CN105022149B - 25倍长工作距离平场消色差物镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种25倍长工作距离平场消色差物镜，涉及光学元件技术领域，它包括从物方到像方沿光轴依次排列的正光焦度的正透镜组和负光焦度的负透镜组，所述正透镜组和所述负透镜组组成摄远系统，所述正透镜组最靠近物方的表面形成朝向物方的凹面，并且满足以下条件：6.5毫米＜f＜7毫米，5毫米＜|fG2/fG1|＜6.1毫米，3毫米＜|R1|/d0＜3.6毫米，其中，f为物镜的焦距，fG1为所述正透镜组的焦距，fG2为所述负透镜组的焦距，R1为所述凹面的半径，d0为物镜的工作距离。本发明相比较于现有技术，镜头的光学性能非常好，整个视场都得到清晰的成像，可以获得很理想的成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及光学元件技术领域，尤其是一种用于倒置生物显微镜的25倍长工作距离平场消色差物镜。
背景技术
物镜是显微镜的一个重要光学部件，它利用光线使被观察物体放大成初次像，因而直接关系和影响成像的质量。显微镜物镜根据用途不同分为消色差物镜、复消色差物镜、平场消色差物镜和折反射物镜，消色差物镜是对两条谱线校正轴向色差的物镜，它校正近轴区域的球差、慧差和位置色差，但边缘像质较差，而平场消色差物镜则是使场曲和像散都得到较好的校正消色差物镜。对于倒置生物显微镜来说，由于安放观察样品的玻璃培养器皿底部较厚，而且镜头是倒置安装，在调焦时不易观察是否碰到培养器皿，所以要求倒置生物显微镜所用的物镜具有较长的工作距离，25倍长工作距离平场消色差物镜是倒置生物显微镜中常用的一个物镜，但现有的25倍长工作距离平场消色差物镜仅能作部分球差校正，成像质量不理想，不能在整个视场内都得到清晰的成像。
发明内容
本发明的目的是提供一种25倍长工作距离平场消色差物镜，这种物镜可以解决现有25倍长工作距离平场消色差物镜存在成像质量不理想，不能在整个视场内都得到清晰成像的问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：这种25倍长工作距离平场消色差物镜由从物方到像方沿光轴依次排列的正光焦度的正透镜组和负光焦度的负透镜组组成，所述正透镜组和所述负透镜组组成摄远系统，所述正透镜组最靠近物方的表面形成朝向物方的凹面，并且满足以下条件：6.5毫米＜f＜7毫米，5＜|fG2/fG1|＜6.1，3＜|R1|/d0＜3.6，其中，f为物镜的焦距，fG1为所述正透镜组的焦距，fG2为所述负透镜组的焦距，R1为所述凹面的半径，d0为物镜的工作距离。
上述25倍长工作距离平场消色差物镜的技术方案中，更具体的技术方案还可以是：所述负透镜组的焦距fG2满足以下条件：－53毫米＜fG2＜－45毫米。
进一步的，所述正透镜组由从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜组成，所述负透镜组为第四透镜；所述第一透镜为具有正光焦度的正弯月透镜，该正弯月透镜的曲率半径较大的凹面朝向物方，曲率半径较小的凸面凸向像方；所述第二透镜为具有正光焦度的胶合组，该胶合组由第二负透镜和第二正透镜胶合而成；所述第二负透镜为双凹结构，曲率半径较大的凹面朝向物方，曲率半径较小的凹面为胶合面；所述第二正透镜为双凸结构，曲率半径较大的凸面为胶合面，曲率半径较小的凸面凸向像方；所述第三透镜为具有正光焦度的双凸透镜，曲率半径较大的凸面朝向物方，曲率半径较小的凸面朝向像方；所述第四透镜为具有负光焦度的胶合组，该胶合组由第四正透镜和第四负透镜胶合而成；所述第四正透镜为双凸结构，曲率半径较小的凸面朝向物方，曲率半径较大的凸面为胶合面；所述第四负透镜为双凹结构，曲率半径较大的凹面为胶合面，曲率较小的凹面朝向像方。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、整个镜头的光学性能非常好，整个视场都得到清晰的成像，可以获得很理想的成像质量。
2、设置5＜|fG2/fG1|＜6.1的条件，使通光口径合理，能减小二级光谱，提高系统的光学性能，镜头的物方工作距离较长，能重复满足使用要求。
3、设置3＜|R1|/d0＜3.6的条件，能获得适合的工作距离，使像差的校正，特别是高级球差的校正更容易。
附图说明
图1是本发明的光学系统示意图。
图2是本发明实施例的球差曲线图。
图3是本发明实施例的场曲曲线图。
图4是本发明实施例的光学传递函数曲线图。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明作进一步详述：
图1所示的25倍长工作距离平场消色差物镜的光学系统包括从物方到像方沿光轴依次排列的正光焦度的正透镜组G1和负光焦度的负透镜组G2，正透镜组G1和负透镜组G2组成摄远系统，可以使物方主面向物体前移，从而获得较大的工作距离；正透镜组G1是由从物方到像方依次排列的第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3组成的，负透镜组G2为一个第四透镜L4。
第一透镜L1为具有正光焦度的正弯月透镜，该正弯月透镜的曲率半径较大的凹面朝向物方，即正透镜组G1最靠近物方的表面形成朝向物方的凹面，正弯月透镜的曲率半径较小的凸面凸向像方。
第二透镜L2为具有正光焦度的胶合组，该胶合组由第二负透镜L21和第二正透镜L22胶合而成；第二负透镜L21为双凹结构，其曲率半径较大的凹面朝向物方，曲率半径较小的凹面为胶合面；第二正透镜L22为双凸结构，其曲率半径较大的凸面为胶合面，曲率半径较小的凸面凸向像方。
第三透镜L3为具有正光焦度的双凸透镜，其曲率半径较大的凸面朝向物方，曲率半径较小的凸面朝向像方。
第四透镜L4为具有负光焦度的胶合组，该胶合组由第四正透镜L41和第四负透镜L42胶合而成；第四正透镜L41为双凸结构，其曲率半径较小的凸面朝向物方，曲率半径较大的凸面为胶合面；第四负透镜L42为双凹结构，其曲率半径较大的凹面为胶合面，曲率较小的凹面朝向像方。
正透镜组G1的焦距为fG1，负透镜组G2的焦距为fG2，则它们之间满足以下条件：5＜|fG2/fG1|＜6.1。因为，当| fG2/ fG1|的值小于等于5.0时，正透镜组G1的通光口径会变得很大，为了校正像差必将导致结构变得非常复杂，而且系统会存在更大的二级光谱，降低系统的光学性能；当| fG2/ fG1|的值大于等于6.1时，镜头的物方工作距离变得较短，不能满足使用要求。
当所观察的标本最清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离即物镜的工作距离为d0，第一透镜L1朝向物方的凹面的半径为R1，则它们之间满足以下条件：3＜|R1|/d0＜3.6。因为，当|R1|/d0的值小于等于3时，会导致过长的工作距离从而使第一个球面的通光孔径太大，造成像差的校正困难，特别是高级球差的校正相当困难；当|R1|/d0的值大于等于3.6时，一方面工作距离d0会变得较小不能满足使用要求，另外太大的R1值也不利于高级球差的校正。
物镜的焦距为f，则它满足以下条件下：6.5毫米＜f＜7毫米，这是由系统需要满足的放大倍数β=－25×，以及物像共轭距离L=195mm的要求决定的。
负透镜组G2的焦距为fG2，它满足以下条件下：－53毫米＜fG2＜－45毫米，这是由45mm的齐焦距离及物像共轭距离L=195mm的要求决定的。
表1的数据为本25倍长工作距离平场消色差物镜的一个实施例的光学参数和特征数据。
表1
该物镜的光学系统参数为：数值孔径NA=0.4，工作距离d0=5.02，放大倍数β=－25×，系统的焦距f’=6.759，物像共轭距离L=195mm。
图2所示为本发明实施例的球差曲线图，由该图可见，各个波长的光线的球差都得到很好的校正，可以获得很理想的成像质量。图3所示为本发明实施例的场曲曲线图，由此图可知，每个波长的子午场曲曲线T和弧矢场曲曲线S几乎重合在一起，说明了这个系统的象散得到了很好的校正；而且这两条曲线基本成了一条直线，说明了场曲得到了非常好的校正，也就是说这个系统的平场效果非常好，整个视场都得到清晰的成像。图4所示为本发明实施例的光学传递函数曲线图，由图可知，这个系统的低频、中频、高频传递函数值都很高，说明了它的成像轮廓、成像景深及细节的表现能力很非常出色，成像锐利、而且衬度非常高，整个镜头的光学性能非常好。
Claims (3)
1.一种25倍长工作距离平场消色差物镜，其特征在于：由从物方到像方沿光轴依次排列的正光焦度的正透镜组和负光焦度的负透镜组组成，所述正透镜组和所述负透镜组组成摄远系统，所述正透镜组最靠近物方的表面形成朝向物方的凹面，并且满足以下条件：6.5毫米＜f＜7毫米，5＜|fG2/fG1|＜6.1，3＜|R1|/d0＜3.6，其中，f为物镜的焦距，fG1为所述正透镜组的焦距，fG2为所述负透镜组的焦距，R1为所述凹面的半径，d0为物镜的工作距离。
2.根据权利要求1所述的25倍长工作距离平场消色差物镜，其特征在于：所述负透镜组的焦距fG2满足以下条件：－53毫米＜fG2＜－45毫米。
3.根据权利要求1或2所述的25倍长工作距离平场消色差物镜，其特征在于：所述正透镜组由从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜和第三透镜组成，所述负透镜组为第四透镜；所述第一透镜为具有正光焦度的正弯月透镜，该正弯月透镜的曲率半径较大的凹面朝向物方，曲率半径较小的凸面凸向像方；所述第二透镜为具有正光焦度的胶合组，该胶合组由第二负透镜和第二正透镜胶合而成；所述第二负透镜为双凹结构，曲率半径较大的凹面朝向物方，曲率半径较小的凹面为胶合面；所述第二正透镜为双凸结构，曲率半径较大的凸面为胶合面，曲率半径较小的凸面凸向像方；所述第三透镜为具有正光焦度的双凸透镜，曲率半径较大的凸面朝向物方，曲率半径较小的凸面朝向像方；所述第四透镜为具有负光焦度的胶合组，该胶合组由第四正透镜和第四负透镜胶合而成；所述第四正透镜为双凸结构，曲率半径较小的凸面朝向物方，曲率半径较大的凸面为胶合面；所述第四负透镜为双凹结构，曲率半径较大的凹面为胶合面，曲率较小的凹面朝向像方。
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