无限远共轭距显微物镜杂散光测试仪及测试精度调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学测试领域，更具体地说，本发明涉及一种无限远共辄距显微物镜 杂散光测试仪及测试精度调节方法。
【背景技术】
[0002] 目前，测量光学系统的杂散光的方法主要有两种，一种为黑斑法（也称为面源 法），另一种为点源法。由于点源法采用的是点扫的方式，光线在进入光学系统前，必须对光 线进行准直，因此对于中心视场，它很难测量由透镜边缘、镜框和镜筒反射及散射所产生的 杂光，同时，对于小口径、大视场角的显微物镜，平行光照明与真实照明情况差别很大，测量 结果难以反映显微物镜内部杂散光的真实情况，因此对于显微物镜的杂散光测试一般采用 黑斑法。
[0003] 黑斑法的原理是测量张角近似为π的亮背景所产生的轴上点附近区域内杂散光 的积分值。其杂光系数（VGI)定义为：在均匀亮度的扩展视场中放置一个黑斑，经被测样品 成像后，其像中心区域上的光照度与移去黑斑放上白斑后在像面上同一处的光照度之比。 VGI用百分比表示。m 。式中，Ib为黑斑的光照度，〗w为移去黑斑后的光照度。 'w
[0004] 影响黑斑测量精度的主要因数有：物镜视场照明均匀性，照明数值孔径匹配，黑 体目标板黑白对比度，除被测件外杂散光源数量，物镜调焦精度，光电倍增管弱光探测能力 等。
[0005] 现有技术中，显微物镜的杂散光测试仪结构由积分球扩展均匀光源、可变光阑、黑 体目标板、被测物镜、目视系统、、及探测器、组成。对于低倍、小数值孔径显微物镜，该显微 物镜的杂散光测试仪可很好地用于杂散光测量；对于高倍、大数值孔径显微物镜，该显微 物镜的杂散光测试仪则有一定的缺陷，主要是针对数值孔径大于1的显微物镜，如果黑体 目标板本身不具备散射特性，不能保证照明数值孔径与物镜数值孔径匹配；而工艺上要同 时保证黑白对比度和朗伯散射特性的黑体目标板很难达到，也即意味着该装置基本不能用 于数值孔径大于1的显微物镜杂散光测量。同时该显微物镜的杂散光测试仪中分光元件、 分划板和目镜组成的目视系统相当于一个杂散光源，会给显微物镜杂散光测量结果带来影 响。
【发明内容】
[0006] 针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种无限远共辄距显微物镜杂散光 测试仪，通过使用积分球面扩展光源和浸油的余弦漫透射片组合成照明数值孔径大于1且 照明均匀的光源、可上下移动的半五角棱镜实现三目观察装置不构成新的杂散光源，并进 一步通过调节积分球与余弦漫透射片之间的距离、积分球面扩展光源开口直径、余弦漫透 射片口径来调节光源的均匀性，从而使本发明提供的无限远共辄距显微物镜杂散光测试仪 具有满足照明数值孔径大于1的无限远共辄距显微物镜的杂散光测量、杂散光源减少、测 量精度高的优点。
[0007] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：
[0008] 本发明所述的无限远共辄距显微物镜杂散光测试仪，依次包括：
[0009] 光源，用于提供照明均匀的光；
[0010] 成像装置，用于接收所述光源发射的光并成像；所述成像装置包括组合用于成像 的无限远共辄距显微物镜和管透镜、位于所述无限远共辄距显微物镜前焦面上并用于为所 述无限远共辄距显微物镜提供黑斑的黑体目标板；
[0011] 三目观察装置，用于观察保证测量时黑斑的位置放置正确；
[0012] 滤光装置，所述成像装置出射的光通过所述滤光装置过滤后输出可见光波段；
[0013] 第一光阑，其接收所述可见光波段并选择所述可见光波段中所述黑斑的特定黑斑 像区域的光用于测量；
[0014] 测试积分球，其对接收的所述第一光阑选择的测量光进行均光和衰减；以及，
[0015] 光电倍增管，其用于测量经所述测试积分球均光和衰减的光的能量；
[0016] 其中，所述三目观察装置依次包括：可上下移动的半五角棱镜、分光棱镜、空间棱 镜、直角棱镜、第一目镜以及第二目镜；所述成像装置成像后发射的光依次经过所述半五 角棱镜后方向转变45度后经过所述分光棱镜分成两束反向平行光，所述两束反向平行光 中的一束通过所述空间棱镜到达所述第一目镜、另一束通过所述直角棱镜到达所述第二目 镜。
[0017] 优选的是，所述滤光装置依次包括截止400nm以下光谱的高通滤光片以及截止 700nm以上光谱的低通滤光片。
[0018] 优选的是，所述光源包括：
[0019] 组合光源，其包括积分球面扩展光源和浸油处理的余弦漫透射片；以及，
[0020] 第二光阑，用于改变所述组合光源的照明数值孔径。
[0021] 优选的是，所述积分球面扩展光源和所述余弦漫透射片通过发黑处理的连接筒连 接。
[0022] -种无限远共辄距显微物镜杂散光测试仪的测试精度调节方法，设所述积分球面 扩展光源与所述余弦漫透射片之间的距离Z。，所述积分球面扩展光源开口直径r。，所述余 弦漫透射片口径^，极坐标半径r，所述积分球面扩展光源开口处光亮度值L。;那么，
[0023] 所述积分球面扩展光源开口至所述余弦漫透射片中心点光照强度为E(O)，且 E(O)满足
[0024] 所述积分球面扩展光源开口至所述余弦漫透射片上距离其中心Γι处的光照度值 为Ε(Γι)，且Ε(Γι)满足：
[0025] 则，所述光源发出的光均匀性等于
[0026] 艮P， CN 105181303 A 说明书 3/5 页
[0027] 优选的是，分别调节r。、!T1以及Z。，当r。= 90mm、r丨=20mm、Z。= IOOmm时，所述 光源发出的光均匀性大于0. 985。
[0028] 本发明至少包括以下有益效果：
[0029] 1)三目观察装置中半五角棱镜可上下移动改变分光比，保证三目观察装置观察 黑体目标板有足够的光强；半五角棱镜移开后，所有的光均用于测试，提高测试的精度的同 时，三目观察装置也不构成新的杂散光源，减少杂散光源，从而提高无限远共辄距显微物镜 杂散光测试仪的测量精度；另外，三目观察装置对成像装置焦平面可以进行更好地定位，提 尚了黑体目标板的定位精度；
[0030] 2)调节积分球与余弦漫透射片之间的距离、积分球面扩展光源开口直径、余弦漫 透射片口径来调节光源的均匀性，使得光的均匀性大于〇. 985,进一步提高无限远共辄距显 微物镜杂散光测试仪的测试精度；
[0031] 3)通过使用积分球面扩展光源和浸油处理的余弦漫透射片组合成照明数值孔径 大于1且照明均匀的光源；实现照明数值孔径大于1的无限远共辄距显微物镜的杂散光测 量。
[0032] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本 发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明所述的无限远共辄距显微物镜杂散光测试仪的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文 字能够据以实施。
[0035] 应当理解，本文所使用的诸如"具有"、"包含"以及"包括"术语并不配出一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。
[0036] 实施例1
[0037] 如图1所示，本发明所述的无限远共辄距显微物镜杂散光测试仪，依次包括：
[0038] 光源10,用于提供照明均匀的光；
[0039] 成像装置20,用于接收光源10发射的光并成像；成像装置20包括组合用于成像 的无限远共辄距显微物镜22和管透镜23、位于无限远共辄距显微物镜22前焦面上并用于 为无限远共辄距显微物镜22提供黑斑的黑体目标板21 ;
[0040] 三目观察装置30,用于观察以保证测量时黑斑的位置放置正确；
[0041] 滤光装置40,成像装置20出射的光通过滤光装置40过滤后输出可见光波段；
[0042] 第一光阑50,其接收可见光波段并选择可见光波段中黑斑的特定黑斑像区域的光 用于测量；
[0043] 测试积分球60,其对接收的第一光阑50选择的测量光进行均光和衰减；以及，
[0044] 光电倍增管70,其用于测量经测试积分球60均光和衰减的光的能量；
[0045] 其中，三目观察装置30依次包括：可上下移动的半五角棱镜31、分光棱镜32、空间 棱镜33、直角棱镜34、第一目镜35以及第二目镜36 ;成像装置20成像后发射的光依次经 过半五角棱镜31后方向转变45度后经过分光棱镜32分成两束反向平行光，两束反向平行 光中的一束通过空间棱镜33到达第一目镜35、另一束通过直角棱镜34到达第二目镜36。
[0046] 本发明实施方式提供的无限远共辄距显微物镜杂散光测试仪的工作过程如下：
[0047] 光源10发出照明均匀的光给成像装置20,光源10的光透过位于无限远共辄距显 微物镜22前焦面上的黑体目标板21时，黑体目标板21为无限远共辄距显微物镜22提供 黑斑（具体来说，黑体目标板21提供一个被测的无限远共辄距显微物镜22物方视场十分 之一大小的黑斑），光源