专利名称：光电式多功能显微镜质量检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电计量仪器技术领域，特别是关于检验生物显微镜产品质量的光电检测仪器。
生物显微镜产品质量是否合格，要经过多种性能指标测试。这些性能指标都表现为原来处于显微镜视场中心的被观察点在显微镜调焦，更换物镜倍数等使用过程中所发生的成象几何位置偏差，这种偏差通过在显微镜载物台上设置标志物(例如刻线尺等)，通过带十字分划板的目镜可观察到。其传统的检测方法是借助多种检具，如十字分划板、0.01毫米分划尺、十字分划目镜、平行平晶、机械旋转工具等，根据光学原理、靠质检人员目视判定、逐项检测，这种方法在一定程度上带有主观随意性，劳动强度大，且精度(10－2)难以提高。
本实用新型旨在弥补传统检测方式之不足，利用光电检测技术，改进显微镜产品质量检测手段，提高检测水平。本实用新型设计出一种光机电结合一体的显微镜质量检测仪器，能检测生物显微镜的六项整机性能，适用于显微镜行业成品检验及车间在线质量监控。
本实用新型采用光电技术，通过光电传感测头把光信号转换成电信号，对信号进行处理后，以仪表的示值作为质量判据，用光电转换这把客观的“尺子”实现了生物显微镜精度检测。
本实用新型所述的光电式多功能显微镜质量检测仪其特征在于由光学检测系统、光电传感器、信号处理器及显示仪表所组成，如
图1所示。当检查显微镜物镜转换器定位精度时，可利用被测显微镜的光学成象系统做为检测仪的光学检测系统，直接把光电传感器旋入被测显微镜目镜接口，即可接收来自放在被测显微镜载物台上的标志物的信号。当检查显微镜齐焦精度时，只需更换一个专用的光电传感器。当检查粗微动滑板移动方向与仪器光轴平行度偏差，聚光镜滑动板移动方向与仪器光轴平行度偏差等性能指标时，同样利用被测显微镜的光学成象系统做为检测仪的光学检测系统。但需采用一个专门设计的远心物镜旋入原显微镜的一个物镜接口，标志物通过该远心物镜成象，由光电传感器接收检测信号。当检查显微镜物镜光轴与其螺纹轴线的同轴度偏差时，要用专门设计的光学检测系统。本实用新型采用的光学检测系统包括聚光照明部件、标志板、升降载物台、复位指示表、机械转动装置等组成。
本实用新型操作简便、无主观误差，即减轻劳动强度、又提高了工作效率，特别适用于成批检验。
附图简要说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型最佳实施例结构示意图。
图3为本实施例工作原理举例之一示意图。
图4为本实施例工作原理举例之一示意图。
其中［1］信号处理器［2］显示仪表［3］百分表［4］立式旋转主轴［5］轴套［6］压簧［7］外壳［8］止推轴承［9］光电传感器［10］光电传感器／目镜插座［11］同轴度检查器［12］物镜接头［13］被检物镜［14］立式支架［15］载物台［16］聚光照明器［17］旋转手轮［18］底座［19］可调支脚［20］被检显微镜［21］远心物镜。
下面结合图2对本实用新型的一种最佳实施例进行详细描述。图2中，［11］为用于检测物镜光轴与其螺纹轴成同轴度的光学检测系统(简称同轴度检查器)，本实施例采用一种半运动轴系结构，由一中空立式旋转主轴［4］和与之研配的轴套［5］组成，轴套［5］顶部有一个内锥面，其中填满尺寸一致的滚珠、起轴向定位及径向对中二个作用。主轴［4］上方有圆柱螺旋压簧［6］及止推轴承［8］，它们固定在外壳［7］之中。保证主轴在旋转过程中无轴向窜动及自动补偿磨损。只要弹簧力控制适当，它可使轴系抵抗侧向力矩的能力大大提高，这种侧向力矩在使用过程中是不可避免的。光电传感器／目镜插座［10］与外壳［7］相连接，主轴［4］下端与物镜接头［12］相连，主轴［4］下方有一能通光的载物台［15］，它可通过转动手轮［17］升降。聚光照明器［16］设置在载物台［15］下方，底座［18］和立式支架［14］固定及支撑着主轴及载物台，底座［18］通过水泡(图中未画出)及可调支脚［19］使整个仪器保持水平垂直状态，载物台上方的百分表［3］固定在支架上用来确定载物台移动后的复位位置。
信号处理器［1］由放大器、减法器、加法器、除法器、低通滤波器所组成，光电传感器［9］把接收到的光信号转换成电信号后输入到信号处理器［1］中，经过放大、运算、滤波，送到显示仪表［2］进行显示。显示仪表［2］包括φ表头、X表头和Y表头。显示仪表可采用模拟显示仪表或数字显示仪表，经过标定，直接显示几何偏差值。本实施例采用的光电传感器包括对光斑位置敏感的光电传感器以及检测齐焦专用的对光斑形状敏感的光电传感器。
显微物镜光轴与螺纹轴线同轴度的检测方法如下(参看图2)转动手轮［17］降下载物台［15］，这样便可方便地更换被检物镜［13］，在检查第一个物镜时，需取下光电传感器［9］，换上目镜，通过调整载物台，使目镜现场中清楚地出现置于载物台上的标志图案(比如一个圆孔)，并调整使其居中。用百分表［3］记住这个位置。然后取下目镜，装上光电传感器，用手将主轴旋转一周，读出显示仪表指针的摆幅，这便是所测同轴度的数值。以后每检查一只物镜只需用百分表定位，不必再用目镜调焦。
检测其他性能指标时，只要将光电传感器［9］及远心物镜［21］安装在被测显微镜［20］上即可逐项检测。
图3和图4分别为本实施例测定物镜光轴与其螺纹轴线的同轴度与齐焦误差的原理示意图，分别详细叙述如下如图3所示，AA′为显微镜的正确轴线(光轴与机械轴重合)，A与A′是物象共轭点。设物面标志物为一个中心位于A的小圆孔，当显微镜使用过程中，物镜中心O产生了一个△的横向位移时，则A点的象将由A′移到A″，即象方产生△′的位移，△′／△＝S′／S＝β，β为显微物镜的横向放大倍数。若在象平面上如图放置四象限硅光电池，则圆形象光斑中心的偏移便破坏了原来光电池四部分输出的平衡状态(参阅图3上方)将四部分输出信号经过前置放大(PM)后，按下列规则进行逻辑运算X＝ ((1＋2)－(3＋4))/(1＋2＋3＋4) 便可得到反映光斑X向偏移的输出Y＝ ((1＋4)－(2＋3))/(1＋2＋3＋4) 便可得到反映光斑Y向偏移的输出除法器的功能在于消除由于电网波动及环境因素所引起的误差，并使信号输出与入射光强无关，便于定标。
图4为检测齐焦误差的原理图，这里光电传感器由一块柱面镜与四象限光电池组成。柱面镜绕光轴偏转45°放置，当被观察的标志物A(设为一圆孔)正确调焦时，由于柱面镜造成的象散影响，对应于a、b、c三个象面位置分别接收到三种不同的象光斑图象，如图4右方所示。因此若将四象限光电池分别放置在a、b、c三个不同位置，便可接收到三种不同的信号组合。对光电信号进行如下逻辑运算，即W＝ ((1＋3)－(2＋4))/(1＋2＋3＋4)W便反映象接收面轴向位移的信号。反之，当人们将四象限硅光电池置于位置b固定不动，则W输出值便可反映物方被观察点的离焦情况。正确对焦时W＝0，物面向下离焦时W＞0，物面向上离焦时W＜0。离焦量的读出方式可以有二种当离焦范围较小时，可直接标定W所代表的毫米值；当离焦范围较大时，可借助于千分表(外加一个千分表，打在载物台上)，测出重新调焦时，标志物相对于显微物镜轴向移动的距离。
利用本实用新型检测第四项性能，即粗微动滑板移动方向与仪器光轴平行度偏差时采用了远心物镜，比较现行的平晶目测法不仅快速简便，而且还扩大了检测范围，可进行全行程检查。同理利用本实用新型检测第五项聚光镜的性能时也明显优越于现行方法。
本实用新型能检测的六项性能指标为1.显微物镜光轴对螺纹轴线之同轴度≤φ0.04mm；2.物镜转换器定位准确稳定，定位误差≤0.03mm；3.转动物镜转换器，改变放大倍数后，各物镜应齐焦，其最大调焦量不应大于下表的数值
物镜放大倍数4－10 ＞10-40 ＞40调焦量(mm) 0.10 0.020.0154.粗微动滑板移动方向与仪器平行度偏差(1)粗微调共同实现的机构偏差15′(2)粗微调分别实现的粗调机构≤12′；微调机构在2mm行程中偏差20′；5.聚光镜滑板移动方向与仪器光轴平行度差≤6′；6.棱镜筒作360度旋转时目镜焦平面上象中心的位移≤0.4mm。
权利要求1.光电式多功能显微镜质量检测仪，其特征在于由光学检测系统、光电传感器、信号处理器及显示仪表所组成，所说的光学检测系统包括聚光照明部件、标志板、升降载物台、复位指示表、机械转动装置、远心物镜等。
2.如权利要求1所说的检测仪，其特征在于所说的光学检查系统的机械转动装置由一个采用止推轴承与压簧轴向控制的中空的精密施转主轴，与之相配的半运动轴套，该轴的上端与光电传感器插座相连，下端与物镜的接头相连。所说的标志板是置于所说的主轴下方的载物台上，所说的聚光照明部件由灯泡、聚光镜组成，置于载物台下方。所说的复位指示表装夹在立柱上，测头打在载物台上，用于确定载物台的位置。
3.如权利要求1的光学检测系统的特征在于还包括能安装在显微镜物镜座上的远心物镜。
4.如权利要求1所说的光电传感器包括对光斑位置敏感的光电传感器以及检查齐焦专用的对光斑形状敏感的光电传感器。
5.如权利要求1所说的检测仪，其特征在于信号处理器由放大器、减法器、加法器、除法器、低通滤波器所组成。
6.如权利要求1所说的显示仪表包括模拟显示仪表或数字显示仪表，经过标定，直接显示几何偏差值。
专利摘要一种光电式多功能显微镜质量检测仪，属于光电计量仪器。本实用新型由光学检测系统、光电传感器、信号处理器及显示仪表所组成。本实用新型能对生物显微镜的六项性能指标进行测定。本实用新型操作简便、无主观误差，即减轻劳动强度、又提高了工作效率、特别适用于成批检验及车间在线质量监控。
文档编号G02B21/00GK2062062SQ9020304
公开日1990年9月12日 申请日期1990年3月22日 优先权日1990年3月22日
发明者萧泽新, 方仲彦 申请人:清华大学