[发明专利]距离测量方法和距离测量仪

说明书

本发明涉及在一个物镜和一个物体之间的距离测量方法以及一个按照这种方法工作的距离测量仪。

特别与显微镜有关的是用户要求知道他的物体和显微镜物镜之间的距离。

为此曾经建议过各种方法。例如有用激光光束脉冲编码的运行时间测量。不同的光学方法例如截面图法或三角测量法同样是已知的。例如蔡司公司的所谓的MKM-显微镜-结构使用一个瞄准聚焦点的脉冲激光光束。如果物体平面位于Z-方向聚焦平面的前或后，则激光照射点在显微镜光轴的左边或右边闪烁。第一种方法的电子费用高并且功能上容易出错，而第二种方法则要求很高的光学费用。

因此本发明的任务是，寻找一种新的距离测量方法，光学上易于计算并且允许一个可靠的距离测量。

本方法是通过本发明权利要求1的特征实现的，而装置是对应于权利要求5的特征构成的。

一个重要的思想是两条基本上是平行的光(一般来说，但不仅仅是激光)在显微镜的平行光路上调整得瞄准物镜以及穿过物镜。如果物镜的焦距是不知道的，它是可以这样准确地被测量到的，两条光线-在焦点聚焦-成好象是一个单个的光点。距离物镜主平面的距离相当于焦距。然而物体平面不位于焦点上，也就是说，位于一个与之不同的距离上时，人们看到在物体平面上有两个激光照射点。两个激光照射点相互之间的距离是焦点平面和物体平面之间区别的一个尺度。这个距离可以依赖于物镜焦距和两个照射光源与物镜的立体关系被计算出来。通过激光照射点的一个几何编码例如在一个水平的或垂直的线条上通过相应的在激光光路中的前置透镜或样板得到这个标记的成像，这样也可以被检测到距离焦点平面的一个负的或一个正的距离。

与之不同的和其它的特殊结构被描述在相关的权利要求中。例如可以用一个时间编码代替一个几何编码，其中例如一个激光射线照射一次以后第二个激光光束时间交错地照射。按照本发明并不强迫，两条激光光束在进入物镜的平行光路以前真正是平行的。可以想象有任意角度的偏差，甚至物镜以及显微镜在产生激光的元件装配以后被校准和校准在计算时应被考虑进去。在一种这样结构的变型中一个一定的有定义的在物体平面上的照射点距离显示出物镜的聚焦状态与对象平面之间的关系。

按照本发明的距离测量方法受两射线之间夹角χ的影响。

当χ=90°时得到一个好的测量结果。

物体平面相对光轴的位置也很重要。如果它们相互垂直则测量没有问题。不需要一个修正。测量点与光轴对称。当不对称时可以用计算修正过来，如果各个测量点与光轴间各个距离被测量出来并且被反算到物体平面的斜位置。光轴的位置可以用光学方法很容易得到，如果它是可见的。测量系统可以这样被校准。

当然激光的光学频率可以在可见也可以在不可见范围，如果有相应的检测手段的话。作为检测手段例如可以使用红外范围的CCD。

本发明借助于附图进行进一步的解释。

它们表示：

附图1一个用简图表示的具有按照本发明的风格表示的激光射线装置的显微镜的一个主物镜；

附图2一种变型；

附图3一个计算电路的简图；

附图4主物镜后面的激光光路；

附图5具有集成的距离测量和放大测量的一种变型，和

附图6不垂直于图像-物体平面的一个显示

虽然是借助于一个显微镜叙述了本发明但它并不局限于显微镜。它可以被应用于具有至少一个主物镜的任何光路上。

在具有一个主物镜18、一个目镜8和一个光轴11的一个显微镜1上安放有一个透明的支撑板10，它支撑着两个偏转反射镜12a和12b。12a和12b在被表示的实施例中是对中心的，而实施例是不受限制的。偏转反射镜12a是一个半透明的分光镜、一条激光光束2，有时是由安装在显微镜外边的激光射线光源3发射的，被分成两个子光束2a,2b。

在偏转反射镜12a、12b的后面连接着光阑9a和9b，它将激光分光束2a和2b光学编码。当穿过主物镜18时平行的激光分光束2a和2b转向于聚焦平面A上的主物镜18的聚焦点5。如果现在有一个物体6位于聚焦平面A以外，则激光分光束2a和2b在物体6上产生两个照射标记20a和20b。两个照射标记20a和20b之间的距离13是主物镜18的主平面7与物体6之间的距离Z及其差值f(焦距)减去Z的一个尺度。