CN102023377B - 无CaF2中倍平场复消色差金相显微物镜 - Google Patents

无CaF2中倍平场复消色差金相显微物镜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无CaF2中倍平场复消色差金相显微物镜，由6片不含CaF2材料的特殊光学玻璃的凸透镜、凹透镜组成，且各透镜与物面中心同轴，从右到左排序为：物面、第一片凸透镜、第二片凹透镜、第三片凸透镜、第四片凸透镜、第五片凹透镜、第六片凸透镜。成像在无穷远处。本发明的长工作距离W.D＞10mm，放大倍率β＝8×～10×，焦距f′＝20～32mm，数值孔径NA＞0.2，孔径角ω＞2°。本发明的优点是：1、不含CaF2中倍金相显微物镜，达到平场复消色差效果；2、长工作距离；3、性价比高；4、结构简单。

Description

无CaF2中倍平场复消色差金相显微物镜
技术领域
本发明涉及显微物镜，特别是一种无CaF2中倍平场复消色差金相显微物镜。
背景技术
显微物镜是金相显微镜的最重要的部件，其成像质量的高低直接影响金相显微镜的性能。平场复消色差显微物镜是像质最好、档次最高的显微物镜。在物镜中为同时校正初级轴向色差和二级光谱，常规的办法是在部分正透镜中引入低折射率、低色散的光学晶体，如氟化钙(CaF2)等作为制造材料，但这样就会使得制造成本大大增加。考虑到制造成本和工艺性，近年来，使用特种玻璃(如TF3)来替代或部分地替代CaF2设计制造平场复消色差物镜，在降低成本和改善工艺性方面显示了优越性。但这种特殊光学材料产量少，较脆、理化性能不稳定，大尺寸的材料更难以获得。国外同类产品德国莱卡物镜由7片透镜组成，物镜由6片透镜组成，其中均采用了CaF2材料，因此价格较高，而且这两款物镜工作距离也小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性价比、结构简单的无CaF2中倍平场复消色差金相显微物镜，可同时校正C光(656.3nm)、F光(486.1nm)的轴向初级色差和d光(587.6nm)的二级光谱。
本发明是通过如下技术原理实现的：根据组合光焦度公式φ＝φ1+φ2-dφ1φ2(φ1、φ2分别为光组1、2光焦度，d为光组1的第二主面和光组2的第一主面之间的距离)可知，中倍的平场复消色差显微物镜可以通过两个低倍的平场复消色差显微物镜的组合进行复杂化来构建，通过适当的焦距缩放和像差的优化，最终得到像质优良的中倍平场复消色差显微物镜。
本发明无CaF2中倍平场复消色差金相显微物镜，由6片不含CaF2的特种玻璃凸透镜和凹透镜组成，从右向左排列顺序为物面→第一片凸透镜→第二片凹透镜→第三片凸透镜→第四片凸透镜→第五片凹透镜→第六片凸透镜，且各透镜与物面中心同轴，物面经系统后成像在无限远处。从第一片凸透镜的顶点到物面的距离为工作距离W.D。
以两个低倍平场复消色差金相显微物镜为初始结构，使用OSLO光学设计CAD软件，通过焦距缩放，优化“r，d，n(r：透镜半径、d：透镜厚度、n：透镜折射率)”结构要素以达到平场复消色差要求，设计出了无CaF2中倍无限远像距平场复消色差金相显微物镜。
本发明的工作距离W.D＞10mm；
放大倍率β＝8×～10×；
数值孔径NA＞0.2；
孔径角＞2°；
焦距f＝20mm～32mm。
本发明的优点是：
1、不含CaF2中倍金相显微物镜，达到平场复消色差效果；
2、长工作距离；
3、性价比高；
4、结构简单。
附图说明：
图1为莱卡中倍平场复消色差显微物镜结构图；
图2为奥林巴斯中倍平场复消色差显微物镜结构图；
图3为本发明显微物镜结构图；
图4为本发明的几何像差曲线图；
图5为本发明的几何像差数据表。
具体实施方式
如图3所示，本发明无CaF2中倍平场复消色差金相显微物镜，由6片不含CaF2材料的特殊光学玻璃制成的凸透镜和凹透镜同轴排列组成，排列顺序为：物面1、第一片凸透镜2、第二片凹透镜3、第三片凸透镜4、第四片凸透镜5、第五片凹透镜6、第六片凸透镜7，且各透镜与物面中心同轴，物面经上述系统后成像在无穷远处。
本发明给出的物镜设计像差分析见附图4，附图5是此物镜的PTZ3数据表。图4直观地反映出C、d、F光在0.707孔径带上相交，三种波长的色球差很小，完全达到了复消色差的要求；图5中显示三阶匹茨万场曲(PTZ3)＝-0.001778，平场效果也相当满意。总体说来本发明平场复消色差效果很好，像质优于同倍率国产平场半复消色差显微物镜，达到了国际先进的同类产品的水平。

Claims (1)

1.一种无CaF2中倍平场复消色差金相显微物镜，包括透镜，其特征是：由6片不含CaF2材料的特殊光学玻璃的凸透镜、凹透镜组成，且各透镜与物面中心同轴，从右到左排序为：物面、第一片凸透镜、第二片凹透镜、第三片凸透镜、第四片凸透镜、第五片凹透镜、第六片凸透镜；该物镜的工作距离W.D>10mm，放大倍率β=8×~10×，焦距f′=20~32mm，数值孔径NA>0.2，孔径角ω>2°；所述工作距离为从第一片凸透镜的顶点到物面的距离。 
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