10×長工作距平場(chǎng)復(fù)消色差金相顯微物鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯微物鏡，特別是一種無CaF21 X長工作距平場(chǎng)復(fù)消色差金相顯微物鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]顯微物鏡是金相顯微鏡的最重要的部件，其成像質(zhì)量的高低直接影響金相顯微鏡的性能。平場(chǎng)復(fù)消色差顯微物鏡是像質(zhì)量最好、檔次最高的顯微物鏡。在物鏡中為同時(shí)校正初級(jí)軸向色差和二級(jí)光譜，常規(guī)的辦法是在部分正透鏡中引入低折射率、低色散的光學(xué)晶體；但這種特殊光學(xué)材料產(chǎn)量少，較脆、理化性能不穩(wěn)定，大尺寸的材料更難以獲得。國外同類產(chǎn)品德國萊卡物鏡由7片透鏡組成，奧林巴斯物鏡由6片透鏡組成，其中均采用了CaF2材料，因此價(jià)格較高，而且這兩款物鏡工作距離也短。近年來，使用特種玻璃(如TF 3)來替代或部分地替代CaF2設(shè)計(jì)制造平場(chǎng)復(fù)消色差物鏡，在降低成本和改善工藝性方面顯示了優(yōu)越性。這引發(fā)了發(fā)明人對(duì)此進(jìn)一步深入地研宄，終于設(shè)計(jì)出一種無CaF21X長工作距平場(chǎng)復(fù)消色差金相顯微物鏡。值得指出的是，伴隨著現(xiàn)代金相顯微鏡在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，要求金相顯微物鏡的工作距離越來越長，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜，傳統(tǒng)的齊焦距為45mm的物鏡已不能滿足要求。于是，前蘇聯(lián)和日本尼康對(duì)長工作距離物鏡使用長齊焦距結(jié)構(gòu)。如尼康采用了 60mm的齊焦距，使100X物鏡工作距離達(dá)到1mm。本設(shè)計(jì)作為成套長工作距離物鏡的低倍物鏡，也采用了 60mm齊焦距。當(dāng)然，長齊焦距結(jié)構(gòu)給物鏡設(shè)計(jì)和制造帶來新的挑戰(zhàn)和取得創(chuàng)新成果的機(jī)遇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高性價(jià)比的無CaF21X長工作距平場(chǎng)復(fù)消色差金相顯微物鏡，可同時(shí)校正C光(656.3nm)、F光(486.1nm)的軸向初級(jí)色差和D光(589.3nm)
的二級(jí)光譜。
[0004]本發(fā)明是通過適當(dāng)?shù)慕咕嗫s放和像差優(yōu)化，最終得到像質(zhì)優(yōu)良的中倍長工作距平場(chǎng)復(fù)消色差顯微物鏡。
[0005]本無CaF21 X長工作距平場(chǎng)復(fù)消色差金相顯微物鏡，由8片不含CaF2的光學(xué)玻璃的凸透鏡和凹透鏡分成5個(gè)光組構(gòu)成，各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列順序?yàn)?第一片凸透鏡、第二片凹透鏡、第三片凹透鏡、第四片凹透鏡、第五片凸透鏡、第六片凹透鏡、第七片凹透鏡、第八片凸透鏡、物面。物面經(jīng)系統(tǒng)后成像在無限遠(yuǎn)處。從第八片凸透鏡的頂點(diǎn)到物面的距離為工作距離W.Do
[0006]所述5個(gè)光組中，第I光組為第一片凸透鏡；第2光組為由第二片凹透鏡和第三片凹透鏡組成的雙膠合組；第3光組為由第四片凹透鏡和第五片凸透鏡組成的雙膠合組；第4光組為第六片凹透鏡；第5光組為第七片凹透鏡和第八片凸透鏡組成的雙膠合組。第八片凸透鏡其球面頂端與物面的間距為17.53mm ;
[0007]所述第一片凸透鏡為厚彎月單片；
[0008]所述第六片凹透鏡為薄彎月單片；
[0009]所述第八片凸透鏡為齊明厚彎月；
[0010]各光組間間距為:第2光組至第5光組間間距均較小，為0.1-0.7mm ;其中:第I光組與第2光組為較遠(yuǎn)分離間距，為9.35mm。
[0011]本發(fā)明的工作距離W.D = 17.53mm ;
[0012]放大倍率β = 1X (與f’ = 200mm鏡筒透鏡配合時(shí))；
[0013]數(shù)值孔徑NA = 0.28;
[0014]孔徑角>3.15° (像方視場(chǎng)Φ 22mm);
[0015]焦距f’ = 20mm ;
[0016]齊焦距=60mm。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0018](I)不含CaF2中倍金相顯微物鏡，達(dá)到平場(chǎng)復(fù)消色差效果；
[0019](2)大視場(chǎng)、長工作距離；
[0020](3)全光子玻璃構(gòu)成，性價(jià)比高；
[0021](4)齊焦距長。
【附圖說明】
[0022]圖1為萊卡1X平場(chǎng)復(fù)消色差顯微物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為奧林巴斯1X平場(chǎng)復(fù)消色差顯微物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為“Nikon顯微物鏡規(guī)格一覽表”中齊焦距60mm長工作距離成套物鏡參數(shù)；
[0025]圖4為本發(fā)明顯微物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明的幾何像差曲線圖；
[0027]圖6為本發(fā)明的幾何像差數(shù)據(jù)表；
[0028]圖7為本發(fā)明的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF曲線圖；
[0029]圖8為本發(fā)明的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF數(shù)據(jù)表。
[0030]圖中:1.第一片凸透鏡2.第二片凹透鏡3.第三片凹透鏡4.第四片凹透鏡5.第五片凸透鏡6.第六片凹透鏡7.第七片凹透鏡8.第八片凸透鏡9.物面。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作一步的闡述。
[0032]如圖4所示，本發(fā)明無CaF21X長工作距平場(chǎng)復(fù)消色差金相顯微物鏡，由8片不含CaF2的光學(xué)玻璃的凸透鏡和凹透鏡組成，從左向右排列順序?yàn)?第一片凸透鏡(I)、第二片凹透鏡(2)、第三片凹透鏡(3)、第四片凹透鏡(4)、第五片凸透鏡(5)、第六片凹透鏡(6)、第七片凹透鏡(7)、第八片凸透鏡(8)和物面(9)。且各透鏡與物面中心同軸，物面經(jīng)上述系統(tǒng)后成像在無限遠(yuǎn)處。
[0033]本發(fā)明給出的物鏡設(shè)計(jì)像差分析見附圖5，附圖6是此物鏡PTZ3數(shù)據(jù)表，圖5直觀地反映出C、D、F光在0.707孔徑帶上相交，三種波長的色球差很小，完全達(dá)到了復(fù)消色差的要求；圖6中顯示三階匹茨萬場(chǎng)曲(PTZ3) =— 0.003605，平場(chǎng)效果也相當(dāng)滿意；圖7看到，表示0ω、0.707 ω (ts)和1ω (ts)三個(gè)視場(chǎng)的5條MTF曲線，相互靠近，反映整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)均勻化的成像質(zhì)量；據(jù)目視極限分辨率公式σ = 0.61 λ /NA，N = I/ σ = ΝΑ/Ο.61 λ ,則Nniax=7801p/mm，而此時(shí) MTF 值 O ω 為 0.0884，0.707 ω t^P 0.707 ω 3分別為 0.0751 和 0.0539 ；1ω#Ρ1ω s分別為0.0521和0.0403，像質(zhì)是令人滿意的。從可比性看，除了數(shù)值孔徑比尼康略小外，其余性能與尼康持平；并優(yōu)于萊卡和奧林巴斯同類鏡頭。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無CaF2 1X長工作距平場(chǎng)復(fù)消色差金相顯微物鏡，包括透鏡，其特征是:由8片不含CaF2的光學(xué)玻璃的凸透鏡和凹透鏡分成5個(gè)光組構(gòu)成，各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列順序?yàn)?第一片凸透鏡、第二片凹透鏡、第三片凹透鏡、第四片凹透鏡、第五片凸透鏡、第六片凹透鏡、第七片凹透鏡、第八片凸透鏡、物面，物面經(jīng)系統(tǒng)后成像在無限遠(yuǎn)處，從第八片凸透鏡的頂點(diǎn)到物面的距離為工作距離W.Do
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述顯微物鏡，其特征是:所述5個(gè)光組中，第I光組為第一片凸透鏡；第2光組為由第二片凹透鏡和第三片凹透鏡組成的雙膠合組；第3光組為由第四片凹透鏡和第五片凸透鏡組成的雙膠合組；第4光組為第六片凹透鏡；第5光組為第七片凹透鏡和第八片凸透鏡組成的雙膠合組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述顯微物鏡，其特征是:所述第一片凸透鏡為厚彎月單片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述顯微物鏡，其特征是:所述第六片凹透鏡為薄彎月單片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述顯微物鏡，其特征是:所述第八片凸透鏡為齊明厚彎月。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述顯微物鏡，其特征是:所述第八片凸透鏡其球面頂端與物面的間距為17.53mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微物鏡，其特征是:該物鏡的長工作距離W.D=17.53mm，放大倍率β =1X，焦距f’ =20mm，數(shù)值孔徑NA=0.28，孔徑角ω=3.15° ;齊焦距=60mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無CaF2？10×長工作距平場(chǎng)復(fù)消色差金相顯微物鏡，由8片不含CaF2的光學(xué)玻璃的凸透鏡和凹透鏡分成5個(gè)光組構(gòu)成，各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列順序?yàn)椋旱谝黄雇哥R、第二片凹透鏡、第三片凹透鏡、第四片凹透鏡、第五片凸透鏡、第六片凹透鏡、第七片凹透鏡、第八片凸透鏡、物面。物面經(jīng)系統(tǒng)后成像在無限遠(yuǎn)處。本顯微物鏡的工作距離W.D=17.53mm，放大倍率β=10×（與f’=200mm鏡筒透鏡配合時(shí)），焦距f’=20mm，數(shù)值孔徑NA=0.28，孔徑角ω=3.15°（像方視場(chǎng)φ22mm）。其優(yōu)點(diǎn)是：1.不含CaF2中倍金相顯微物鏡，達(dá)到平場(chǎng)復(fù)消色差效果；2.大視場(chǎng)、長工作距離；3.性價(jià)比高；4.齊焦距長，為60mm。
【IPC分類】G02B21-02, G02B21-00, G02B1-00
【公開號(hào)】CN104570309
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410848600
【發(fā)明人】肖華鵬, 蕭澤新, 馬姝靚
【申請(qǐng)人】廣西師范大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日