CN109061861A - 一种无超半球的显微镜物镜 - Google Patents

一种无超半球的显微镜物镜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学器件技术领域，特别涉及一种无超半球的显微镜物镜；本发明包括同光轴设置的十六片球面透镜，从物方至像方依次排列，分别为：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜和第十六透镜；本发明不采用超半球镜片，而是由16个透镜组成，其中包含2个三胶合透镜组、4个双胶合透镜组及2个单片透镜，而且16个透镜均为球面透镜，加工比较简单且成本比较低，通过16个透镜的组合实现大数值孔径、高倍率及成像质量优异的效果。

Description

一种无超半球的显微镜物镜
技术领域
本发明涉及光学器件技术领域，特别涉及一种无超半球的显微镜物镜。
背景技术
显微镜已成为很多精密微型领域广泛应用的高科技设备，尤其是生物医疗方面，显微镜是观察微小生物及其组织结构最有效的探索工具。
显微镜物镜作为构成显微镜最为重要的光学器件之一，尤其是高倍率、大数值孔径、平场以及复消色差的显微镜物镜，对微观世界的研究起着重大的推进作用。一般的显微镜物镜为了提高数值孔径实现高分辨率，尽可能增大第一片镜片的收集光线角度，需要设计第一片镜片为超半球镜片，这无疑增加了加工的难度以及镀膜的难度，进而增加物镜成本。
专利名称为一种显微物镜(申请号为201711016833.7，申请日：2017年10月26日)的中国发明专利，公开了一种显微物镜的专利，其具有优选反对称的透镜或者透镜组，成像比例为-100倍，像方线视场为25mm，数值孔径为1.48；根据该发明，该显微物镜由整体上具有正折射光焦度的第一透镜组G1和整体上具有负折射光焦度的第二透镜组G2组成。从物方开始第一透镜组G1由第一双胶合透镜组CL11、第三单透镜L3、第四单透镜L4、第二双胶合透镜组CL12、第三双胶合透镜组CL13和第一三胶合透镜组CL14组成；第二透镜组G2由第二三胶合透镜组CL21和第十五单透镜L15组成；通过采用结构相同的粘合元件和透镜对，可以保证高数值孔径，但是第一片镜片接近超半球的外形结构存在加工困难，生产成本高等缺点，不利于镜片的合格率。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种无超半球的显微镜物镜，由16个透镜组成，其中包含2个三胶合透镜组、4个双胶合透镜组及2个单片透镜，而且16个透镜均为球面透镜，加工比较简单且成本比较低，通过16个透镜的组合实现大数值孔径、高倍率及成像质量优异的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种无超半球的显微镜物镜，其中，包括同光轴设置的十六片球面透镜，从物方至像方依次排列，分别为：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)、第六透镜(L6)、第七透镜(L7)、第八透镜(L8)、第九透镜(L9)、第十透镜(L10)、第十一透镜(L11)、第十二透镜(L12)、第十三透镜(L13)、第十四透镜(L14)、第十五透镜(L15)、第十六透镜(L16)；所述第一透镜(L1)与所述第二透镜(L2)组成第一双胶合透镜组；所述第三透镜(L3)与所述第四透镜(L4)组成第二双胶合透镜组；所述第五透镜(L5)与所述第六透镜(L6)均为双凸透镜；所述第七透镜(L7)与所述第八透镜(L8)、第九透镜(L9)组成第一三胶合透镜组；所述第十透镜(L10)与所述第十一透镜(L11)、第十二透镜(L12)组成第二三胶合透镜组；所述第十三透镜(L13)与所述第十四透镜(L14)组成第三双胶合透镜组；所述第十五透镜(L15)与所述第十六透镜(L16)组成第四双胶合透镜组。
作为本发明的一种改进，第一透镜(L1)面向物方为凹面且面向像方为凸面，第二透镜(L2)面向物方为凹面且面向像方为凸面，第一透镜(L1)面向像方的凸面和第二透镜(L2)面向物方的凹面胶合在一起。
作为本发明的进一步改进，第三透镜(L3)面向物方为凹面且面向像方为凹面，第四透镜(L4)面向物方为凸面且面向像方为凸面，第三透镜(L3)面向像方的凹面和第四透镜(L4)面向物方的凸面胶合在一起。
作为本发明的更进一步改进，第五透镜(L5)面向物方为凸面且面向像面为凸面；第六透镜(L6)面向物方为凸面且面向像面为凸面。
作为本发明的更进一步改进，第七透镜(L7)面向物方为凸面且面向像方为凹面，第八透镜(L8)面向物方为凸面且面向像方为凸面，第九透镜(L9)面向物方为凹面且面向像方为凸面，第七透镜(L7)面向像方的凹面与第八透镜(L8)面向物方的凸面胶合在一起，第八透镜(L8)面向像方的凸面与第九透镜(L9)面向物方的凹面胶合在一起。
作为本发明的更进一步改进，第十透镜(L10)面向物方为凸面且面向像方为凹面，第十一透镜(L11)面向物方为凹面且面向像方为凹面，第十二透镜(L12)面向物方为凸面且面向像方为凸面，第十透镜(L10)面向像方的凸面与第十一透镜(L11)面向物方的凹面胶合在一起，第十一透镜(L11)面向像方的凹面与第十二透镜(L12)面向物方的凸面胶合在一起。
作为本发明的更进一步改进，第十三透镜(L13)面向物方为凹面且面向像方为凸面，第十四透镜(L14)面向物方为凹面且面向像方为凹面，第十三透镜(L13)面向像方的凸面与第十四透镜(L14)面向物方的凹面胶合在一起。
作为本发明的更进一步改进，第十五透镜(L15)面向物方为凹面且面向像方为凹面，第十六透镜(L16)面向物方为凸面且面向像方为凸面，第十五透镜(L15)面向像方的凹面与第十六透镜(L16)面向物方的凸面胶合在一起。
作为本发明的更进一步改进，所述十六片球面透镜共有二十四面镜面，第一透镜(L1)面向物方的凹面为第一镜面，第一透镜(L1)和第二透镜(L2)的胶合面为第二镜面，第二透镜(L2)面向像方的凸面为第三镜面，第三透镜(L3)面向物方的凹面为第四镜面，第三透镜(L3)和第四透镜(L4)的胶合面为第五镜面，第四透镜(L4)面向像方的凸面为第六镜面，第五透镜(L5)面向物方的凸面为第七镜面，第五透镜(L5)面向像方的凸面为第八镜面，第六透镜(L6)面向物方的凸面为第九镜面，第六透镜(L6)面向像方的凸面为第十镜面，第七透镜(L7)面向物方的凸面为第十一镜面，第七透镜(L7)和第八透镜(L8)的胶合面为第十二镜面，第八透镜(L8)和第九透镜(L9)的胶合面为第十三镜面，第九透镜(L9)面向像方的凸面为第十四镜面，第十透镜(L10)面向物方的凸面为第十五镜面，第十透镜(L10)和第十一透镜(L11)的胶合面为第十六镜面，第十一透镜(L11)和第十二透镜(L12)的胶合面为第十七镜面，第十二透镜(L12)面向像方的凸面为第十八镜面，第十三透镜(L13)面向物方的凹面为第十九镜面，第十三透镜(L13)和第十四透镜(L14)的胶合面为第二十镜面，第十四透镜(L14)面向像方的凹面为第二十一镜面，第十五透镜(L15)面向物方的凹面为第二十二镜面，第十五透镜(L15)和第十六透镜(L16)的胶合面为第二十三镜面，第十六透镜(L16)面向像面的凸面为第二十四镜面。
作为本发明的更进一步改进，所述第五透镜(L5)和第六透镜(L6)均为正凸透镜。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明不采用超半球镜片，而是由16个透镜组成，其中包含2个三胶合透镜组、4个双胶合透镜组及2个单片透镜，而且16个透镜均为球面透镜，加工比较简单且成本比较低，通过16个透镜的组合实现大数值孔径、高倍率及成像质量优异的效果，而且可以平场、复消色差。
附图说明
图1是本发明提供的显微镜物镜的结构示意图；
图2是本发明的实施例提供的显微镜物镜的0.0视场横向像差图；
图3是本发明的实施例提供的显微镜物镜的0.7视场横向像差图；
图4是本发明的实施例提供的显微镜物镜的1.0视场横向像差图；
图5是本发明的实施例提供的显微镜物镜的全视场传递函数曲线图；
图6是本发明的实施例提供的显微镜物镜的轴向色差图；
图7是本发明的实施例提供的显微镜物镜的倍率色差图；
图8是本发明的实施例提供的显微镜物镜的场曲畸变图；
附图标记：L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；L4-第四透镜；L5-第五透镜；L6-第六透镜；L7-第七透镜；L8-第八透镜；L9-第九透镜；L10-第十透镜；L11-第十一透镜；L12-第十二透镜；L13-第十三透镜；L14-第十四透镜；L15-第十五透镜；L16-第十六透镜。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种无超半球的显微镜物镜，包括同光轴设置的十六片球面透镜，从物方至像方依次排列，分别为：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、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11、第十二透镜L12、第十三透镜L13、第十四透镜L14、第十五透镜L15、第十六透镜L16。
第一透镜L1与第二透镜L2组成第一双胶合透镜组。
第三透镜L3与第四透镜L4组成第二双胶合透镜组。
第五透镜L5与第六透镜L6均为双凸透镜。
第七透镜L7与第八透镜L8、第九透镜L9组成第一三胶合透镜组。
第十透镜L10与第十一透镜L11、第十二透镜L12组成第二三胶合透镜组。
第十三透镜L13与所述第十四透镜L14组成第三双胶合透镜组。
第十五透镜L15与第十六透镜L16组成第四双胶合透镜组。
其中，第一透镜L1面向物方为凹面且面向像方为凸面，第二透镜L2面向物方为凹面且面向像方为凸面，第一透镜L1面向像方的凸面和第二透镜L2面向物方的凹面胶合在一起；第一透镜L1和第二透镜L2设置为不晕齐明透镜，用于避免超半球面型产生的同时增大数值孔径，且利用齐明透镜不产生球差的特点。
进一步，第三透镜L3面向物方为凹面且面向像方为凹面，第四透镜L4面向物方为凸面且面向像方为凸面，第三透镜L3面向像方的凹面和第四透镜L4面向物方的凸面胶合在一起；第三透镜L3和第四透镜L4采用正光焦度，用于进一步承担高数值孔径所需的高光焦度，以弯月厚透镜的形式校正第一透镜L1和第二透镜L2带来的场曲。
再进一步，第五透镜L5面向物方为凸面且面向像面为凸面；第六透镜L6面向物方为凸面且面向像面为凸面；第五透镜L5和第六透镜L6均采用正光焦度，用于调节彗差。
再进一步，第七透镜L7面向物方为凸面且面向像方为凹面，第八透镜L8面向物方为凸面且面向像方为凸面，第九透镜L9面向物方为凹面且面向像方为凸面，第七透镜L7面向像方的凹面与第八透镜L8面向物方的凸面胶合在一起，第八透镜L8面向像方的凸面与第九透镜L9面向物方的凹面胶合在一起；第七透镜L7、第八透镜L8和第九透镜L9采用负光焦度，并选用低折射率、低色散材料做正透镜，用于校正二级光谱带来的位置色差。
再进一步，第十透镜L10面向物方为凸面且面向像方为凹面，第十一透镜L11面向物方为凹面且面向像方为凹面，第十二透镜L12面向物方为凸面且面向像方为凸面，第十透镜L10面向像方的凸面与第十一透镜L11面向物方的凹面胶合在一起，第十一透镜L11面向像方的凹面与第十二透镜L12面向物方的凸面胶合在一起；第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12采用正光焦度，以三胶合的形式，进一步校正二级光谱带来的位置色差，并平衡高级像散。
再进一步，第十三透镜L13面向物方为凹面且面向像方为凸面，第十四透镜L14面向物方为凹面且面向像方为凹面，第十三透镜L13面向像方的凸面与第十四透镜L14面向物方的凹面胶合在一起；第十三透镜L13和第十四透镜L14采用负光焦度，用于平衡第一透镜至第十二透镜带来的剩余球差。
再进一步，第十五透镜L15面向物方为凹面且面向像方为凹面，第十六透镜L16面向物方为凸面且面向像方为凸面，第十五透镜L15面向像方的凹面与第十六透镜L16面向物方的凸面胶合在一起；第十五透镜L15和第十六透镜L16采用负光焦度，用于平衡第一透镜至第十四透镜带来的剩余球差。
在本发明中，十六片球面透镜共有二十四面镜面，第一透镜L1面向物方的凹面为第一镜面，第一透镜L1和第二透镜L2的胶合面为第二镜面，第二透镜L2面向像方的凸面为第三镜面，第三透镜L3面向物方的凹面为第四镜面，第三透镜L3和第四透镜L4的胶合面为第五镜面，第四透镜L4面向像方的凸面为第六镜面，第五透镜L5面向物方的凸面为第七镜面，第五透镜L5面向像方的凸面为第八镜面，第六透镜L6面向物方的凸面为第九镜面，第六透镜L6面向像方的凸面为第十镜面，第七透镜L7面向物方的凸面为第十一镜面，第七透镜L7和第八透镜L8的胶合面为第十二镜面，第八透镜L8和第九透镜L9的胶合面为第十三镜面，第九透镜L9面向像方的凸面为第十四镜面，第十透镜L10面向物方的凸面为第十五镜面，第十透镜L10和第十一透镜L11的胶合面为第十六镜面，第十一透镜L11和第十二透镜L12的胶合面为第十七镜面，第十二透镜L12面向像方的凸面为第十八镜面，第十三透镜L13面向物方的凹面为第十九镜面，第十三透镜L13和第十四透镜L14的胶合面为第二十镜面，第十四透镜L14面向像方的凹面为第二十一镜面，第十五透镜L15面向物方的凹面为第二十二镜面，第十五透镜L15和第十六透镜L16的胶合面为第二十三镜面，第十六透镜L16面向像面的凸面为第二十四镜面。
本发明采用球面透镜，而不采用超半球，是因为球面透镜相对超半球加工简单成本更低，相对超半球来说，球面透镜在相同像质的情况下，相对来说加工更简单且成本更低。
在本发明中，第五透镜L5和第六透镜L6均为正凸透镜。
与现有技术相比，本发明不采用超半球镜片，而是由16个透镜组成，其中包含2个三胶合透镜组、4个双胶合透镜组及2个单片透镜，而且16个透镜均为球面透镜，加工比较简单且成本比较低，通过16个透镜的组合实现大数值孔径、高倍率及成像质量优异的效果，而且可以平场、复消色差。
具体地说，在本发明中，本发明的一种无超半球的显微镜物镜，包括同光轴设置的十六片球面透镜，从物方至像方依次排列，分别为：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、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11、第十二透镜L12、第十三透镜L13、第十四透镜L14、第十五透镜L15、第十六透镜L16；第一透镜L1和第二透镜L2组成胶合透镜组，其中第一透镜L1面向物方为凹面，面向像方为凸面，第二透镜L2面向物方为凹面，面向像方为凸面，第一透镜L1面向像方的凸面和第二透镜L2面向物方的凹面胶合在一起；第三透镜L3和第四透镜L4组成胶合透镜组，其中第三透镜L3面向物方为凹面，面向像方为凹面，第四透镜L4面向物方为凸面，面向像方为凸面，第三透镜L3面向像方的凹面和第四透镜L4面向物方的凸面胶合在一起；第五透镜L5面向物方为凸面，面向像面为凸面；第六透镜L6面向物方为凸面，面向像面为凸面；第七透镜L7、第八透镜L8和第九透镜L9组成三胶合透镜组，其中第七透镜L7面向物方为凸面，面向像方为凹面，第八透镜L8面向物方为凸面，面向像方为凸面，第九透镜L9面向物方为凹面，面向像方为凸面，第七透镜L7面向像方的凹面和第八透镜L8面向物方的凸面胶合在一起，第八透镜L8面向像方的凸面和第九透镜L9面向物方的凹面胶合在一起；第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12组成三胶合透镜组，其中第十透镜L10面向物方为凸面，面向像方为凹面，第十一透镜L11面向物方为凹面，面向像方为凹面，第十二透镜L12面向物方为凸面，面向像方为凸面，第十透镜L10面向像方的凸面和第十一透镜L11面向物方的凹面胶合在一起，第十一透镜L11面向像方的凹面和第十二透镜L12面向物方的凸面胶合在一起；第十三透镜L13和第十四透镜L14组成双胶合透镜组，其中第十三透镜L13面向物方为凹面，面向像方为凸面，第十四透镜L14面向物方为凹面，面向像方为凹面，第十三透镜L13面向像方的凸面和第十四透镜L14面向物方的凹面胶合在一起；第十五透镜L15和第十六透镜L16组成双胶合透镜组，其中第十五透镜L15面向物方为凹面，面向像方为凹面，第十六透镜L16面向物方为凸面，面向像方为凸面，第十五透镜L15面向像方的凹面和第十六透镜L16面向物方的凸面胶合在一起；而且十六个透镜共有二十四个镜面，第一透镜L1面向物方的凹面为第一镜面，第一透镜L1和第二透镜L2的胶合面为第二镜面，第二透镜L2面向像方的凸面为第三镜面，第三透镜L3面向物方的凹面为第四镜面，第三透镜L3和第四透镜L4的胶合面为第五镜面，第四透镜L4面向像方的凸面为第六镜面，第五透镜L5面向物方的凸面为第七镜面，第五透镜L5面向像方的凸面为第八镜面，第六透镜L6面向物方的凸面为第九镜面，第六透镜L6面向像方的凸面为第十镜面，第七透镜L7面向物方的凸面为第十一镜面，第七透镜L7和第八透镜L8的胶合面为第十二镜面，第八透镜L8和第九透镜L9的胶合面为第十三镜面，第九透镜L9面向像方的凸面为第十四镜面，第十透镜L10面向物方的凸面为第十五镜面，第十透镜L10和第十一透镜L11的胶合面为第十六镜面，第十一透镜L11和第十二透镜L12的胶合面为第十七镜面，第十二透镜L12面向像方的凸面为第十八镜面，第十三透镜L13面向物方的凹面为第十九镜面，第十三透镜L13和第十四透镜L14的胶合面为第二十镜面，第十四透镜L14面向像方的凹面为第二十一镜面，第十五透镜L15面向物方的凹面为第二十二镜面，第十五透镜L15和第十六透镜L16的胶合面为第二十三镜面，第十六透镜L16面向像面的凸面为第二十四镜面；二十四个镜面的结构参数为(R为镜面的曲率半径；D为镜面的镜面距离；ψ为镜面的有效通光孔径)：
第一镜面为R1＝-18.25～-16.49mm、D1＝2.354～2.654mm、ψ1＝1.101～1.315mm；
第二镜面为R2＝-2.595～-2.245mm、D2＝1.872～2.147mm、ψ2＝2.095～2.684mm；
第三镜面为R3＝-4.245～-3.680mm、D3＝0.098～0.112mm、ψ3＝3.317～3.817mm；
第四镜面为R4＝-26.358～-24.443mm、D4＝0.948～1.135mm、ψ4＝5.928～6.218mm；
第五镜面为R5＝12.298～13.423mm、D5＝6.847～7.203mm、ψ5＝8.052～8.135mm；
第六镜面为R6＝-11.159～-9.299mm、D6＝0.098～0.112mm、ψ6＝7.842～8.342mm；
第七镜面为R7＝49.368～52.209mm、D7＝2.758～2.905mm、ψ7＝9.127～9.345mm；
第八镜面为R8＝-42.854～-40.357mm、D8＝0.098～0.112mm、ψ8＝9.024～9.625mm；
第九镜面为R9＝16.237～18.361mm、D9＝3.871～4.073mm、ψ9＝8.752～8.913mm；
第十镜面为R10＝-48.128～-45.970mm、D10＝0.098～0.112mm、ψ10＝8.675～8.821mm；
第十一镜面为R11＝29.891～32.652mm、D11＝0.948～1.135mm、ψ11＝7.524～7.845mm；
第十二镜面为R12＝5.948～6.996mm、D12＝7.548～7.885mm、ψ12＝6.015～6.218mm；
第十三镜面为R13＝-8.289～-7.594mm、D13＝0.948～1.135mm、ψ13＝5.894～6.127mm；
第十四镜面为R14＝-17.658～-15.636mm、D14＝0.098～0.112mm、ψ14＝5.924～6.148mm；
第十五镜面为R15＝10.684～11.932mm、D15＝2.814～3.211mm、ψ15＝4.975～5.218mm；
第十六镜面为R16＝-10.328～-9.835mm、D16＝0.948～1.135mm、ψ16＝4.975～5.218mm；
第十七镜面为R17＝4.268～5.768mm、D17＝3.1358～3.365mm、ψ17＝3.924～4.127mm；
第十八镜面为R18＝-9.572～-8.589mm、D18＝0.725～0.818mm、ψ18＝3.817～4.247mm；
第十九镜面为R19＝-11.358～-9.134mm、D19＝2.925～3.263mm、ψ19＝3.015～3.226mm；
第二十镜面为R20＝-6.357～-5.096mm、D20＝0.948～1.135mm、ψ20＝3.015～3.226mm；
第二十一镜面为R21＝2.186～2.919mm、D21＝1.495～1.633mm、ψ21＝1.957～2.123mm；
第二十二镜面为R22＝-4.128～-3.294mm、D22＝2.154～2.358mm、ψ22＝1.957～2.123mm；
第二十三镜面为R23＝7.842～8.684mm、D23＝4.950～6.252mm、ψ23＝2.971～3.104mm；
第二十四镜面为R24＝-28.364～-26.456mm、D24＝1.897～2.180mm、ψ24＝2.496～2.624mm。
在本发明中，第一透镜L1与第二透镜L2组合的胶合透镜组焦距为-5.05mm，第三透镜L3与第四透镜L4组合的胶合透镜组焦距为-20.959mm，第五透镜L5焦距为-25.446mm，第六透镜L6焦距为-30.013mm，第七透镜L7、第八透镜L8与第九透镜L9组合的胶合透镜组焦距为3057.124mm，第十透镜L10、第十一透镜L11与第十二透镜L12组合的胶合透镜组焦距-21.123mm，第十三透镜L13与第十四透镜L14组合的胶合透镜组焦距为4.713mm，第十五透镜L15与第十六透镜L16组合的胶合透镜组焦距为137.720mm。
在本发明中，第一透镜L1的折射率/阿贝系数为1.85/32.2，第二透镜L2的折射率/阿贝系数为1.92/20.9，第三透镜L3的折射率/阿贝系数为1.78/26.1，第四透镜L4的折射率/阿贝系数为1.73/48.8，第五透镜L5的折射率/阿贝系数为1.92/20.9，第六透镜L6的折射率/阿贝系数为1.43/95.0，第七透镜L7的折射率/阿贝系数为1.61/37.0，第八透镜L8的折射率/阿贝系数为1.43/95.0，第九透镜L9的折射率/阿贝系数为1.74/28.3，第十透镜L10的折射率/阿贝系数为1.62/60.4，第十一透镜L11的折射率/阿贝系数为1.92/20.9，第十二透镜L12的折射率/阿贝系数为1.62/60.4，第十三透镜L13的折射率/阿贝系数为1.92/20.9，第十四透镜L14的折射率/阿贝系数为1.52/64.2，第十五透镜L15的折射率/阿贝系数为1.92/20.9，第十六透镜L16的折射率/阿贝系数为1.52/64.2。
在本发明中，第五透镜L5和第六透镜L6均为正凸透镜；第十四透镜L14远离物方一侧表面的半径值大于2.8mm，第十五透镜L15靠近物方一侧表面的半径值大于3.6mm；第十四透镜L14和第十五透镜L15之间沿光轴所在的直线上的空气间隔为0.5mm至1.8mm。
在本发明中，显微镜物镜满足：1.40≦NA﹤1.46(NA表示物镜的数值孔径)。
在本发明中，显微镜物镜满足：20﹤FN≦25(FN表示物镜的视场数)。
本发明的显微镜物镜的最佳数据可以达到放大倍率为-100x，数值孔径1.45；本发明的显微镜物镜，在保证高倍率高分辨率的同时，减少了超半球物镜的使用，实现了可见光波段的复消色差，很好地消除了球差、彗差、像散、场曲、畸变、倍率色差及轴向色差，满足平场复消色差物镜要求，实现了高倍率高分辨易加工等技术要求。边缘视场最佳聚焦点于中心视场最佳聚焦点轴向差异远小于2λ/NA2，500nm至800nm波段任意两波长均达到复消色差，且轴向色差小于2λ/NA2。
本发明提供一个实施例，请参阅图1，为本发明实施例提供的显微物镜结构示意图，包括：同光轴设置的十六片球面透镜，从物方至像方依次排列，分别为：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、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11、第十二透镜L12、第十三透镜L13、第十四透镜L14、第十五透镜L15以及第十六透镜L16；其中：第一透镜L1和第二透镜L2组成胶合透镜组，其中第一透镜L1面向物方为凹面，面向像方为凸面；第二透镜L2面向物方为凹面，面向像方为凸面；第一透镜L1面向像方的凸面和第二透镜L2面向物方的凹面胶合在一起；第三透镜L3和第四透镜L4组成胶合透镜组，其中第三透镜L3面向物方为凹面，面向像方为凹面；第四透镜L4面向物方为凸面，面向像方为凸面；第三透镜L3面向像方的凹面和第四透镜L4面向物方的凸面胶合在一起；第五透镜L5面向物方为凸面，面向像面为凸面；第六透镜L6面向物方为凸面，面向像面为凸面；第七透镜L7、第八透镜L8和第九透镜L9组成三胶合透镜组，其中第七透镜L7面向物方为凸面，面向像方为凹面；第八透镜L8面向物方为凸面，面向像方为凸面；第九透镜L9面向物方为凹面，面向像方为凸面；第七透镜L7面向像方的凹面和第八透镜L8面向物方的凸面胶合在一起；第八透镜L8面向像方的凸面和第九透镜L9面向物方的凹面胶合在一起；第十透镜L10、第十一透镜L11和第十二透镜L12组成三胶合透镜组，其中第十透镜L10面向物方为凸面，面向像方为凹面；第十一透镜L11面向物方为凹面，面向像方为凹面；第十二透镜L12面向物方为凸面，面向像方为凸面；第十透镜L10面向像方的凸面和第十一透镜L11面向物方的凹面胶合在一起；第十一透镜L11面向像方的凹面和第十二透镜L12面向物方的凸面胶合在一起；第十三透镜L13和第十四透镜L14组成双胶合透镜组，其中第十三透镜L13面向物方为凹面，面向像方为凸面；第十四透镜L14面向物方为凹面，面向像方为凹面；第十三透镜L13面向像方的凸面和第十四透镜L14面向物方的凹面胶合在一起；第十五透镜L15和第十六透镜L16组成双胶合透镜组，其中第十五透镜L15面向物方为凹面，面向像方为凹面；第十六透镜L16面向物方为凸面，面向像方为凸面；第十五透镜L15面向像方的凹面和第十六透镜L16面向物方的凸面胶合在一起；第一透镜L1面向物方的凹面为第一镜面，第一透镜L1和第二透镜L2的胶合面为第二镜面，第二透镜L2面向像方的凸面为第三镜面，第三透镜L3面向物方的凹面为第四镜面，第三透镜L3和第四透镜L4的胶合面为第五镜面，第四透镜L4面向像方的凸面为第六镜面，第五透镜L5面向物方的凸面为第七镜面，第五透镜L5面向像方的凸面为第八镜面，第六透镜L6面向物方的凸面为第九镜面，第六透镜L6面向像方的凸面为第十镜面，第七透镜L7面向物方的凸面为第十一镜面，第七透镜L7和第八透镜L8的胶合面为第十二镜面，第八透镜L8和第九透镜L9的胶合面为第十三镜面，第九透镜L9面向像方的凸面为第十四镜面，第十透镜L10面向物方的凸面为第十五镜面，第十透镜L10和第十一透镜L11的胶合面为第十六镜面，第十一透镜L11和第十二透镜L12的胶合面为第十七镜面，第十二透镜L12面向像方的凸面为第十八镜面，第十三透镜L13面向物方的凹面为第十九镜面，第十三透镜L13和第十四透镜L14的胶合面为第二十镜面，第十四透镜L14面向像方的凹面为第二十一镜面，第十五透镜L15面向物方的凹面为第二十二镜面，第十五透镜L15和第十六透镜L16的胶合面为第二十三镜面，第十六透镜L16面向像面的凸面为第二十四镜面。
请参阅下表1，表1表示为上述二十四个镜面的结构参数，其中，R1为第一镜面的曲率半径；D1为第一镜面的镜面距离；ψ1为第一镜面的有效通光孔径，R2～R24，D2～D24以及ψ2～ψ24的含义一次类推，Nd/Vd表示为折射率/阿贝数。
表1二十四个镜面的结构参数范围
请参阅图2为本发明实施例提供的显微镜物镜的0.0视场横向像差图；图2中横坐标PY、PX代表入瞳，纵坐标EY、EX代表横向像差，其中Y代表子午方向，X代表弧矢方向，各光线波长用不同颜色表明，从0.436um到0.644um波段各个波长各个入瞳位置的横向像差均在±1um以内，由图2可见像差平衡非常好，成像优秀；图2中横坐标为归一化入瞳；纵坐标最大为+1um，最小为-1um。
请参阅图3为本发明实施例提供的显微镜物镜的0.7视场横向像差图；图3中横坐标PY、PX代表入瞳，纵坐标EY、EX代表横向像差，其中Y代表子午方向，X代表弧矢方向，各光线波长用不同颜色表明，从0.436um到0.644um波段各个波长各个入瞳位置的横向像差均在±5um以内，由图3可见像差平衡非常好，成像优秀，图3中横坐标为归一化入瞳；纵坐标最大为+5um，最小为-5um。
请参阅图4为本发明实施例提供的显微镜物镜的1.0视场横向像差图，图4中横坐标PY、PX代表入瞳，纵坐标EY、EX代表横向像差，其中Y代表子午方向，X代表弧矢方向，各光线波长用不同颜色表明，从0.436um到0.644um波段各个波长各个入瞳位置的横向像差均在±5um以内，由图4可见像差平衡非常好，成像优秀，图4中横坐标为归一化入瞳；纵坐标最大为+5um，最小为-5um。
请参阅图5为本发明实施例提供的显微镜物镜的全视场传递函数曲线图，图5中纵坐标是归一化OTF的模，横坐标是空间频率，单位为l p/mm，图中表明轴上视场传递函数曲线接近衍射极限，轴外视场传递函数值都较高，说明光学系统全视场的成像衬度很高，成像的层次感分明。
请参阅图6为本发明实施例提供的显微镜物镜的轴向色差图，图6中纵坐标代表入瞳，横坐标代表纵向像差，单位为mm；各光线波长用不同颜色表明，从0.436um到0.644um波段任意两个波长各个入瞳位置的轴向色差小于2λ/NA2，达到复消色差水平。图中纵坐标为归一化入瞳；横坐标代表纵向像差，最大为0.01mm，最小为-0.01mm。
请参阅图7为本发明实施例提供的显微镜物镜的倍率色差图，图7中纵坐标代表视场，横坐标代表横向像差，单位为um。虚线表示系统衍射极限艾利斑的尺寸，实线表示从0.436um到0.644um波段的倍率色差全视场范围都在艾利斑范围内。
请参阅图8为本发明实施例提供的显微镜物镜的场曲畸变图，其左图为场曲图，图中纵坐标代表视场，横坐标代表场曲，单位为um；各光线波长用不同颜色表明，从0.436um到0.644um波段各个波长各个视场位置的场曲值均在±2um以内，边缘视场最佳聚焦点与中心视场最佳聚焦点轴向差异小于2λ/NA2，理论值满足全视场清晰，达到平场物镜要求；图中纵坐标为归一化视场；横坐标代表场曲，最大为2um，最小为-2um；其右图为畸变图，图中纵坐标代表视场，横坐标代表畸变(百分比)，各光线波长用不同颜色表明，从0.436um到0.644um波段各个波长各个视场位置的畸变均小于0.20％，图中纵坐标为归一化视场；横坐标代表畸变，最大为0.20％，最小为-0.20％。
本发明的显微镜物镜，在保证高倍率高分辨率的同时，减少了超半球物镜的使用，实现了可见光波段的复消色差，很好地消除了球差、彗差、像散、场曲、畸变、倍率色差及轴向色差，满足平场复消色差物镜要求，实现了高倍率高分辨易加工等技术要求。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无超半球的显微镜物镜，其特征在于，包括同光轴设置的十六片球面透镜，从物方至像方依次排列，分别为：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)、第六透镜(L6)、第七透镜(L7)、第八透镜(L8)、第九透镜(L9)、第十透镜(L10)、第十一透镜(L11)、第十二透镜(L12)、第十三透镜(L13)、第十四透镜(L14)、第十五透镜(L15)、第十六透镜(L16)；所述第一透镜(L1)与所述第二透镜(L2)组成第一双胶合透镜组；所述第三透镜(L3)与所述第四透镜(L4)组成第二双胶合透镜组；所述第五透镜(L5)与所述第六透镜(L6)均为双凸透镜；所述第七透镜(L7)与所述第八透镜(L8)、第九透镜(L9)组成第一三胶合透镜组；所述第十透镜(L10)与所述第十一透镜(L11)、第十二透镜(L12)组成第二三胶合透镜组；所述第十三透镜(L13)与所述第十四透镜(L14)组成第三双胶合透镜组；所述第十五透镜(L15)与所述第十六透镜(L16)组成第四双胶合透镜组。
2.根据权利要求1所述的一种无超半球的显微镜物镜，其特征在于，第一透镜(L1)面向物方为凹面且面向像方为凸面，第二透镜(L2)面向物方为凹面且面向像方为凸面，第一透镜(L1)面向像方的凸面和第二透镜(L2)面向物方的凹面胶合在一起。
3.根据权利要求2所述的一种无超半球的显微镜物镜，其特征在于，第三透镜(L3)面向物方为凹面且面向像方为凹面，第四透镜(L4)面向物方为凸面且面向像方为凸面，第三透镜(L3)面向像方的凹面和第四透镜(L4)面向物方的凸面胶合在一起。
4.根据权利要求3所述的一种无超半球的显微镜物镜，其特征在于，第五透镜(L5)面向物方为凸面且面向像面为凸面；第六透镜(L6)面向物方为凸面且面向像面为凸面。
5.根据权利要求4所述的一种无超半球的显微镜物镜，其特征在于，第七透镜(L7)面向物方为凸面且面向像方为凹面，第八透镜(L8)面向物方为凸面且面向像方为凸面，第九透镜(L9)面向物方为凹面且面向像方为凸面，第七透镜(L7)面向像方的凹面与第八透镜(L8)面向物方的凸面胶合在一起，第八透镜(L8)面向像方的凸面与第九透镜(L9)面向物方的凹面胶合在一起。
6.根据权利要求5所述的一种无超半球的显微镜物镜，其特征在于，第十透镜(L10)面向物方为凸面且面向像方为凹面，第十一透镜(L11)面向物方为凹面且面向像方为凹面，第十二透镜(L12)面向物方为凸面且面向像方为凸面，第十透镜(L10)面向像方的凸面与第十一透镜(L11)面向物方的凹面胶合在一起，第十一透镜(L11)面向像方的凹面与第十二透镜(L12)面向物方的凸面胶合在一起。
7.根据权利要求6所述的一种无超半球的显微镜物镜，其特征在于，第十三透镜(L13)面向物方为凹面且面向像方为凸面，第十四透镜(L14)面向物方为凹面且面向像方为凹面，第十三透镜(L13)面向像方的凸面与第十四透镜(L14)面向物方的凹面胶合在一起。
8.根据权利要求7所述的一种无超半球的显微镜物镜，其特征在于，第十五透镜(L15)面向物方为凹面且面向像方为凹面，第十六透镜(L16)面向物方为凸面且面向像方为凸面，第十五透镜(L15)面向像方的凹面与第十六透镜(L16)面向物方的凸面胶合在一起。
9.根据权利要求8所述的一种无超半球的显微镜物镜，其特征在于，所述十六片球面透镜共有二十四面镜面，第一透镜(L1)面向物方的凹面为第一镜面，第一透镜(L1)和第二透镜(L2)的胶合面为第二镜面，第二透镜(L2)面向像方的凸面为第三镜面，第三透镜(L3)面向物方的凹面为第四镜面，第三透镜(L3)和第四透镜(L4)的胶合面为第五镜面，第四透镜(L4)面向像方的凸面为第六镜面，第五透镜(L5)面向物方的凸面为第七镜面，第五透镜(L5)面向像方的凸面为第八镜面，第六透镜(L6)面向物方的凸面为第九镜面，第六透镜(L6)面向像方的凸面为第十镜面，第七透镜(L7)面向物方的凸面为第十一镜面，第七透镜(L7)和第八透镜(L8)的胶合面为第十二镜面，第八透镜(L8)和第九透镜(L9)的胶合面为第十三镜面，第九透镜(L9)面向像方的凸面为第十四镜面，第十透镜(L10)面向物方的凸面为第十五镜面，第十透镜(L10)和第十一透镜(L11)的胶合面为第十六镜面，第十一透镜(L11)和第十二透镜(L12)的胶合面为第十七镜面，第十二透镜(L12)面向像方的凸面为第十八镜面，第十三透镜(L13)面向物方的凹面为第十九镜面，第十三透镜(L13)和第十四透镜(L14)的胶合面为第二十镜面，第十四透镜(L14)面向像方的凹面为第二十一镜面，第十五透镜(L15)面向物方的凹面为第二十二镜面，第十五透镜(L15)和第十六透镜(L16)的胶合面为第二十三镜面，第十六透镜(L16)面向像面的凸面为第二十四镜面。
10.根据权利要求9所述的一种无超半球的显微镜物镜，其特征在于，所述第五透镜(L5)和第六透镜(L6)均为正凸透镜。
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