图文并茂，一次搞懂工业测量显微镜

观察、测量和处理，一步到位。

工业测量显微镜广泛应用于多个行业，特别在电子行业，是观察电路板的构造和精确测量距离的“得力”仪器。关于显微镜的测量基础知识，今天小编就和您浅聊一下。

一起走进显微镜的世界

首先，我们从显微镜的主要构成和光路说起，请看下图：

左：显微镜的主要构成图 右：显微镜的光路图

在上图中也提到了显微镜的三种照明方式。照明方式不同，观察成像也不同，因此需要根据不同的工件以及测量部位，选择最适合的照明方式。

照‖明‖方‖式

采用透过轮廓光观察的方法，特别是观察测量轮廓时使用，边缘清晰易于观察。

垂直照射测量工件的表面，用来表面性状的观察和测量。

外部照明 （环状光纤·环状LED·双光纤）

用斜射的光来照射测量工件的表面，能够实现立体的、颜色重复性良好的观察。

使用显微镜时，您可能会遇到显微镜的专业用语，这些用语都代表什么意思呢？

专‖业‖用‖语

综合放大倍率

综合放大倍率=目镜倍率 x 物镜倍率。

例：使用10x目镜和100x物镜组合时，观察像的综合放大倍率=10 x 100=1000x。

视场数F.N

指目镜能否在广视野下进行观察的指标。F.N=Field Number

装配1x物镜时，通过目镜观察到的像的直径为24mm

实视场 FOV

指通过目镜观察时实际观察和观察工件的实际范围。FOV：Field Of View

透过物镜与成像镜头的光在分划板上（成像镜头焦点位置）成像， 观察被目镜放大后的像。

PC显示倍率(TV综合倍率）

PC显示器倍率（TV综合倍率）是指相机摄像元件对角线长度与PC显示器屏幕对角线长度之比。当显微镜通过CCD 设备连接至电脑上进行成像观察时，就需要评价显示器倍率了。

PC显示器倍率（TV综合倍率）的计算公式如下：

小小测试题：

提问：使用10×物镜・2/3英寸CCD相机・17英寸显示器的TV综合倍率是多少？

解答：TV综合倍率＝10 × 39.3＝393×(大约400倍)

工作距离 WD

聚焦时物镜镜头头部顶点到检查物体表面的距离。工作距离越长,聚焦时操作性越好,不用担心镜头会碰上检查物体。WD：Working Distance

工作距离的示意图

齐焦距离 PFD

聚焦时从物镜安装位置到合焦時检查物体表面的距离。PFD：Par Field Distance

倍率不同但是从物镜安装面到检查物体表面的距离不变，

所以变倍率时不用重新对焦。

焦点距离 FD

焦点距离指镜头（主点）到焦点的距离。FD：Focus Distance

焦点深度 DOF

聚焦之后,聚焦位置前后移动,也能清晰的观察的前后移动范围。DOF：Depth Of Focus

高倍率镜头倍率越高较深越浅（短） 低倍率镜头倍率越低较深越深（长）

在人眼分辨力以下（约0.1至0.3mm）需要使用显微镜来，显微镜的观察方法又有哪些呢？

观‖察‖方‖法

End

来源：Mitutoyo三丰量仪量具

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浅谈工业镜头的暴利

工业镜头从名字上就可以看出是应用于工业领域的一种光学镜头，工业领域对镜头的要求无论是从设计上还是结构上都比普通镜头严格，购买的价格也相对来说会偏高很多，但一个普通工业镜头动不动就几千，更高级大口径，大视角的会贵更多，价格高的离谱，着实让人难以接受

从设计上，镜头有变焦和定焦之分，光圈有可调和固定来说，变焦和可调光圈的镜头从设计上要比定焦和定光圈的镜头难度大，加工和装配上自然而然所用的成本比较高，小编从下面几个部分来对比介绍下。

首先，在设计上，工程师可以参考已经公开的专利，或者前人经验来设计光路，设计周期一般是一周能出光路图，并不存在难设计一说，使用zemax软件经过多重优化，微调结构，公差模拟，一个新设计就这样诞生了。

那么从设计上能看出普通镜头和工业镜头有啥区别吗，我们先看下工业镜头设计，一般工业镜头都是畸变小，均匀性好，分辨率高的特点，而一种特殊的光路设计就能满足这些要求， 那就是远心光路。

物方远心镜头是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上，当孔径光阑放在像方焦平面上时，即使物距发生改变，像距也发生改变，但像高并没有发生改变，即测得的物体尺寸不会变化。 物方远心镜头用于工业精密测量，畸变极小。高性能的可以达到无畸变。可以消除物方由于调焦不准确带来的测量误差。

像方远心镜头，通过在物方焦平面上放置孔径光阑，使像方主光线平行于光轴，从而虽然CCD芯片的安装位置有改变，在CCD芯片上投影成像大小不变。

像方远心镜头的优点是，使相机的芯片获得均匀的光线，因为只有平行于光轴的光线才能入射在CCD/CMOS芯片前面的微型镜片上。从而使图像不会出现阴影，可以消除像方调焦不准引入的测量误差。

远心光路只是孔径光阑的位置的特殊性而已，并不存在明显的复杂程度，所以设计上费用和普通镜头的费用差不多。

从结构上，远心镜头会多使用几枚镜片，存在镜片的装配费用，测试过程都是一起测量，也不会产生额外的测试费用。

所以一个普通的工业镜头比普通镜头多的费用就出在了组装费用和多出来的镜片上，组装费用成本是按标准工时来计算，一小时的费用大概是36元左右，组装一个镜筒工时也就三四十分钟，算下来费用也不会高多少。多几枚镜片也就几十块钱而已（大视野的除外）但工业镜头确实售价特别高，特别是国外的镜头，真的让人难以接受。

工业镜头贵的另一个地方就是单量小，如果有一定的订单，估计也就不存在高价格的问题了，都是按样品来做的，所以费用昂贵，其实厂家设计生产一款镜头不可能只供一个客户，他们本身就在小批量或批量生产，生产成本不会太高，订单量小只是他们抬高价格的一个借口而已。

故而，工业镜头的设计生产存在明显的暴利，10~30倍的利润都是家常便饭，对于这些，各位怎么看，欢迎讨论。

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