一种显微镜物镜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种显微镜物镜,属于光学仪器【技术领域】。本发明包括九片球面玻璃透镜,从物方至像方依次排列:第一透镜面向物方为凸面,面向像方为凹面;第二透镜面向物方为凸面,面向像方为凹面;第三透镜面向物方为凹面,面向像方为凹面;第四透镜面向物方为凹面,面向像方为凹面;第五、第六透镜为胶合透镜组,第五透镜面向物方为凸面,面向像方为凸面;第六透镜面向物方为凹面,面向像方为凹面;第七、第八透镜为胶合透镜组,第七透镜面向物方为凸面,面向像方为凹面;第八透镜面向物方为凸面,面向像方为凸面;第九透镜面向物方为凹面,面向像方为凸面。本发明可实现高分辨力成像,视场大、分辨率高、体积小、加工工艺成熟、成本低。
【专利说明】一种显微镜物镜
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学仪器【技术领域】,更具体地说,涉及一种显微镜物镜。
【背景技术】
[0002] 显微镜是由一个或几个透镜组合构成的一种光学仪器,已成为很多行业研究必不 可少的高科技设备。在一些精密微型领域,特别在医疗和科研等领域具有不可替代的作用。
[0003] 显微镜物镜的视场大小会影响观察范围,视场越大,可观察到的范围就越大,就能 更好、更完整的观察目标。目前,世界范围内已有各类显微镜物镜,但是技术上能达到的视 场一般保持在20mm左右,最大的视场也只有25mm,且只适用于目视观察方面。随着科技的 发展,越来越多的领域已开始应用CCD图像自动采集技术,因此,对显微镜物镜的视场提出 了更高的要求,而常规显微镜物镜的视场却无法满足需求。
[0004] 经检索,关于提高显微镜视场的方案已有公开,如中国专利申请号 201310546824.4,申请日为2013年11月7日,发明创造名称为:6倍超长工作距离物镜;该 申请案公开了一种6倍长工作距离物镜,整个系统由两大组元组成,第一组元具有正的光 焦度,第二组元具有负的光焦度;第一组元由三个透镜组组成;第二组元由第四透镜组组 成;第一组元的焦距为fGl,第二组元的焦距为fG2,则它们之间满足以下条件:0. 98〈|fG2/ fGl|〈l. 35 ;第一组元里各个透镜组中,第一透镜组的焦距为fLl,第二透镜组的焦距为 fL2,第三透镜组的焦距为fL3,满足以下条件:119〈fL2〈135,0. 5〈fLl/fL3〈0. 7 ;第二组元 的焦距为fG2,满足以下条件:-78〈fG2〈-70。该申请案解决了物镜观察视场小,出瞳直径 小,成像清晰范围难以达到100%的问题。
[0005] 又如中国专利申请号201210418310. 6,申请日为2012年10月26日,发明创造名 称为:用于视频成像的显微物镜光学系统;以及中国专利申请号201210205053. 8,申请日 为2012年6月20日,发明创造名称为:全自动尿有形分析仪用30倍物镜的专利,上述申请 案均通过对透镜的组合设计,达到了增大观察视场的目的,但视场的增大幅度较小,仍不能 很好的满足现有技术对显微镜物镜视场的需求。
【发明内容】
[0006] 1.发明要解决的技术问题
[0007] 本发明的目的在于克服上述不足,提供了一种可实现大视场的显微镜物镜,以满 足目前各领域的需要。
[0008] 2.技术方案
[0009] 为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
[0010] 本发明的显微镜物镜,包括同光轴设置的九片球面玻璃透镜,分别为:第一透镜、 第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜,所述 的九片透镜从物方至像方依次排列;其中,所述的第五透镜和第六透镜组成胶合透镜组一, 第七透镜和第八透镜组成胶合透镜组二;上述九片透镜共有十六个镜面,包括:第一透镜、 第二透镜、第三透镜、第四透镜、胶合透镜组一、胶合透镜组二、第九透镜面向物方和面向像 方的镜面,以及胶合透镜组一中第五透镜和第六透镜的胶合面,胶合透镜组二中第七透镜 和第八透镜的胶合面;以第一透镜面向物方的镜面为第一镜面,从物方至像方依次对十六 个镜面进行排序;十六个镜面的曲率半径R、镜面距离D和有效通光孔径 Ψ分别为:
[0011] 第一镜面为 R1 = 55. 274 ?56. 390mm、Dl = 9. 269 ?9. 366臟、Ψ1 = 16. 893 ? 17.450mm ;
[0012] 第二镜面为 R2 = 152. 336 ?153. 868mm、D2 = 2. 185 ?2. 232mm、Ψ2 = 16. 012 ? 16.310mm ;
[0013] 第三镜面为 R3 = 28. 478 ?29. 346mm、D3 = 9· 800 ?9. 895mm、Ψ3 = 15. 215 ? 15. 505mm ;
[0014] 第四镜面为 R4 = 346. 780 ?350. 260mm、D4 = 9· 800 ?9. 895mm、Ψ4 = 13. 125 ? 13. 513mm ;
[0015] 第五镜面为 R5 = - 31. 179 ?一30. 561mm、D5 = 6· 980 ?7. 055mm、Ψ 5 = 6· 985 ? 7. 41 3mm ;
[0016] 第六镜面为 R6 = 12. 539 ?12. 921mm、D6 = 7· 910 ?8· 005mm、Ψ6 = 4· 798 ? 5. 055mm ;
[0017] 第七镜面为 R7 = - 136. 891 ?一135. 529mm、D7 = 3· 210 ?3· 510mm、Ψ7 = 3· 353 ?3· 609mm ;
[0018] 第八镜面为 R8 = 13. 746 ?14. 308mm、D8 = 2· 920 ?3· 120mm、Ψ8 = 2· 965 ? 3. 1 32mm ;
[0019] 第九镜面为 R9 = 28. 074 ?28. 930mm、D9 = 4· 115 ?4. 275mm、Ψ9 = 2· 763 ? 3. 050mm ;
[0020] 第十镜面为 RIO = - 9· 302 ?一8. 938mm、DIO = 2· 385 ?2. 635mm、Ψ 10 = 2· 376 ?2. 627mm ;
[0021] 第 ^-一 镜面为 Rll = 70. 993 ?72. 427mm、Dll = 4· 890 ?5. 220mm、Ψ 11 = 2· 733 ?2· 925mm ;
[0022] 第十二镜面为 R12 = 317. 554 ?320. 746mm、D12 = 1· 435 ?1· 615mm、Ψ12 = 5· 105 ?5. 336mm ;
[0023] 第十三镜面为 R13 = 33. 187 ?33. 857mm、D13 = 3· 825 ?4· 210mm、Ψ 13 = 5· 560 ?5· 823mm ;
[0024] 第十四镜面为 R14 = - 20. 009 ?一19. 417mm、D14 = 9· 525 ?9· 715mm、Ψ14 = 6. 375 ?6. 603mm ;
[0025] 第十五镜面为 R15 = - 40. 997 ?一40. 185mm、D15 = 3· 880 ?4. 210mm、Ψ15 = 9.863 ?10. 135mm ;
[0026] 第十六镜面为 R16 = - 19. 722 ?一19. 140mm、D16 = 199. 205 ?201. 125mm、Ψ16 =10.531 ?10. 810mm。
[0027] 更进一步地,所述的十六个镜面中,第一镜面为凸面、第二镜面为凹面、第三镜面 为凸面、第四镜面为凹面、第五镜面为凹面、第六镜面为凹面、第七镜面为凹面、第八镜面为 凹面、第九镜面为凸面、第十镜面为第五透镜面向像方的凸面与第六透镜面向物方的凹面 胶合面、第十一镜面为凹面、第十二镜面为凸面、第十三镜面为第七透镜面向像方的凹面与 第八透镜面向物方的凸面胶合面、第十四镜面为凸面、第十五镜面为凹面、第十六镜面为凸 面。
[0028] 更进一步地,所述的第一透镜的焦距为111. 27mm,第二透镜的焦距为37.65mm, 第三透镜的焦距为-16.75mm,第四透镜的焦距为-24.713mm,胶合透镜组一的焦距 为-35. 11mm,胶合透镜组二的焦距为70. 67mm,第九透镜的焦距为45. 07mm。。
[0029] 更进一步地,所述的第一透镜的折射率/阿贝系数为1.74693/50. 95,第二透镜 的折射率/阿贝系数为1. 80518/25. 46,第三透镜的折射率/阿贝系数1. 51680/64. 23, 第四透镜的折射率/阿贝系数为1.51680/64. 23,第五透镜的折射率/阿贝系数为 1. 43335/94. 52,第六透镜的折射率/阿贝系数为1. 74693/50. 95,第七透镜的折射率/阿贝 系数为1. 80518/25. 46,第八透镜的折射率/阿贝系数为1. 43335/94. 52,第九透镜的折射 率/阿贝系数为1. 74693/50. 95。
[0030] 更进一步地,显微镜物镜的最大视场为40_。
[0031] 3.有益效果
[0032] 采用本发明提供的技术方案,与已有的公知技术相比,具有如下显著效果:
[0033] 本发明的显微镜物镜,全部采用球面镜片,与现有光学镜片加工与检测工艺完全 兼容,制造成本低;且在本发明给出的十六个镜面的结构参数条件下,显微镜物镜的视场能 达到40_,大幅度增大了显微镜物镜的视场,能够满足现有技术对显微镜物镜视场的高要 求。
【专利附图】
【附图说明】
[0034] 图1为本发明的显微镜物镜的结构示意图;
[0035] 图2为在本发明实施例1提供的结构参数下,ZEMAX软件模拟出的显微镜物镜的 视场参数表;
[0036] 图3、图4、图5和图6分别为ZEMAX软件模拟出的在图2视场设定条件下,显微镜 物镜成像质量效果图;其中,图3为光线色散情况示意图,其横坐标为归一化孔径,纵坐标 为以波数为单位的参考主光线的光程差;图4为单色光基于衍射的能量集中度示意图,其 横坐标为衍射光斑的半径,纵坐标为当前半径内的能量占总能量的百分比;图5为多色光 光学传递函数示意图,其横坐标为空间频率,纵坐标为传递函数值;图6为波相差与理论值 的对比示意图,其为实际波面与参考球面之间的光程差。
【具体实施方式】
[0037] 为进一步了解本发明的内容,结合附图和实施例对本发明作详细描述。
[0038] 实施例1
[0039] 参照图1,本实施例的显微镜物镜包括同光轴设置的九片球面玻璃透镜,从物方至 像方依次排列:
[0040] 第一透镜L1面向物方为凸面,面向像方为凹面。
[0041] 第二透镜L2面向物方为凸面,面向像方为凹面。
[0042] 第三透镜L3面向物方为凹面,面向像方为凹面。
[0043] 第四透镜L4面向物方为凹面,面向像方为凹面。
[0044] 第五透镜L5和第六透镜L6组成胶合透镜组一,其中第五透镜L5面向物方为凸 面,面向像方为凸面;第六透镜L6面向物方为凹面,面向像方为凹面,第五透镜L5面向像方 的凸面与第六透镜L6面向物方的凹面胶合在一起。
[0045] 第七透镜L7和第八透镜L8组成胶合透镜组二,其中第七透镜L7面向物方为凸 面,面向像方为凹面;第八透镜L8面向物方为凸面,面向像方为凸面,第七透镜L7面向像方 的凹面与第八透镜L8面向物方的凸面胶合在一起。
[0046] 第九透镜L9面向物方为凹面,面向像方为凸面。
[0047] 上述九片透镜共有十六个镜面,第一透镜L1的凸面为第一镜面,第一透镜L1的凹 面为第二镜面,第二透镜L2的凸面为第三镜面,第二透镜L2的凹面为第四镜面,第三透镜 L3面向物方的凹面为第五镜面,第三透镜L3面向像方的凹面为第六镜面,第四透镜L4面 向物方的凹面为第七镜面,第四透镜L4面向像方的凹面为第八镜面,第五透镜L5面向物方 的凸面为第九镜面,第五透镜L5和第六透镜L6的胶合面为第十镜面,第六透镜L6面向像 方的凹面为第十一镜面,第七透镜L7面向物方的凸面为第十二镜面,第七透镜L7和第八透 镜L8的胶合面为第十三镜面,第八透镜L8面向像方的凸面为第十四镜面,第九透镜L9的 凹面为第十五镜面,第九透镜L9的凸面为第十六镜面,十六个镜面的曲率半径R、镜面距离 D、有效通光孔径Ψ和九片透镜的折射率/阿贝系数(nd/vd)参见表1 :
[0048] 表1实施例1中九片透镜的结构参数
[0049]
【权利要求】
1. 一种显微镜物镜,其特征在于:包括同光轴设置的九片球面玻璃透镜,分别为:第一 透镜(L1)、第二透镜(L2)、第三透镜(L3)、第四透镜(L4)、第五透镜(L5)、第六透镜(L6)、 第七透镜(L7)、第八透镜(L8)和第九透镜(L9),所述的九片透镜从物方至像方依次排列; 其中,所述的第五透镜(L5)和第六透镜(L6)组成胶合透镜组一,第七透镜(L7)和第八透 镜(L8)组成胶合透镜组二;上述九片透镜共有十六个镜面,包括:第一透镜(L1)、第二透镜 (L2)、第三透镜(L3)、第四透镜(L4)、胶合透镜组一、胶合透镜组二、第九透镜(L9)面向物 方和面向像方的镜面,以及胶合透镜组一中第五透镜(L5)和第六透镜(L6)的胶合面,胶合 透镜组二中第七透镜(L7)和第八透镜(L8)的胶合面;以第一透镜(L1)面向物方的镜面为 第一镜面,从物方至像方依次对十六个镜面进行排序;十六个镜面的曲率半径R、镜面距离 D和有效通光孔径Ψ分别为: 第一镜面为 R1 = 55. 274 ?56. 390mm、D1 = 9. 269 ?9. 366mm、Ψ 1 = 16. 893 ? 17. 450mm ; 第二镜面为 R2 = 152. 336 ?153. 868mm、D2 = 2. 185 ?2. 232mm、Ψ2 = 16. 012 ? 16.310mm ; 第三镜面为 R3 = 28. 478 ?29. 346mm、D3 = 9· 800 ?9. 895mm、Ψ3 = 15. 215 ? 15. 505mm ; 第四镜面为 R4 = 346. 780 ?350. 260mm、D4 = 9· 800 ?9. 895mm、Ψ4 = 13. 125 ? 13. 513mm ; 第五镜面为 R5 =- 31. 179 ?一30. 561mm、D5 = 6· 980 ?7. 055mm、Ψ5 = 6· 985 ? 7. 413mm ; 第六镜面为 R6 = 12. 539 ?12. 921mm、D6 = 7· 910 ?8· 005mm、Ψ6 = 4· 798 ? 5. 055mm ; 第七镜面为 R7 =- 136. 891 ?一135. 529mm、D7 = 3· 210 ?3· 510mm、Ψ7 = 3· 353 ? 3. 609mm ; 第八镜面为 R8 = 13. 746 ?14. 308mm、D8 = 2· 920 ?3· 120mm、Ψ8 = 2· 965 ? 3. 132mm ; 第九镜面为 R9 = 28. 074 ?28. 930mm、D9 = 4· 115 ?4· 275mm、Ψ9 = 2· 763 ? 3. 050mm ; 第十镜面为 Rl〇 = - 9· 302 ?一8· 938mm、D10 = 2· 385 ?2· 635mm、Ψ10 = 2· 376 ? 2. 627mm ; 第-^一镜面为 Rll = 70. 993 ?72. 427mm、Dll = 4· 890 ?5. 220mm、Ψ 11 = 2· 733 ? 2. 925mm ; 第十二镜面为 R12 = 317. 554 ?320. 746mm、D12 = 1· 435 ?1· 615mm、Ψ 12 = 5· 105 ? 5. 336mm ; 第十三镜面为 R13 = 33. 187 ?33. 857mm、D13 = 3· 825 ?4· 210mm、Ψ 13 = 5· 560 ? 5. 823mm ; 第十四镜面为 R14 = - 20. 009 ?一19. 417mm、D14 = 9· 525 ?9· 715mm、Ψ 14 = 6. 375 ?6. 603mm ; 第十五镜面为 R15 = - 40. 997 ?一40. 185mm、D15 = 3· 880 ?4. 210mm、Ψ 15 = 9. 863 ?10. 135mm ; 第十六镜面为 R16 = - 19. 722 ?一19. 140mm、D16 = 199. 205 ?201. 125mm、Ψ 16 = 10. 531 ?10. 810mm。
2. 根据权利要求1所述的显微镜物镜,其特征在于:所述的十六个镜面中,第一镜面 为凸面、第二镜面为凹面、第三镜面为凸面、第四镜面为凹面、第五镜面为凹面、第六镜面为 凹面、第七镜面为凹面、第八镜面为凹面、第九镜面为凸面、第十镜面为第五透镜(L5)面向 像方的凸面与第六透镜(L6)面向物方的凹面胶合面、第十一镜面为凹面、第十二镜面为凸 面、第十三镜面为第七透镜(L7)面向像方的凹面与第八透镜(L8)面向物方的凸面胶合面、 第十四镜面为凸面、第十五镜面为凹面、第十六镜面为凸面。
3. 根据权利要求2所述的显微镜物镜,其特征在于:所述的第一透镜(L1)的焦距为 111. 27mm,第二透镜(L2)的焦距为37. 65mm,第三透镜(L3)的焦距为-16. 75mm,第四透 镜(L4)的焦距为-24. 713mm,胶合透镜组一的焦距为-35. 11mm,胶合透镜组二的焦距为 70. 67mm,第九透镜(L9)的焦距为45. 07mm。
4. 根据权利要求3所述的显微镜物镜,其特征在于:所述的第一透镜(L1)的折射率 /阿贝系数为1.74693/50. 95,第二透镜(L2)的折射率/阿贝系数为1.80518/25. 46,第 三透镜(L3)的折射率/阿贝系数1.51680/64. 23,第四透镜(L4)的折射率/阿贝系数为 1. 51680/64. 23,第五透镜(L5)的折射率/阿贝系数为1. 43335/94. 52,第六透镜(L6)的折 射率/阿贝系数为1. 74693/50. 95,第七透镜(L7)的折射率/阿贝系数为1. 80518/25. 46, 第八透镜(L8)的折射率/阿贝系数为1.43335/94. 52,第九透镜(L9)的折射率/阿贝系数 为 1.74693/50. 95。
5. 根据权利要求2?4任一项所述的显微镜物镜,其特征在于:显微镜物镜的最大视 场为40mm。
【文档编号】G02B21/02GK104297913SQ201410596356
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】文里云, 迪米特 申请人:南京恒磊光学技术研究有限公司