本發(fā)明雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置屬于光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著生命科學(xué)領(lǐng)域不斷的突破與創(chuàng)新，反射式顯微成像和無透鏡顯微成像系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展。能夠在大數(shù)值孔徑角下實(shí)現(xiàn)成像的結(jié)構(gòu)分別是：拋物反射鏡、雙曲線反射鏡和橢球面反射鏡。橢球面反射鏡憑借提高數(shù)值孔徑和增強(qiáng)對(duì)比度的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在光學(xué)顯微成像技術(shù)和光學(xué)精密測量技術(shù)領(lǐng)域中，例如申請(qǐng)?zhí)枮?01210244377.2的發(fā)明專利《基于橢球反射照明共焦測量裝置》。
橢球面反射鏡對(duì)像差非常敏感，這是橢球面反射鏡的一個(gè)重要特點(diǎn)，為此通常采用橢球面反射鏡來進(jìn)行像差的檢測。然而，橢球面反射鏡有較大的收集孔徑角，對(duì)裝調(diào)精度要求非常高，容易產(chǎn)生巨大像差。所以為保證橢球面反射鏡的有效使用，需要對(duì)橢球面反射鏡雙焦點(diǎn)進(jìn)行高精度定位。對(duì)于橢球面反射鏡雙焦點(diǎn)的高精度定位問題的重要性，一方面，當(dāng)點(diǎn)源與橢球面反射鏡遠(yuǎn)焦點(diǎn)稍微在徑向偏離一點(diǎn)時(shí)，會(huì)引起較大的慧差和像散；另一方面，只有當(dāng)樣品表面處于橢球面反射鏡近焦點(diǎn)處時(shí)，橢球面反射鏡發(fā)揮其大數(shù)值孔徑優(yōu)勢，能夠?qū)悠樊a(chǎn)生分辨率高、清晰度大、對(duì)比度強(qiáng)的光學(xué)圖像，稍有偏差，成像效果會(huì)顯著下降，從而造成無法成像的問題。在保證雙焦點(diǎn)精確定位的基礎(chǔ)上，仍然需要對(duì)橢球面反射鏡系統(tǒng)的像差進(jìn)行校正。
傳統(tǒng)的橢球反射鏡焦點(diǎn)定位多采用三坐標(biāo)空間測量法，使得物鏡焦點(diǎn)、針孔等與橢球面反射鏡的焦點(diǎn)重合。但是這種測量方法效率低，方法復(fù)雜，而且對(duì)于橢球面反射鏡近焦點(diǎn)來說，傳統(tǒng)的測量方法無法解決。如果在設(shè)計(jì)橢球面反射鏡系統(tǒng)時(shí)能夠避開復(fù)雜的空間三維測量，那么會(huì)大大降低橢球面反射鏡系統(tǒng)測量的復(fù)雜性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置，通過特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，回避了空間三維測量，提供了一種裝調(diào)時(shí)無需三坐標(biāo)空間測量的成像裝置，具有裝調(diào)時(shí)方法簡單、效率高，理論上沒有像差的成像裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置，包括同軸相對(duì)設(shè)置的兩套相同的橢球面反射系統(tǒng)，所述橢球面反射系統(tǒng)包括同軸設(shè)置的固定盤、物鏡、物鏡轉(zhuǎn)接件、橢球面反射鏡和固定套筒；所述固定盤安裝在固定套筒內(nèi)部，固定盤中心開有螺紋孔，用于固定物鏡的物鏡轉(zhuǎn)接件與所述螺紋孔螺紋連接，通過在螺紋孔中旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)物鏡在光軸上移動(dòng)，使物鏡焦點(diǎn)與橢球面反射鏡的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合；所述橢球面反射鏡近焦點(diǎn)同時(shí)位于橢球面反射鏡的端面上和固定套筒的端面上。
上述雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置，兩套橢球面反射系統(tǒng)之間的距離能夠調(diào)整。
以上雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置，物鏡焦點(diǎn)與橢球面反射鏡的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合，調(diào)整步驟及判斷方法為以下兩種方法中的一種：
方法一：
步驟a、在橢球面反射鏡的近焦點(diǎn)處放置點(diǎn)光源，在物鏡后方放置觀察屏或成像器件；
步驟b、旋擰物鏡轉(zhuǎn)接件，使物鏡在光軸上移動(dòng)；
步驟c、觀察屏或成像器件上的圓形光斑光強(qiáng)為最大值時(shí)，物鏡焦點(diǎn)與橢球面反射鏡的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合；
方法二：
步驟a、在橢球面反射鏡的近焦點(diǎn)處放置點(diǎn)光源，在物鏡后方放置觀察屏或成像器件；
步驟b、旋擰物鏡轉(zhuǎn)接件，使物鏡在光軸上移動(dòng)；
步驟c、使觀察屏或成像器件在光軸上移動(dòng)，在觀察屏或成像器件上的圓形光斑大小不變時(shí)，物鏡焦點(diǎn)與橢球面反射鏡的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合。
以上雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置，兩套相同的橢球面反射系統(tǒng)相對(duì)同軸設(shè)置的調(diào)整步驟如下：
步驟a、在其中一個(gè)橢球面反射鏡的近焦點(diǎn)處放置點(diǎn)光源，在另外一個(gè)橢球面反射鏡的近焦點(diǎn)處放置觀察屏或成像器件；
步驟b、調(diào)整其中一個(gè)橢球面反射系統(tǒng)，在觀察屏或成像器件上的圓形光斑直徑小于閾值時(shí)，實(shí)現(xiàn)兩套相同的橢球面反射系統(tǒng)相對(duì)同軸設(shè)置。
有益效果：
第一、通過將固定盤、物鏡、物鏡轉(zhuǎn)接件、橢球面反射鏡同軸安裝在固定套筒內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物鏡于橢球面反射鏡同軸設(shè)置的免定位；
第二、通過固定盤中心開有螺紋孔，用于固定物鏡的物鏡轉(zhuǎn)接件與所述螺紋孔螺紋連接，通過在螺紋孔中旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)物鏡在光軸上移動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并配合光學(xué)成像方法觀察光斑大小的技術(shù)手段，直接實(shí)現(xiàn)物鏡焦點(diǎn)與橢球面反射鏡的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合，實(shí)現(xiàn)對(duì)橢球面反射鏡遠(yuǎn)焦點(diǎn)免定位的技術(shù)目的；
第三、通過橢球面反射鏡近焦點(diǎn)同時(shí)位于橢球面反射鏡的端面上和固定套筒的端面上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橢球面反射鏡近焦點(diǎn)免定位的技術(shù)目的；
以上三個(gè)技術(shù)目的相結(jié)合，回避了空間三維測量，使得本發(fā)明具有免定位的有益效果；
第四、本發(fā)明回避了傳統(tǒng)成像系統(tǒng)透鏡元件，采用橢球面反射鏡，從原理上克服了像差的產(chǎn)生；
第五、采用橢球面反射鏡的設(shè)計(jì)，能夠接收目標(biāo)大角度的反射光線，能夠提高整套系統(tǒng)的感光度，有利于在低照度環(huán)境下清晰成像；同時(shí)，也提供了大角度入射光線入射到成像系統(tǒng)，有利于克服干擾。
附圖說明
圖1是本發(fā)明雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1固定盤、2物鏡、3物鏡轉(zhuǎn)接件、4橢球面反射鏡、5固定套筒。
具體實(shí)施例
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明裝置的具體實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例一
本實(shí)施例的雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置包括同軸相對(duì)設(shè)置的兩套相同的橢球面反射系統(tǒng)，所述橢球面反射系統(tǒng)包括同軸設(shè)置的固定盤1、物鏡2、物鏡轉(zhuǎn)接件3、橢球面反射鏡4和固定套筒5；所述固定盤1安裝在固定套筒5內(nèi)部，固定盤1中心開有螺紋孔，用于固定物鏡2的物鏡轉(zhuǎn)接件3與所述螺紋孔螺紋連接，通過在螺紋孔中旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)物鏡2在光軸上移動(dòng)，使物鏡2焦點(diǎn)與橢球面反射鏡4的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合；所述橢球面反射鏡4近焦點(diǎn)同時(shí)位于橢球面反射鏡4的端面上和固定套筒5的端面上。
具體實(shí)施例二
本實(shí)施例的雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置，在具體實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步限定兩套橢球面反射系統(tǒng)之間的距離能夠調(diào)整。
這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先不限定兩套橢球面反射系統(tǒng)之間的距離，因此降低了裝調(diào)的難度，其次，由于兩套橢球面反射系統(tǒng)之間的距離能夠調(diào)整，因此方便在兩套橢球面反射系統(tǒng)之間加光學(xué)器件，如濾光片、光闌等，方便后續(xù)光路的分析與設(shè)計(jì)。
具體實(shí)施例三
本實(shí)施例的雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置，在具體實(shí)施例一或具體實(shí)施例二的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步限定物鏡2焦點(diǎn)與橢球面反射鏡4的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合，調(diào)整步驟及判斷方法為以下兩種方法中的一種：
方法一：
步驟a、在橢球面反射鏡4的近焦點(diǎn)處放置點(diǎn)光源，在物鏡2后方放置觀察屏或成像器件；
步驟b、旋擰物鏡轉(zhuǎn)接件3，使物鏡2在光軸上移動(dòng)；
步驟c、觀察屏或成像器件上的圓形光斑光強(qiáng)為最大值時(shí)，物鏡2焦點(diǎn)與橢球面反射鏡4的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合；
方法二：
步驟a、在橢球面反射鏡4的近焦點(diǎn)處放置點(diǎn)光源，在物鏡2后方放置觀察屏或成像器件；
步驟b、旋擰物鏡轉(zhuǎn)接件3，使物鏡2在光軸上移動(dòng)；
步驟c、使觀察屏或成像器件在光軸上移動(dòng)，在觀察屏或成像器件上的圓形光斑大小不變時(shí)，物鏡2焦點(diǎn)與橢球面反射鏡4的遠(yuǎn)焦點(diǎn)重合。
具體實(shí)施例四
本實(shí)施例的雙焦點(diǎn)免定位的雙橢球成像裝置，在具體實(shí)施例一或具體實(shí)施例二的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步限定兩套相同的橢球面反射系統(tǒng)相對(duì)同軸設(shè)置的調(diào)整步驟如下：
步驟a、在其中一個(gè)橢球面反射鏡4的近焦點(diǎn)處放置點(diǎn)光源，在另外一個(gè)橢球面反射鏡4的近焦點(diǎn)處放置觀察屏或成像器件；
步驟b、調(diào)整其中一個(gè)橢球面反射系統(tǒng)，在觀察屏或成像器件上的圓形光斑直徑小于閾值時(shí)，實(shí)現(xiàn)兩套相同的橢球面反射系統(tǒng)相對(duì)同軸設(shè)置。