一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法及装置，该方法包括基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像；在设计图像中绘制与系统光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算平行光线的会聚点，并根据暗视场光线照明范围生成经过会聚点的发散光线；确定发散光线与平行光线的交点，根据各交点拟合生成反射抛物面曲线；以系统光轴为轴线旋转反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。本发明专利技术实现了采用一体化的设计思路，整个设计过程简便快捷，仅需要一人操作便能完成设计。且与以往的理论计算以及光学软件设计等方法相比，设计结果更加直观便捷，设计成功率高。设计成功率高。设计成功率高。

【技术实现步骤摘要】
一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法及装置


[0001]本申请涉及金相显微镜
，具体而言，涉及一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法及装置。

技术介绍

[0002]金相显微镜是一种多用途的工业检测仪器，产品广泛应用于电子工业相关的集成电路、新型显示以及化工和仪器仪表等行业的微小零件和集成电路，以及用于观察不透明的物质和透明的物质，如金属、陶瓷、集成电路、电子芯片、印刷电路板、液晶板、薄膜、粉末、碳粉、线材、纤维、镀涂层以及其它非金属材料等的观测、装配、检查。
[0003]依据观测对象的不同，金相显微镜观测方式分为明场和暗场两种。明场是入射光束通过物镜垂直照射到试样表面，反射光进入物镜成像。暗场是入射光束绕过物镜，以极大地角度斜射到试样表面，之后散射光（漫射光）进入物镜成像。这样的暗场照明方式是靠环形反射镜和暗场聚光镜来获得的。相比较明场来讲，暗场采用倾斜光照明，充分利用了物镜地孔径角，暗场照明提高了显微镜地实际分辨能力和衬度。正是由于暗场照明方式的优点，国内外高档金相显镜都要配置暗场镜头，而衡量暗场镜头好坏的一种重要标志是其中暗场照明系统的优劣。好的暗场镜头价格昂贵，其中主要原因是镜头结构中的暗场照明系统设计复杂繁琐，需要依靠专门的光学设计软件来完成，相关关键技术未公开，没有得到广泛应用。
[0004]现有技术中对暗场聚光镜的设计方法大体上有两种，一种是经典理论设计方法，这种方法并不借助Zemax软件，而是根据暗场聚光镜经典设计公式进行推算，再依据物镜的光学性能参数，进行数据表格计算和优选。该方法对设计者的要求极高，要求有深厚的光学设计功底，全过程需要设计者花费大量的精力。受当前光学加工企业光学工程师的理论水平限制，这种理论计算的方法也不具备推广性。一种是通过离轴抛物曲线设计得来，利用光学设计软件优化光学系统，通过控制光斑尺寸大小以及发散角度，来实现照明光斑与暗场物镜成像匹配。这种设计方案可简化一部分计算过程，但是仍需要计算过程。全过程对光学设计者的要求高，设计周期长。且上述两种方法的理论计算基于双曲面模型，而不同公司选用的曲面模型不同，没有一体化的标准，无法广泛应用。此外，常见的高档金相显微镜配置有5
×
(BD)、10
×
(BD) 、20
×
(BD) 、40
×
(BD)、50
×
(BD)、100
×
(BD)这六款物镜，每一款参数各不相同，需要大量的数据运算和试制成本。对设计和加工能力较弱的普通光学仪器企业来讲，根本无法实现。综上可知，目前没有一种简便快捷且廉价的暗场照明系统设计方法。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法及装置。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法，所述
方法包括：基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，所述设计图像包括物镜结构、系统光轴、暗视场光线照明范围；在所述设计图像中绘制与所述系统光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线；确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线；以所述系统光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。
[0007]优选的，所述基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，包括：获取待设计金相显微镜的物镜参数，所述物镜参数包括物镜中心光轴、工作距离参数、物镜放大倍率；基于所述物镜中心光轴与工作距离参数，确定观察标本的标本面中心点；在绘图软件中绘制一条通过所述标本面中心点的水平中心线，将所述水平中心线确定为系统光轴；根据所述物镜放大倍率计算所述观察标本的视野范围，将所述视野范围确定为暗视场光线照明范围；根据所述系统光轴、暗视场光线照明范围以及物镜结构绘制出设计图像。
[0008]优选的，所述根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，包括：确定预设的边界条件对应的约束关系，所述边界条件基于边界条件分析法得到；计算确定所述平行光线的会聚点，用以使所述会聚点同时满足多个所述约束关系。
[0009]优选的，所述根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线，包括：测量所述会聚点与任一所述交点之间的第一距离，确定抛物线准线，用以使所述交点到所述抛物线准线的直线距离为所述第一距离；对各所述交点进行拟合，生成反射抛物面曲线；基于所述抛物线准线确定所述反射抛物面曲线的抛物线焦点，并根据抛物线中心线与所述系统光轴之间的偏移量，计算得到所述反射抛物面曲线的抛物线方程。
[0010]优选的，所述平行光线至少设有三条；所述根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线，包括：将相邻两条所述平行光线划分为一组，根据预设的边界条件分别计算各组平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过各所述会聚点的各发散光线；所述确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线，包括：确定各所述发散光线与所述发散光线对应的平行光线组的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线片段；递进叠加各所述反射抛物面曲线片段，得到反射抛物面曲线。
[0011]优选的，所述以所述系统光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面，包括：截取所述反射抛物面曲线的曲线段，所述曲线段为所述反射抛物面曲线与所述物镜结构两交汇处之间的曲线片段；以所述系统光轴为轴线旋转所述曲线段，得到暗场聚光镜面。
[0012]第二方面，本申请实施例提供了一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计装置，所述装置包括：绘制模块，用于基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，所述设计图像包括物镜结构、系统光轴、暗视场光线照明范围；计算模块，用于在所述设计图像中绘制与所述系统光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线；确定模块，用于确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线；旋转模块，用于以所述系统光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。
[0013]第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法的步骤。
[0014]第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式提供的方法。
[0015]本专利技术的有益效果为：1.采用一体化的设计思路，整个设计过程简便快捷，仅需要一人操作便能完成设计。且与以往的理论计算以及光学软件设计等方法相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金相显微镜用暗场聚光镜的设计方法，其特征在于，所述方法包括：基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，所述设计图像包括物镜结构、系统光轴、暗视场光线照明范围；在所述设计图像中绘制与所述系统光轴平行的至少两个平行光线，根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，并根据所述暗视场光线照明范围生成经过所述会聚点的发散光线；确定所述发散光线与所述平行光线的交点，根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线；以所述系统光轴为轴线旋转所述反射抛物面曲线，确定暗场聚光镜面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于待设计金相显微镜的物镜参数，在绘图软件的图面中绘制出设计图像，包括：获取待设计金相显微镜的物镜参数，所述物镜参数包括物镜中心光轴、工作距离参数、物镜放大倍率；基于所述物镜中心光轴与工作距离参数，确定观察标本的标本面中心点；在绘图软件中绘制一条通过所述标本面中心点的水平中心线，将所述水平中心线确定为系统光轴；根据所述物镜放大倍率计算所述观察标本的视野范围，将所述视野范围确定为暗视场光线照明范围；根据所述系统光轴、暗视场光线照明范围以及物镜结构绘制出设计图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的边界条件计算所述平行光线的会聚点，包括：确定预设的边界条件对应的约束关系，所述边界条件基于边界条件分析法得到；计算确定所述平行光线的会聚点，用以使所述会聚点同时满足多个所述约束关系。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述交点拟合生成反射抛物面曲线，包括：测量所述会聚点与任一所述交点之间的第一距离，确定抛物线准线，用以使所述交点到所述抛物线准线的直线距离为所述第一距离；对各所述交点进行拟合，生成反射抛物面曲线；基于所述抛物线准线确定所述反射抛物面曲线的抛物线焦点，并根据抛物线中心线与所述系统光轴之间的偏移量，计算得到所述反射抛物面曲线的抛物线方程。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平行光线至少设有三条...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕珂，李方园，高周琳迩，胡寅，周庆红，何凯，陈嘉男，梅家俊，洪东方，肖扬，
申请(专利权)人：浙江工商职业技术学院，
类型：发明
国别省市：