一种大视场长工作距低像差平场复消色差显微物镜的制作方法

本发明涉及一种显微物镜，尤其涉及一种大视场长工作距低像差平场复消色差显微物镜。

背景技术：

1、显微镜物镜是显微镜最重要的组成部件，其成像质量直接影响了显微镜整体的性能。随着显微成像技术的发展，科研级显微镜提出了对显微镜更大视场、更高成像质量的要求。大视场意味着显微镜能够提供更大视野范围的图像，高成像质量意味着对真实图像的更高还原度。要做到这些，需要显微物镜的像差优化得更加完善，也要考虑到设计时边缘大视场的像差校正。与此同时，长工作距的显微物镜使得光路搭建的兼容性更强，其可以广泛用于晶圆检测、探针台、真空环境样品观测等场景。

2、随着科研实验的多元化应用场景扩展，对大视场、长工作距、低像差的显微物镜需求越来越大。传统设计由于技术不成熟，无法兼顾各个方面，只能选择性地保留一些参数指标。例如cn114326071a说到传统物镜设计技术不得不在数值孔径、平场性和色差校正之间做出平衡。

3、因此，如何同时保证显微物镜的多维度性能参数均能符合应用场景的要求，设计出更加全面优化的现代化镜头，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种大视场、超长工作距、同时满足高质量成像的科研级平场复消色差显微镜物镜。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种大视场长工作距低像差平场复消色差显微物镜，由从物方到像方沿光轴依次排列的第一透镜组（g1）、第二透镜组（g2）、第三透镜组（g3）、第四透镜组（g4）组成；

4、在所述第二透镜组（g2）和第三透镜组（g3）之间设有光阑（sto）；

5、第一透镜组（g1）、第二透镜组（g2）、第三透镜组（g3）和第四透镜组（g4）光焦度分布上符合“负-负-正-正”的奇对称性。

6、其进一步特征在于：

7、所述第三透镜组（g3）的焦距fg3和第四透镜组（g4）的焦距fg4与显微物镜总焦距f的比值满足如下稳定的特征关系式：

8、关系式1：1.78≤fg3/f≤3.23；

9、关系式2：0.74≤fg4/f≤0.97。

10、所述第一透镜组（g1）具有负光焦度，由第一透镜（l1）、第二透镜（l2）、第三透镜（l3）、第四透镜（l4）、第五透镜（l5）组成；

11、所述第二透镜组（g2）具有负光焦度，由第六透镜（l6）、第七透镜（l7）、第八透镜（l8）组成；

12、所述第三透镜组（g3）具有正光焦度，由第九透镜（l9）、第十透镜（l10）、第十一透镜（l11）、第十二透镜（l12）组成；

13、所述第四透镜组（g4）具有正光焦度，由第十三透镜（l13）、第十四透镜（l14）组成的。

14、所述第六透镜（l6）、第七透镜（l7）、第八透镜（l8）为三胶合透镜；所述第九透镜（l9）、第十透镜（l10）为二胶合透镜；所述第十一透镜（l11）、第十二透镜（l12）为二胶合透镜。

15、所述第七透镜（l7）的焦距（f7）、第十透镜（l10）的焦距（f10）、第十一透镜（l11）的焦距（f11）采用超低色散玻璃材料hfk95n，以实现消色差，且各透镜的焦距f7、f10、f11和第二透镜组（g2）焦距fg2、第三透镜组（g3）的焦距fg3组内焦距比值满足以下稳定的特征关系式：

16、关系式3：-0.40≤f7/fg2≤-0.06；

17、关系式4：0.45≤f10/fg3≤0.91；

18、关系式5：0.42≤f11/fg3≤0.81。

19、所述第十四透镜（l14）具有正折射能力将来自观察物的光线转换成汇聚的光线并将其引导至第十三透镜（l13），第十四透镜（l14）靠近观察物的凹面曲率半径r24与总焦距f满足以下稳定的特征关系式：

20、关系式6：0.585≤r24/f≤0.734。

21、所述第四透镜（l4）焦距f4与第一透镜组（g1）焦距fg1满足如下稳定的特征关系式：

22、关系式7：0.019≤|f4/fg1|≤0.129。

23、所述显微物镜总焦距f为19～21mm，光学系统齐焦距离为94～96mm。

24、所述第一透镜组（g1）中的第一透镜（l1）、第二透镜（l2）、第三透镜（l3）、第四透镜（l4）、第五透镜（l5）均由玻璃材料制成；所述第一透镜（l1）的光折射率和阿贝数分别为n1和v1；所述第二透镜（l2）的光折射率和阿贝数分别为n2和v2；所述第三透镜（l3）的光折射率和阿贝数分别为n3和v3；所述第四透镜（l4）的光折射率和阿贝数分别为n4和v4；所述第五透镜（l5）的光折射率和阿贝数分别为n5和v5；所述第一透镜（l1）～第五透镜（l5）的光折射率和阿贝数满足以下取值范围：

25、1.8≤n1≤2.0，23≤v1≤25；1.9≤n2≤2.1，17≤v2≤19；1.5≤n3≤1.7，40≤v3≤42；1.9≤n4≤2.1，17≤v4≤19；1.7≤n5≤1.9，44≤v5≤46。

26、所述第二透镜组（g2）中的第六透镜（l6）、第七透镜（l7）、第八透镜（l8）均由玻璃材料制成，所述第六透镜（l6）的光折射率和阿贝数分别为n6和v6；所述第七透镜（l7）的光折射率和阿贝数分别为n7和v7；

27、所述第八透镜（l8）的光折射率和阿贝数分别为n8和v8，所述第六透镜（l6）～第八透镜（l8）的光折射率和阿贝数满足以下取值范围：

28、1.6≤n6≤1.8，40≤v6≤42；1.4≤n7≤1.6，94≤v7≤96；1.9≤n8≤2.1，17≤v8≤19。

29、所述第三透镜组（g3）中的第九透镜（l9）、第十透镜（l10）、第十一透镜（l11）、第十二透镜（l12）均由玻璃材料制成，所述第九透镜（l9）的光折射率和阿贝数分别为n9和v9；所述第十透镜（l10）的光折射率和阿贝数分别为n10和v10；所述第十一透镜（l11）的光折射率和阿贝数分别为n11和v11；所述第十二透镜（l12）的光折射率和阿贝数分别为n12和v12，

30、所述第九透镜（l9）～第十二透镜（l12）的光折射率和阿贝数满足以下取值范围：

31、1.9≤n9≤2.1，17≤v9≤19；1.4≤n10≤1.6，94≤v10≤96；1.4≤n11≤1.6，94≤v11≤96；1.4≤n12≤1.6，66≤v12≤68。

32、所述第四透镜组（g4）中的第十三透镜（l13）、第十四透镜（l14）均由玻璃材料制成；所述第十三透镜（l13）的光折射率和阿贝数分别为n13和v13；所述第十四透镜（l14）的光折射率和阿贝数分别为n14和v14；

33、所述第十三透镜（l13）、第十四透镜（l14）的光折射率和阿贝数满足以下取值范围：1.7≤n13≤1.9，27≤v13≤29；1.9≤n14≤2.1，17≤v14≤19。

34、本发明的有益效果：

35、（1）根据相邻波长间隔对应的材料光折射率差相同的原则，所述显微物镜光谱中（400～700nm）共设置了7个波长，对于不同色光的像差尤其是色差的校正更为全面。

36、（2）所述显微物镜的像质评价中，400～700nm工作波长范围内各视场（除离轴3.3°视场）的斯特列尔比几乎都大于0.95，近似无像差；而最边缘视场（离轴3.3°视场）的斯特列尔比也在406～700nm范围内大于0.8，达到衍射极限。

37、（3）所述显微物镜的视场达到ø2.3mm，工作距离达到了8.5mm。

38、（4）所述显微物镜各个透镜光线入射角、出射角<35°，引入高阶像差小。

39、（5）所述显微物镜各透镜边缘厚度、中心厚度、阻塞率及空气间隔适中，有利于加工、装调。