一種顯微鏡物鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種顯微鏡物鏡，屬于光學(xué)儀器【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括九片球面玻璃透鏡，從物方至像方依次排列：第一透鏡面向物方為凸面，面向像方為凹面；第二透鏡面向物方為凸面，面向像方為凹面；第三透鏡面向物方為凹面，面向像方為凹面；第四透鏡面向物方為凹面，面向像方為凹面；第五、第六透鏡為膠合透鏡組，第五透鏡面向物方為凸面，面向像方為凸面；第六透鏡面向物方為凹面，面向像方為凹面；第七、第八透鏡為膠合透鏡組，第七透鏡面向物方為凸面，面向像方為凹面；第八透鏡面向物方為凸面，面向像方為凸面；第九透鏡面向物方為凹面，面向像方為凸面。本發(fā)明可實現(xiàn)高分辨力成像，視場大、分辨率高、體積小、加工工藝成熟、成本低。
【專利說明】一種顯微鏡物鏡

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種顯微鏡物鏡。

【背景技術(shù)】
[0002] 顯微鏡是由一個或幾個透鏡組合構(gòu)成的一種光學(xué)儀器，已成為很多行業(yè)研究必不 可少的高科技設(shè)備。在一些精密微型領(lǐng)域，特別在醫(yī)療和科研等領(lǐng)域具有不可替代的作用。
[0003] 顯微鏡物鏡的視場大小會影響觀察范圍，視場越大，可觀察到的范圍就越大，就能 更好、更完整的觀察目標(biāo)。目前，世界范圍內(nèi)已有各類顯微鏡物鏡，但是技術(shù)上能達(dá)到的視 場一般保持在20mm左右，最大的視場也只有25mm，且只適用于目視觀察方面。隨著科技的 發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域已開始應(yīng)用CCD圖像自動采集技術(shù)，因此，對顯微鏡物鏡的視場提出 了更高的要求，而常規(guī)顯微鏡物鏡的視場卻無法滿足需求。
[0004] 經(jīng)檢索，關(guān)于提高顯微鏡視場的方案已有公開，如中國專利申請?zhí)?201310546824.4,申請日為2013年11月7日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：6倍超長工作距離物鏡；該 申請案公開了一種6倍長工作距離物鏡，整個系統(tǒng)由兩大組元組成，第一組元具有正的光 焦度，第二組元具有負(fù)的光焦度；第一組元由三個透鏡組組成；第二組元由第四透鏡組組 成；第一組元的焦距為fGl，第二組元的焦距為fG2,則它們之間滿足以下條件：0. 98〈|fG2/ fGl|〈l. 35 ;第一組元里各個透鏡組中，第一透鏡組的焦距為fLl，第二透鏡組的焦距為 fL2,第三透鏡組的焦距為fL3,滿足以下條件：119〈fL2〈135,0. 5〈fLl/fL3〈0. 7 ;第二組元 的焦距為fG2,滿足以下條件：-78〈fG2〈-70。該申請案解決了物鏡觀察視場小，出瞳直徑 小，成像清晰范圍難以達(dá)到100%的問題。
[0005] 又如中國專利申請?zhí)?01210418310. 6,申請日為2012年10月26日，發(fā)明創(chuàng)造名 稱為：用于視頻成像的顯微物鏡光學(xué)系統(tǒng)；以及中國專利申請?zhí)?01210205053. 8,申請日 為2012年6月20日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：全自動尿有形分析儀用30倍物鏡的專利，上述申請 案均通過對透鏡的組合設(shè)計，達(dá)到了增大觀察視場的目的，但視場的增大幅度較小，仍不能 很好的滿足現(xiàn)有技術(shù)對顯微鏡物鏡視場的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0007] 本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供了一種可實現(xiàn)大視場的顯微鏡物鏡，以滿 足目前各領(lǐng)域的需要。
[0008] 2.技術(shù)方案
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0010] 本發(fā)明的顯微鏡物鏡，包括同光軸設(shè)置的九片球面玻璃透鏡，分別為：第一透鏡、 第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡和第九透鏡，所述 的九片透鏡從物方至像方依次排列；其中，所述的第五透鏡和第六透鏡組成膠合透鏡組一， 第七透鏡和第八透鏡組成膠合透鏡組二；上述九片透鏡共有十六個鏡面，包括：第一透鏡、 第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、膠合透鏡組一、膠合透鏡組二、第九透鏡面向物方和面向像 方的鏡面，以及膠合透鏡組一中第五透鏡和第六透鏡的膠合面，膠合透鏡組二中第七透鏡 和第八透鏡的膠合面；以第一透鏡面向物方的鏡面為第一鏡面，從物方至像方依次對十六 個鏡面進(jìn)行排序；十六個鏡面的曲率半徑R、鏡面距離D和有效通光孔徑 Ψ分別為：
[0011] 第一鏡面為 R1 = 55. 274 ?56. 390mm、Dl = 9. 269 ?9. 366臟、Ψ1 = 16. 893 ? 17.450mm ；
[0012] 第二鏡面為 R2 = 152. 336 ?153. 868mm、D2 = 2. 185 ?2. 232mm、Ψ2 = 16. 012 ? 16.310mm ;
[0013] 第三鏡面為 R3 = 28. 478 ?29. 346mm、D3 = 9· 800 ?9. 895mm、Ψ3 = 15. 215 ? 15. 505mm ；
[0014] 第四鏡面為 R4 = 346. 780 ?350. 260mm、D4 = 9· 800 ?9. 895mm、Ψ4 = 13. 125 ? 13. 513mm ；
[0015] 第五鏡面為 R5 = - 31. 179 ?一30. 561mm、D5 = 6· 980 ?7. 055mm、Ψ 5 = 6· 985 ? 7. 41 3mm ；
[0016] 第六鏡面為 R6 = 12. 539 ?12. 921mm、D6 = 7· 910 ?8· 005mm、Ψ6 = 4· 798 ? 5. 055mm ；
[0017] 第七鏡面為 R7 = - 136. 891 ?一135. 529mm、D7 = 3· 210 ?3· 510mm、Ψ7 = 3· 353 ?3· 609mm ；
[0018] 第八鏡面為 R8 = 13. 746 ?14. 308mm、D8 = 2· 920 ?3· 120mm、Ψ8 = 2· 965 ? 3. 1 32mm ；
[0019] 第九鏡面為 R9 = 28. 074 ?28. 930mm、D9 = 4· 115 ?4. 275mm、Ψ9 = 2· 763 ? 3. 050mm ；
[0020] 第十鏡面為 RIO = - 9· 302 ?一8. 938mm、DIO = 2· 385 ?2. 635mm、Ψ 10 = 2· 376 ?2. 627mm ；
[0021] 第 ^-一 鏡面為 Rll = 70. 993 ?72. 427mm、Dll = 4· 890 ?5. 220mm、Ψ 11 = 2· 733 ?2· 925mm ；
[0022] 第十二鏡面為 R12 = 317. 554 ?320. 746mm、D12 = 1· 435 ?1· 615mm、Ψ12 = 5· 105 ?5. 336mm ；
[0023] 第十三鏡面為 R13 = 33. 187 ?33. 857mm、D13 = 3· 825 ?4· 210mm、Ψ 13 = 5· 560 ?5· 823mm ；
[0024] 第十四鏡面為 R14 = - 20. 009 ?一19. 417mm、D14 = 9· 525 ?9· 715mm、Ψ14 = 6. 375 ?6. 603mm ；
[0025] 第十五鏡面為 R15 = - 40. 997 ?一40. 185mm、D15 = 3· 880 ?4. 210mm、Ψ15 = 9.863 ?10. 135mm ；
[0026] 第十六鏡面為 R16 = - 19. 722 ?一19. 140mm、D16 = 199. 205 ?201. 125mm、Ψ16 =10.531 ?10. 810mm。
[0027] 更進(jìn)一步地,所述的十六個鏡面中，第一鏡面為凸面、第二鏡面為凹面、第三鏡面 為凸面、第四鏡面為凹面、第五鏡面為凹面、第六鏡面為凹面、第七鏡面為凹面、第八鏡面為 凹面、第九鏡面為凸面、第十鏡面為第五透鏡面向像方的凸面與第六透鏡面向物方的凹面 膠合面、第十一鏡面為凹面、第十二鏡面為凸面、第十三鏡面為第七透鏡面向像方的凹面與 第八透鏡面向物方的凸面膠合面、第十四鏡面為凸面、第十五鏡面為凹面、第十六鏡面為凸 面。
[0028] 更進(jìn)一步地，所述的第一透鏡的焦距為111. 27mm，第二透鏡的焦距為37.65mm， 第三透鏡的焦距為-16.75mm，第四透鏡的焦距為-24.713mm，膠合透鏡組一的焦距 為-35. 11mm，膠合透鏡組二的焦距為70. 67mm，第九透鏡的焦距為45. 07mm。。
[0029] 更進(jìn)一步地，所述的第一透鏡的折射率/阿貝系數(shù)為1.74693/50. 95,第二透鏡 的折射率/阿貝系數(shù)為1. 80518/25. 46,第三透鏡的折射率/阿貝系數(shù)1. 51680/64. 23， 第四透鏡的折射率/阿貝系數(shù)為1.51680/64. 23,第五透鏡的折射率/阿貝系數(shù)為 1. 43335/94. 52,第六透鏡的折射率/阿貝系數(shù)為1. 74693/50. 95,第七透鏡的折射率/阿貝 系數(shù)為1. 80518/25. 46,第八透鏡的折射率/阿貝系數(shù)為1. 43335/94. 52,第九透鏡的折射 率/阿貝系數(shù)為1. 74693/50. 95。
[0030] 更進(jìn)一步地，顯微鏡物鏡的最大視場為40_。
[0031] 3.有益效果
[0032] 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
[0033] 本發(fā)明的顯微鏡物鏡，全部采用球面鏡片，與現(xiàn)有光學(xué)鏡片加工與檢測工藝完全 兼容，制造成本低；且在本發(fā)明給出的十六個鏡面的結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下，顯微鏡物鏡的視場能 達(dá)到40_，大幅度增大了顯微鏡物鏡的視場，能夠滿足現(xiàn)有技術(shù)對顯微鏡物鏡視場的高要 求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明的顯微鏡物鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖2為在本發(fā)明實施例1提供的結(jié)構(gòu)參數(shù)下，ZEMAX軟件模擬出的顯微鏡物鏡的 視場參數(shù)表；
[0036] 圖3、圖4、圖5和圖6分別為ZEMAX軟件模擬出的在圖2視場設(shè)定條件下，顯微鏡 物鏡成像質(zhì)量效果圖；其中，圖3為光線色散情況示意圖，其橫坐標(biāo)為歸一化孔徑，縱坐標(biāo) 為以波數(shù)為單位的參考主光線的光程差；圖4為單色光基于衍射的能量集中度示意圖，其 橫坐標(biāo)為衍射光斑的半徑，縱坐標(biāo)為當(dāng)前半徑內(nèi)的能量占總能量的百分比；圖5為多色光 光學(xué)傳遞函數(shù)示意圖，其橫坐標(biāo)為空間頻率，縱坐標(biāo)為傳遞函數(shù)值；圖6為波相差與理論值 的對比示意圖，其為實際波面與參考球面之間的光程差。

【具體實施方式】
[0037] 為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0038] 實施例1
[0039] 參照圖1，本實施例的顯微鏡物鏡包括同光軸設(shè)置的九片球面玻璃透鏡，從物方至 像方依次排列：
[0040] 第一透鏡L1面向物方為凸面，面向像方為凹面。
[0041] 第二透鏡L2面向物方為凸面，面向像方為凹面。
[0042] 第三透鏡L3面向物方為凹面，面向像方為凹面。
[0043] 第四透鏡L4面向物方為凹面，面向像方為凹面。
[0044] 第五透鏡L5和第六透鏡L6組成膠合透鏡組一，其中第五透鏡L5面向物方為凸 面，面向像方為凸面；第六透鏡L6面向物方為凹面，面向像方為凹面，第五透鏡L5面向像方 的凸面與第六透鏡L6面向物方的凹面膠合在一起。
[0045] 第七透鏡L7和第八透鏡L8組成膠合透鏡組二，其中第七透鏡L7面向物方為凸 面，面向像方為凹面；第八透鏡L8面向物方為凸面，面向像方為凸面，第七透鏡L7面向像方 的凹面與第八透鏡L8面向物方的凸面膠合在一起。
[0046] 第九透鏡L9面向物方為凹面，面向像方為凸面。
[0047] 上述九片透鏡共有十六個鏡面，第一透鏡L1的凸面為第一鏡面，第一透鏡L1的凹 面為第二鏡面，第二透鏡L2的凸面為第三鏡面，第二透鏡L2的凹面為第四鏡面，第三透鏡 L3面向物方的凹面為第五鏡面，第三透鏡L3面向像方的凹面為第六鏡面，第四透鏡L4面 向物方的凹面為第七鏡面，第四透鏡L4面向像方的凹面為第八鏡面，第五透鏡L5面向物方 的凸面為第九鏡面，第五透鏡L5和第六透鏡L6的膠合面為第十鏡面，第六透鏡L6面向像 方的凹面為第十一鏡面，第七透鏡L7面向物方的凸面為第十二鏡面，第七透鏡L7和第八透 鏡L8的膠合面為第十三鏡面，第八透鏡L8面向像方的凸面為第十四鏡面，第九透鏡L9的 凹面為第十五鏡面，第九透鏡L9的凸面為第十六鏡面，十六個鏡面的曲率半徑R、鏡面距離 D、有效通光孔徑Ψ和九片透鏡的折射率/阿貝系數(shù)（nd/vd)參見表1 :
[0048] 表1實施例1中九片透鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種顯微鏡物鏡，其特征在于：包括同光軸設(shè)置的九片球面玻璃透鏡，分別為：第一 透鏡（L1)、第二透鏡（L2)、第三透鏡（L3)、第四透鏡（L4)、第五透鏡（L5)、第六透鏡（L6)、 第七透鏡（L7)、第八透鏡（L8)和第九透鏡（L9)，所述的九片透鏡從物方至像方依次排列； 其中，所述的第五透鏡（L5)和第六透鏡（L6)組成膠合透鏡組一，第七透鏡（L7)和第八透 鏡（L8)組成膠合透鏡組二；上述九片透鏡共有十六個鏡面，包括：第一透鏡（L1)、第二透鏡 (L2)、第三透鏡（L3)、第四透鏡（L4)、膠合透鏡組一、膠合透鏡組二、第九透鏡（L9)面向物 方和面向像方的鏡面，以及膠合透鏡組一中第五透鏡（L5)和第六透鏡（L6)的膠合面，膠合 透鏡組二中第七透鏡（L7)和第八透鏡（L8)的膠合面；以第一透鏡（L1)面向物方的鏡面為 第一鏡面，從物方至像方依次對十六個鏡面進(jìn)行排序；十六個鏡面的曲率半徑R、鏡面距離 D和有效通光孔徑Ψ分別為： 第一鏡面為 R1 = 55. 274 ?56. 390mm、D1 = 9. 269 ?9. 366mm、Ψ 1 = 16. 893 ? 17. 450mm ； 第二鏡面為 R2 = 152. 336 ?153. 868mm、D2 = 2. 185 ?2. 232mm、Ψ2 = 16. 012 ? 16.310mm ; 第三鏡面為 R3 = 28. 478 ?29. 346mm、D3 = 9· 800 ?9. 895mm、Ψ3 = 15. 215 ? 15. 505mm ； 第四鏡面為 R4 = 346. 780 ?350. 260mm、D4 = 9· 800 ?9. 895mm、Ψ4 = 13. 125 ? 13. 513mm ； 第五鏡面為 R5 =- 31. 179 ?一30. 561mm、D5 = 6· 980 ?7. 055mm、Ψ5 = 6· 985 ? 7. 413mm ； 第六鏡面為 R6 = 12. 539 ?12. 921mm、D6 = 7· 910 ?8· 005mm、Ψ6 = 4· 798 ? 5. 055mm ； 第七鏡面為 R7 =- 136. 891 ?一135. 529mm、D7 = 3· 210 ?3· 510mm、Ψ7 = 3· 353 ? 3. 609mm ； 第八鏡面為 R8 = 13. 746 ?14. 308mm、D8 = 2· 920 ?3· 120mm、Ψ8 = 2· 965 ? 3. 132mm ； 第九鏡面為 R9 = 28. 074 ?28. 930mm、D9 = 4· 115 ?4· 275mm、Ψ9 = 2· 763 ? 3. 050mm ； 第十鏡面為 Rl〇 = - 9· 302 ?一8· 938mm、D10 = 2· 385 ?2· 635mm、Ψ10 = 2· 376 ? 2. 627mm ； 第-^一鏡面為 Rll = 70. 993 ?72. 427mm、Dll = 4· 890 ?5. 220mm、Ψ 11 = 2· 733 ? 2. 925mm ； 第十二鏡面為 R12 = 317. 554 ?320. 746mm、D12 = 1· 435 ?1· 615mm、Ψ 12 = 5· 105 ? 5. 336mm ； 第十三鏡面為 R13 = 33. 187 ?33. 857mm、D13 = 3· 825 ?4· 210mm、Ψ 13 = 5· 560 ? 5. 823mm ; 第十四鏡面為 R14 = - 20. 009 ?一19. 417mm、D14 = 9· 525 ?9· 715mm、Ψ 14 = 6. 375 ?6. 603mm ; 第十五鏡面為 R15 = - 40. 997 ?一40. 185mm、D15 = 3· 880 ?4. 210mm、Ψ 15 = 9. 863 ?10. 135mm ; 第十六鏡面為 R16 = - 19. 722 ?一19. 140mm、D16 = 199. 205 ?201. 125mm、Ψ 16 = 10. 531 ?10. 810mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡物鏡，其特征在于：所述的十六個鏡面中，第一鏡面 為凸面、第二鏡面為凹面、第三鏡面為凸面、第四鏡面為凹面、第五鏡面為凹面、第六鏡面為 凹面、第七鏡面為凹面、第八鏡面為凹面、第九鏡面為凸面、第十鏡面為第五透鏡（L5)面向 像方的凸面與第六透鏡（L6)面向物方的凹面膠合面、第十一鏡面為凹面、第十二鏡面為凸 面、第十三鏡面為第七透鏡（L7)面向像方的凹面與第八透鏡（L8)面向物方的凸面膠合面、 第十四鏡面為凸面、第十五鏡面為凹面、第十六鏡面為凸面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯微鏡物鏡，其特征在于：所述的第一透鏡（L1)的焦距為 111. 27mm，第二透鏡（L2)的焦距為37. 65mm，第三透鏡（L3)的焦距為-16. 75mm，第四透 鏡（L4)的焦距為-24. 713mm，膠合透鏡組一的焦距為-35. 11mm，膠合透鏡組二的焦距為 70. 67mm，第九透鏡（L9)的焦距為45. 07mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯微鏡物鏡，其特征在于：所述的第一透鏡（L1)的折射率 /阿貝系數(shù)為1.74693/50. 95,第二透鏡（L2)的折射率/阿貝系數(shù)為1.80518/25. 46,第 三透鏡（L3)的折射率/阿貝系數(shù)1.51680/64. 23,第四透鏡（L4)的折射率/阿貝系數(shù)為 1. 51680/64. 23,第五透鏡（L5)的折射率/阿貝系數(shù)為1. 43335/94. 52,第六透鏡（L6)的折 射率/阿貝系數(shù)為1. 74693/50. 95,第七透鏡（L7)的折射率/阿貝系數(shù)為1. 80518/25. 46， 第八透鏡（L8)的折射率/阿貝系數(shù)為1.43335/94. 52,第九透鏡（L9)的折射率/阿貝系數(shù) 為 1.74693/50. 95。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2?4任一項所述的顯微鏡物鏡，其特征在于：顯微鏡物鏡的最大視 場為40mm。
【文檔編號】G02B21/02GK104297913SQ201410596356
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】文里云, 迪米特 申請人:南京恒磊光學(xué)技術(shù)研究有限公司