專利名稱：一種雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型照明光路，特別是一種雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路。
背景技術(shù)：
照明光路是光學(xué)系統(tǒng)的重要組成部件，其光源質(zhì)量的高低，直接影響光學(xué)系統(tǒng)的性能。普通低端光學(xué)系統(tǒng)利用自然光或燈泡直接照明，若要滿足數(shù)值孔徑和光照均勻性的要求，則要采用聚光鏡進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)。目前，常用的照明系統(tǒng)有臨界照明、斜射照明、反射式照明和柯勒照明。臨界照明:是指光源被照明系統(tǒng)成像在物面上的一種照明方法，這種照明的特點(diǎn)是光源經(jīng)聚光鏡后成像在被檢物體上，視場(chǎng)光闌在光源位置，孔徑光闌設(shè)在聚光鏡框或其附近，因而這種照明在物面視場(chǎng)范圍內(nèi)有最大亮度，且沒有雜光。但是光源的燈絲像與被檢物體的平面重合，這樣就造成被檢物體的照明呈現(xiàn)出不均勻性，在有燈絲的部分則明亮，無燈絲的部分則暗淡，不僅影響成像的質(zhì)量，更不適合顯微照相，這是臨界照明的主要缺陷。斜射照明:這種照明光束的中軸與顯微鏡的光軸不在同一直線上，而是與光軸形成一定的角度斜照在物體上，因此成斜射照明。反射式照明:這種照明的光束來自物體的上方通過物鏡后射到被檢物體上，這樣物鏡又起著聚光鏡的作用。這種照明法只適用于非透明物體，如金屬，礦物等?？吕照彰?是指被照明 系統(tǒng)成像在物鏡入瞳上的一種照明物體的方法，這種方法克服了臨界照明不均勻的缺點(diǎn)，是研究用顯微檢測(cè)系統(tǒng)中的理想照明法。這種照明法不僅觀察效果佳，而且是成功地進(jìn)行顯微照相所必須的一種照明法。光源的燈絲經(jīng)集光鏡及可變視場(chǎng)光闌后，第一次燈絲像落在聚光鏡孔徑光闌的平面處，聚光鏡又將該一次像在后焦點(diǎn)平面處形成第二次的燈絲像。這樣在被檢物體所在平面處沒有燈絲像的形成，不影響觀察。此外照明變得均勻。觀察時(shí)，可改變聚光鏡孔徑光闌的大小，使光源充滿不同物鏡的入射光瞳，而使聚光鏡的數(shù)值孔徑與物鏡的數(shù)值孔徑匹配。同時(shí)聚光鏡又將視場(chǎng)光闌成像在被檢物體的平面處，改變視場(chǎng)光闌的大小可控制照明范圍。此外，這種照明的熱焦點(diǎn)不在被檢物體的平面處，即使長(zhǎng)時(shí)間的照明，也不致?lián)p傷被檢物體。盡管柯勒照明效果不錯(cuò)但是其鏡片較多，加工較為復(fù)雜，安裝及放置精度要求高，因此也存在成本相對(duì)較高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鏡片數(shù)少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成像質(zhì)量高、總光路長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)的雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路。雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路指的是孔徑光闌通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)位于聚光鏡的物方焦面上，同時(shí)也位于集光鏡的像方焦面，構(gòu)成了像方遠(yuǎn)心和物方遠(yuǎn)心雙遠(yuǎn)心光路，同時(shí)具備像方物方遠(yuǎn)心光路特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路，包括光源和透鏡，該光路由與光源中心同軸排列的6片透鏡分成集光鏡光組和聚光鏡光組兩個(gè)光組組成，光路從左到右排序?yàn)?光源、第一片彎月透鏡、第二片彎月透鏡、第三片凹透鏡、第四片凸透鏡、第五片凸透鏡、第六片凹透鏡，在第四片凸透鏡和第五片凸透鏡之間設(shè)有光闌，光源經(jīng)上述透鏡系統(tǒng)后將光束投射到無限遠(yuǎn)處。所述集光鏡光組由順序排列的第一片彎月透鏡、第二片彎月透鏡和膠合的第三片凹透鏡、第四片凸透鏡組成，所述聚光鏡光組由第五片凸透鏡和第六片凹透鏡組成，兩光組之間的光闌面為集光鏡光組的像方焦面的同時(shí)也是聚光鏡光組的物方焦面。所述光路透鏡所構(gòu)成的物鏡系統(tǒng)其數(shù)值孔徑為0.5，孔徑角為2.6652°，焦距為43.175mm。集光鏡光組與聚光鏡光組之間構(gòu)成是雙遠(yuǎn)心系統(tǒng)，此間光束為平行光束，因而能進(jìn)行一定的間距調(diào)節(jié)。本 發(fā)明是通過如下技術(shù)原理實(shí)現(xiàn)的:根據(jù)組合光焦度公式Φ = Φι+Φ2~ ΦιΦ2(.Φ.Φ2分別為光組1、2光焦度，V為光組I的第二主面和光組2的第一主面之間的距離)可確定雙組柯勒照明光路，由此結(jié)構(gòu)型式來選擇相近結(jié)構(gòu)的照明光路作為初始結(jié)構(gòu)，然后通過適當(dāng)?shù)慕咕嗫s放和像差的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終得到像質(zhì)優(yōu)良的雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路。本發(fā)明應(yīng)用已有的柯勒照明為初始結(jié)構(gòu)，使用OSLO光學(xué)設(shè)計(jì)CAD軟件，通過焦距縮放，優(yōu)化設(shè)置透鏡數(shù)及透鏡的r、d、n (r:透鏡半徑、d:透鏡曲率厚度、η:透鏡折射率)等結(jié)構(gòu)要素，使光路達(dá)到照明系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)和要求，并通過光學(xué)模擬軟件Lighttools得到優(yōu)質(zhì)的照明效果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1.透鏡數(shù)少，成像質(zhì)量高；
2.便于調(diào)節(jié)總光路長(zhǎng)度，大大提高了適用范圍；
3.性價(jià)比較高；
4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。


圖1是本發(fā)明雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的光學(xué)點(diǎn)列圖和波長(zhǎng)數(shù)據(jù) 圖3為本發(fā)明的光學(xué)評(píng)價(jià)函數(shù)MTF 圖4為本發(fā)明的光學(xué)像差參數(shù)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參照?qǐng)D1，本發(fā)明雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路，采用光學(xué)玻璃，應(yīng)用已有的柯勒照明為初始結(jié)構(gòu)，由鏡面形狀、曲率半徑等各不同的，與光源I中心同軸排列的6片透鏡分成集光鏡光組和聚光鏡光組兩個(gè)光組組成，從左到右排序?yàn)?光源1、第一片彎月透鏡2、第二片彎月透鏡3、第三片凹透鏡4、第四片凸透鏡5、第五片凸透鏡7、第六片凹透鏡8，在第四片凸透鏡5和第五片凸透鏡7之間設(shè)有光闌6，光源I經(jīng)上述透鏡系統(tǒng)后將光束投射到無限遠(yuǎn)處。所述集光鏡光組由順序排列的第一片彎月透鏡2、第二片彎月透鏡3和膠合的第三片凹透鏡4、第四片凸透鏡5組成，所述聚光鏡光組由第五片凸透鏡7和第六片凹透鏡8組成，兩光組之間的光闌6面為集光鏡光組的像方焦面的同時(shí)也是聚光鏡光組的物方焦面。集光鏡光組與聚光鏡光組之間構(gòu)成是雙遠(yuǎn)心系統(tǒng),此間光束為平行光束，在聚光鏡光組中，第五片凸透鏡7和第六片凹透鏡8之間有一個(gè)很小的間距，因而能進(jìn)行一定的間距調(diào)節(jié)。圖2為本發(fā)明的光學(xué)點(diǎn)列圖和波長(zhǎng)數(shù)據(jù)圖，反映出每個(gè)視場(chǎng)的光照均勻度。圖3為本發(fā)明的光學(xué)評(píng)價(jià)函數(shù)MTF圖，反映出總體像質(zhì)情況。圖4為本發(fā)明的光學(xué)像差參數(shù)，反映出像差情況?？傮w說來本發(fā)明雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路，其透鏡數(shù)比國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有同類照明設(shè)計(jì)的少，成像質(zhì)量?jī)?yōu)良，結(jié)構(gòu)和裝調(diào)工藝簡(jiǎn)單，成本較低，性價(jià)比較高，可用于替代成本較高的微電子精密檢測(cè)領(lǐng)域的照明系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于各種光電計(jì)量?jī)x器上，與計(jì)量測(cè)試用的遠(yuǎn)心物鏡相適配，因此有廣闊的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路，包括光源和透鏡，其特征是:該光路由與光源中心同軸排列的6片透鏡分成集光鏡光組和聚光鏡光組兩個(gè)光組組成,光路從左到右排序?yàn)?光源、第一片彎月透鏡、第二片彎月透鏡、第三片凹透鏡、第四片凸透鏡、第五片凸透鏡、第六片凹透鏡，在第四片凸透鏡和第五片凸透鏡之間設(shè)有光闌，光源經(jīng)上述透鏡系統(tǒng)后將光束投射到無限遠(yuǎn)處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路，其特征在于:所述集光鏡光組由順序排列的第一片彎月透鏡、第二片彎月透鏡和膠合的第三片凹透鏡、第四片凸透鏡組成；所述聚光鏡光組由第五片凸透鏡和第六片凹透鏡組成，兩光組之間的光闌面為集光鏡光組的像方焦面的同時(shí)也是聚光鏡光組的物方焦面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路，其特征在于:所述光路透鏡所構(gòu)成的物鏡系統(tǒng)其數(shù)值孔徑為0.5，孔徑角為2.6652°，焦距為43.175mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙遠(yuǎn)心柯勒照明光路，包括光源和透鏡，該光路由與光源中心同軸排列的6片透鏡分成集光鏡光組和聚光鏡光組兩個(gè)光組組成，光路從左到右排序?yàn)楣庠?、第一片彎月透鏡、第二片彎月透鏡、第三片凹透鏡、第四片凸透鏡、第五片凸透鏡、第六片凹透鏡，在第四片凸透鏡和第五片凸透鏡之間設(shè)有光闌，光源經(jīng)上述透鏡系統(tǒng)后將光束投射到無限遠(yuǎn)處。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是透鏡數(shù)少，成像質(zhì)量高；便于調(diào)節(jié)總光路長(zhǎng)度，大大提高了適用范圍；性價(jià)比較高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G02B27/00GK103076677SQ201310039250
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者蕭澤新, 廖文哲, 高興宇 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)