專利名稱：一種雙遠心柯勒照明光路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型照明光路，特別是一種雙遠心柯勒照明光路。
背景技術：
照明光路是光學系統的重要組成部件，其光源質量的高低，直接影響光學系統的性能。普通低端光學系統利用自然光或燈泡直接照明，若要滿足數值孔徑和光照均勻性的要求，則要采用聚光鏡進行加強設計。目前，常用的照明系統有臨界照明、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成像在物面上的一種照明方法，這種照明的特點是光源經聚光鏡后成像在被檢物體上，視場光闌在光源位置，孔徑光闌設在聚光鏡框或其附近，因而這種照明在物面視場范圍內有最大亮度，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。柯勒照明:是指被照明 系統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，是研究用顯微檢測系統中的理想照明法。這種照明法不僅觀察效果佳，而且是成功地進行顯微照相所必須的一種照明法。光源的燈絲經集光鏡及可變視場光闌后，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，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，而使聚光鏡的數值孔徑與物鏡的數值孔徑匹配。同時聚光鏡又將視場光闌成像在被檢物體的平面處，改變視場光闌的大小可控制照明范圍。此外，這種照明的熱焦點不在被檢物體的平面處，即使長時間的照明，也不致損傷被檢物體。盡管柯勒照明效果不錯但是其鏡片較多，加工較為復雜，安裝及放置精度要求高，因此也存在成本相對較高的問題。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種鏡片數少、結構簡單、成像質量高、總光路長度可調節的雙遠心柯勒照明光路。雙遠心柯勒照明光路指的是孔徑光闌通過適當的調節位于聚光鏡的物方焦面上，同時也位于集光鏡的像方焦面，構成了像方遠心和物方遠心雙遠心光路，同時具備像方物方遠心光路特點。實現本發明的技術方案是:
一種雙遠心柯勒照明光路，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光組組成，光路從左到右排序為: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有光闌，光源經上述透鏡系統后將光束投射到無限遠處。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也是聚光鏡光組的物方焦面。所述光路透鏡所構成的物鏡系統其數值孔徑為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成是雙遠心系統，此間光束為平行光束，因而能進行一定的間距調節。本 發明是通過如下技術原理實現的:根據組合光焦度公式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，由此結構型式來選擇相近結構的照明光路作為初始結構，然后通過適當的焦距縮放和像差的優化設計，最終得到像質優良的雙遠心柯勒照明光路。本發明應用已有的柯勒照明為初始結構，使用OSLO光學設計CAD軟件，通過焦距縮放，優化設置透鏡數及透鏡的r、d、n (r:透鏡半徑、d:透鏡曲率厚度、η:透鏡折射率)等結構要素，使光路達到照明系統的各項指標和要求，并通過光學模擬軟件Lighttools得到優質的照明效果。本發明的優點是:
1.透鏡數少，成像質量高；
2.便于調節總光路長度，大大提高了適用范圍；
3.性價比較高；
4.結構簡單。


圖1是本發明雙遠心柯勒照明光路結構示意 圖2為本發明的光學點列圖和波長數據 圖3為本發明的光學評價函數MTF 圖4為本發明的光學像差參數。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明內容作進一步的詳細說明。參照圖1，本發明雙遠心柯勒照明光路，采用光學玻璃，應用已有的柯勒照明為初始結構，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光組組成，從左到右排序為: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之間設有光闌6，光源I經上述透鏡系統后將光束投射到無限遠處。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成是雙遠心系統,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之間有一個很小的間距，因而能進行一定的間距調節。圖2為本發明的光學點列圖和波長數據圖，反映出每個視場的光照均勻度。圖3為本發明的光學評價函數MTF圖，反映出總體像質情況。圖4為本發明的光學像差參數，反映出像差情況。總體說來本發明雙遠心柯勒照明光路，其透鏡數比國內外現有同類照明設計的少，成像質量優良，結構和裝調工藝簡單，成本較低，性價比較高，可用于替代成本較高的微電子精密檢測領域的照明系統，廣泛應用于各種光電計量儀器上，與計量測試用的遠心物鏡相適配，因此有廣闊的應用前景和商業價值。
權利要求
1.一種雙遠心柯勒照明光路，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光組組成,光路從左到右排序為: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有光闌，光源經上述透鏡系統后將光束投射到無限遠處。
2.根據權利要求1所述的雙遠心柯勒照明光路，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也是聚光鏡光組的物方焦面。
3.根據權利要求1 所述的雙遠心柯勒照明光路，其特征在于:所述光路透鏡所構成的物鏡系統其數值孔徑為0.5，孔徑角為2.6652°，焦距為43.175mm。
全文摘要
本發明公開了一種雙遠心柯勒照明光路，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光組組成，光路從左到右排序為光源、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有光闌，光源經上述透鏡系統后將光束投射到無限遠處。本發明的優點是透鏡數少，成像質量高；便于調節總光路長度，大大提高了適用范圍；性價比較高；結構簡單。
文檔編號G02B27/00GK103076677SQ201310039250
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者蕭澤新, 廖文哲, 高興宇 申請人:桂林電子科技大學