CN107884921B - 物理教学用显微镜的目镜辅助观测装置 - Google Patents
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Abstract
物理教学用显微镜的目镜辅助观测装置，包括空心且上下两端敞口的筒体、设置在筒体上端的显示器、设置在筒体内的图像传感器、设置在筒体内且足以实现轴向位移的透镜组件，显示器与图像传感器通过数据线连接，图像传感器和透镜组件由近及远地依次与显示器相远离，透镜组件包括若干与图像传感器相正对且彼此依次间隔的透镜。其既不改变原有仪器的结构和调节步骤，又能方便地观测实验现象，方便教学使用。
Description
技术领域
本发明涉及物理教学用显微镜的目镜辅助观测装置。
背景技术
传统的显微镜、望远镜、分光计在使用时需要用目镜进行观测。在教学过程中，传统的目镜存在以下缺陷：
1、只能用一只眼睛观察，眼睛长时间处于“一只眼睁，一只眼闭”的状态，容易疲劳酸涩；
2、视场范围较小，不易观察实验现象。
3、实验现象只能由实验者一人观察到、不方便授课时教师的检查和点评。
现在市面上存在一种电子目镜，是使用CCD传感器接收影像并通过电子屏幕显示图像。这种装置虽然方便观察实验现象，但是对于教学过程，有以下两个弊端：
1、使用电子目镜时，需要把仪器的目镜取下，这样就改变了实验仪器的基本结构。而且取下、更换的过程会加快目镜的损耗。另外，对于有些仪器，比如分光计，目镜无法单独取下。
2、使用电子目镜时，不需要手动调节焦距，目镜的调节这一环节就会缺失。在教学中，仪器的构造、原理、使用方法都是教学的重要内容，学生不了解目镜的构造、使用目的和方法，整个教学活动是不完整的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种物理教学用显微镜的目镜辅助观测装置，其既不改变原有仪器的结构和调节步骤，又能方便地观测实验现象。
为解决上述技术问题，本发明提供了物理教学用显微镜的目镜辅助观测装置，包括空心且上下两端敞口的筒体、设置在筒体上端的显示器、设置在筒体内的图像传感器、设置在筒体内且足以实现轴向位移的透镜组件，显示器与图像传感器通过数据线连接，图像传感器和透镜组件由近及远地依次与显示器相远离，透镜组件包括若干与图像传感器相正对且彼此依次间隔的透镜。
为简单说明问题起见，以下对本发明所述的物理教学用显微镜的目镜辅助观测装置，均简称为本装置。
本装置的使用方法为，实验时，当观测仪器调节好后，先将本装置套在目镜上，通过显示器中的图像的清晰程度，调节透镜位置，使图像达到最清晰的效果。
本装置的优点，一、解放双眼，眼睛不用长时间盯着显微镜目镜；二、扩大视场范围，更直观地观察实验现象。三、方便实验教学。四、不改变原有的实验仪器，也不简化实验调节步骤，不会降低学生实验的要求。
为达到本装置更好的使用效果，其优选方案如下：
作为优选的，所述筒体包括上下依次相接的安装筒、连接筒、套筒，安装筒、连接筒、套筒的截面形状为圆形；
安装筒的上下两端均敞口且上端设有周向延伸的第一环形台；
连接筒的上端敞口、下端封口，且下端封口在周向呈内收状态，连接筒的下端中心区域设有用来安装透镜组件的内螺纹，连接筒的下端外壁设有用来连接套筒的外螺纹；
套筒的上下两端均敞口，套筒内的上端设有与连接筒的下端外螺纹相适配的内螺纹，套筒的下部周向均布至少三个螺纹通孔，上述螺纹通孔的轴线共面，每个螺纹通孔的轴线延长线均与套筒的轴线垂直相交，每个螺纹通孔内旋装紧定螺钉；
安装筒自上而下地***连接筒内，第一环形台与连接筒接触，安装筒的下端与连接筒的下端封口之间留有间隙，连接筒的下端与套筒的上端内外旋接；
透镜组件还包括用来安装若干透镜、上下两端均敞口、圆形的镜筒，镜筒的上部外壁设有与连接筒的内螺纹相适配的外螺纹；
显示器设在第一环形台的上方，图像传感器、数据线设在安装筒内，镜筒旋装在连接筒的下端中心区域，连接筒的下端封口、镜筒、套筒的规格尺寸，足以使得镜筒处于套筒内。
筒体分为安装筒、连接筒、套筒三个部分，而且三个部分为可拆卸的活络连接，这样可以方便调焦和使用，第一环形台起到限位的作用，保证安装筒下侧不与连接筒下侧接触。
作为优选的，所述的图像传感器采用CCD传感器或者CMOS传感器。
作为优选的，所述镜筒的下端设有周向延伸的第二环形台；
所述透镜包括上下依次间隔的第一透镜、第二透镜、第三透镜，第一透镜为凹口朝上的凸凹透镜，第二透镜为双凸透镜，第三透镜为双凸透镜；
第一透镜的上侧曲面的曲率半径为7.568mm、下侧曲面的曲率半径为27.195mm；
第二透镜的上侧曲面的曲率半径为12.636mm、下侧曲面的曲率半径为7.568mm；
第三透镜的上侧曲面的曲率半径为26.502mm、下侧曲面的曲率半径为19.897mm；
第一透镜、第二透镜沿两者轴线的间距为0.6mm；
第二透镜、第三透镜沿两者轴线的间距为0.8mm；
沿第一透镜的轴线，第一透镜的上侧曲面与图像传感器之间的距离范围为5-8mm；
沿第三透镜的轴线，第三透镜的下侧曲面与待观测物体表面之间的距离范围为2-4mm。
第二环形台起到握持部的作用，方便移动透镜组件，进行对焦。
作为优选的，所述安装筒内在图像传感器的下方处还依次设有滤光片、环形的阻挡圈，三者自上而下地依次接触，阻挡圈、安装筒的下侧共面；
所述安装筒、连接筒之间还设有密封圈。
滤光片可以滤除部分光线，得到更加清晰的图像。阻挡圈可以保护图像传感器和滤光片，使其不易受外力冲击而损坏，密封圈可以使安装筒与连接筒直接装配更加紧密。
附图说明
图1是本装置的结构示意图。
图2是套筒的结构示意图。
图3是第一透镜的结构示意图。
图4是第二透镜的结构示意图。
图5是第三透镜的结构示意图。
具体实施方式
参见图1-图5，本装置包括空心且上下两端敞口的筒体、设置在筒体上端的显示器1、设置在筒体内的CCD传感器23、设置在筒体内且足以实现轴向位移的透镜组件4，显示器1与CCD传感器23通过数据线连接，CCD传感器23和透镜组件4由近及远地依次与显示器1相远离，透镜组件4包括若干与CCD传感器23相正对且彼此依次间隔的透镜。
所述筒体包括上下依次相接的安装筒2、连接筒3、套筒5，安装筒2、连接筒3、套筒5的截面形状为圆形；
安装筒2的上下两端均敞口且上端设有周向延伸的第一环形台22；
连接筒3的上端敞口、下端封口，且下端封口在周向呈内收状态，形成一个台阶31，连接筒3的下端中心区域设有用来安装透镜组件4的内螺纹，连接筒3的下端外壁设有用来连接套筒5的外螺纹；
套筒5的上下两端均敞口，套筒5内的上端设有与连接筒3的下端外螺纹相适配的内螺纹，套筒5的下部周向均布至少三个螺纹通孔51，上述螺纹通孔51的轴线共面，每个螺纹通孔51的轴线延长线均与套筒5的轴线垂直相交，每个螺纹通孔51内旋装紧定螺钉52；
安装筒2自上而下地***连接筒3内，第一环形台22与连接筒3接触，安装筒2的下端与连接筒3的下端封口之间留有间隙，连接筒3的下端与套筒5的上端内外旋接，且套筒5上端与台阶31相抵靠；
透镜组件4还包括用来安装若干透镜、上下两端均敞口、圆形的镜筒41，镜筒41的上部外壁设有与连接筒3的内螺纹相适配的外螺纹；
显示器1设在第一环形台22的上方，CCD传感器23、数据线设在安装筒2内，镜筒41旋装在连接筒3的下端中心区域，连接筒3的下端封口、镜筒41、套筒5的规格尺寸，足以使得镜筒41处于套筒5内。
所述镜筒41的下端设有周向延伸的第二环形台45；
所述透镜包括上下依次间隔的第一透镜42、第二透镜43、第三透镜44，第一透镜42为凹口朝上的凸凹透镜，第二透镜43为双凸透镜，第三透镜44为双凸透镜；
第一透镜42的上侧曲面的曲率半径为7.568mm、下侧曲面的曲率半径为27.195mm，厚度为2.52mm，上侧最低点与下侧最低点之间沿竖直向的高度差为1.38mm，下侧面镀有增透膜，波长为550nm，执行标准为GB 1316-77；
第二透镜43的上侧曲面的曲率半径为12.636mm、下侧曲面的曲率半径为7.568mm，厚度为2.48mm，上侧面镀有增透膜，波长为550nm，执行标准为GB1316-77；
第三透镜44的上侧曲面的曲率半径为26.502mm、下侧曲面的曲率半径为19.897mm，厚度为2.19mm，上下侧面均镀有增透膜，波长为550nm，执行标准为GB 1316-77；
第一透镜42、第二透镜43沿两者轴线的间距为0.6mm；
第二透镜43、第三透镜44沿两者轴线的间距为0.8mm；
沿第一透镜42的轴线，第一透镜42的上侧曲面与CCD传感器23之间的距离为8mm；
沿第三透镜44的轴线，第三透镜44的下侧曲面与待观测物体表面之间的距离为4mm。
所述安装筒2内在CCD传感器23的下方处还依次设有滤光片24、环形的阻挡圈21，三者自上而下地依次接触，阻挡圈21、安装筒2的下侧共面，滤光片镀膜波长为550nm；
所述安装筒2、连接筒3之间还设有密封圈(密封圈图1中未示出)。
本装置的使用方法为，实验时，当观测仪器调节好后，先将本装置套在目镜上，筒体通过其下端安装在上述显微镜的目镜上，待观测物体表面的影像经透镜聚焦，在CCD传感器23上成像后，经显示器1清晰地示出。通过显示器1中的图像的清晰程度，调节透镜组件4位置，使图像达到最清晰的效果。
本装置的优点，一、解放双眼，眼睛不用长时间盯着显微镜目镜；二、扩大视场范围，更直观地观察实验现象。三、方便实验教学。四、不改变原有的实验仪器，也不简化实验调节步骤，不会降低学生实验的要求。
筒体分为安装筒2、连接筒3、套筒5三个部分，而且三个部分为可拆卸的活络连接，这样可以方便调焦和使用，第一环形台22起到限位的作用，保证安装筒2下侧不与连接筒3下侧接触。
第二环形台45起到握持部的作用，方便移动透镜组件4，进行对焦。
滤光片24可以滤除部分光线，得到更加清晰的图像。阻挡圈21可以保护CCD传感器23和滤光片24，使其不易受外力冲击而损坏，密封圈可以使安装筒2与连接筒3直接装配更加紧密。
另外，本装置也可以用于望远镜、分光计等具有目镜的实验器材。
Claims (1)
1.物理教学用显微镜的目镜辅助观测装置，其特征在于：包括空心且上下两端敞口的筒体、设置在筒体上端的显示器、设置在筒体内的图像传感器、设置在筒体内且足以实现轴向位移的透镜组件，显示器与图像传感器通过数据线连接，图像传感器和透镜组件由近及远地依次与显示器相远离，透镜组件包括若干与图像传感器相正对且彼此依次间隔的透镜；
所述筒体包括上下依次相接的安装筒、连接筒、套筒，安装筒、连接筒、套筒的截面形状为圆形；
安装筒的上下两端均敞口且上端设有周向延伸的第一环形台；
连接筒的上端敞口、下端封口，且下端封口在周向呈内收状态，连接筒的下端中心区域设有用来安装透镜组件的内螺纹，连接筒的下端外壁设有用来连接套筒的外螺纹；
套筒的上下两端均敞口，套筒内的上端设有与连接筒的下端外螺纹相适配的内螺纹，套筒的下部周向均布至少三个螺纹通孔，上述螺纹通孔的轴线共面，每个螺纹通孔的轴线延长线均与套筒的轴线垂直相交，每个螺纹通孔内旋装紧定螺钉；
安装筒自上而下地***连接筒内，第一环形台与连接筒接触，安装筒的下端与连接筒的下端封口之间留有间隙，连接筒的下端与套筒的上端内外旋接；
透镜组件还包括用来安装若干透镜、上下两端均敞口、圆形的镜筒，镜筒的上部外壁设有与连接筒的内螺纹相适配的外螺纹；
显示器设在第一环形台的上方，图像传感器、数据线设在安装筒内，镜筒旋装在连接筒的下端中心区域，连接筒的下端封口、镜筒、套筒的规格尺寸，足以使得镜筒处于套筒内；
所述的图像传感器采用 CCD传感器或者CMOS传感器；
所述镜筒的下端设有周向延伸的第二环形台；
所述透镜包括上下依次间隔的第一透镜、第二透镜、第三透镜，第一透镜为凹口朝上的凸凹透镜，第二透镜为双凸透镜，第三透镜为双凸透镜；
第一透镜的上侧曲面的曲率半径为7.568mm、下侧曲面的曲率半径为27.195mm；
第二透镜的上侧曲面的曲率半径为12.636mm、下侧曲面的曲率半径为7.568mm；
第三透镜的上侧曲面的曲率半径为26.502mm、下侧曲面的曲率半径为19.897mm；
第一透镜、第二透镜沿两者轴线的间距为0.6mm；
第二透镜、第三透镜沿两者轴线的间距为0.8mm；
沿第一透镜的轴线，第一透镜的上侧曲面与图像传感器之间的距离范围为5-8mm；
沿第三透镜的轴线，第三透镜的下侧曲面与待观测物体表面之间的距离范围为2-4mm；
所述安装筒内在图像传感器的下方处还依次设有滤光片、环形的阻挡圈，三者自上而下地依次接触，阻挡圈、安装筒的下侧共面；
所述安装筒、连接筒之间还设有密封圈。
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