺釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能光電顯像裝置，其特征在于所述第一望遠物鏡、固定套、攝像頭都和直角定位板相固接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多功能光電顯像裝置，其特征在于所述可置換的成像物鏡為顯微觀察物鏡或者近距觀察物鏡或者遠距觀察物鏡，使得觀察目標分別經(jīng)所述三個物鏡所成的一次像均落在第一望遠物鏡的前焦點上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多功能光電顯像裝置，其特征在于所述顯示器的大小與所用攝像頭靶面尺寸之間放大比例關(guān)系固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多功能光電顯像裝置，其特征在于所述放大比例關(guān)系為21英寸顯示屏，對應1/2英寸靶面，放大倍率為66.6，對應1/3英寸靶面，放大倍率為88.8。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多功能光電顯像裝置，其特征在于所述放大比例關(guān)系為17英寸顯示屏，對應1/2英寸靶面，放大倍率為54，對應1/3英寸靶面，放大倍率為72。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多功能光電顯像裝置，其特征在于所述放大比例關(guān)系為14英寸顯示屏，對應1/2英寸靶面，放大倍率為44.5，對應1/3英寸靶面，放大倍率為59.3；12英寸顯示屏，對應1/2英寸靶面，放大倍率為38，對應1/3英寸靶面，放大倍率為51；9英寸顯示屏，對應1/2英寸靶面，放大倍率為28.6，對應1/3英寸靶面，放大倍率為38。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多功能光電顯像裝置。為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足與缺陷，提供一種可用于顯微放大、近距物體或遠距目標觀察，固定倍率或者無級變倍的多功能光電顯像裝置。其包括顯像筒、控制盒、攝像機、顯示器，其中顯像筒包括第一望遠物鏡，第二望遠物鏡，所述兩個望遠物鏡依次同軸設置，使目標或者目標的像成像在第一望遠物鏡的前焦點上，攝像機的攝像頭的靶面放置在第二望遠物鏡的后焦點上，使整個光學系統(tǒng)物像共軛，在第一和第二望遠物鏡及攝像頭之間分別設有圖像對中裝置，使被觀察物的中心始終在熒屏顯示的范圍內(nèi)，在第一望遠物鏡前設置連接裝置，用于連接可置換的成像物鏡。采用微電機工作，圖像質(zhì)量清晰穩(wěn)定。屏幕顯示在合理的放大范圍內(nèi)。
文檔編號G02B21/36GK1482486SQ0213063
公開日2004年3月17日 申請日期2002年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者姚卿洪, 姚卿滿 申請人:姚卿洪, 姚卿滿