一种显微镜物镜的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种显微镜物镜，属于光学仪器【技术领域】。本实用新型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。本实用新型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】G02B21/02GK204116705SQ201420640513
【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