CN111123494B - 一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，特点是从物面到像面沿其光轴方向依次包括组合焦距为90mm的第一镜组G1，组合焦距为90.3mm有第二镜组G2，组合焦距为‑31mm的第三镜组G3，组合焦距为50.8mm的第四镜组G4，组合焦距为‑42mm的第五镜组G5，组合焦距为189.5mm的第六镜组G6，组合焦距为212mm的第七镜组G7，系统总长为501.6mm，优点是在不包含目镜放大倍数前提下，系统倍率在较大范围内连续可调，变倍比高，且整个变倍过程中像面保持稳定，像质良好，像差校正平衡，并达到复消色差的效果；可满足用户增加附件如荧光附件的需求。在满足多种多样要求的前提下，实现了机械结构简化、外形尺寸小的效果，方便运输及使用者操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种体视显微镜，尤其是涉及一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统。
背景技术
连续变倍体视显微镜具有如下特点：物镜景深大、可使纵深成像清晰范围变大，前工作距离大、给操作者流出足够的操作空间，放大倍数可实现连续无级变化、可供观察者选择合适的放大率。因此，这些特点使连续变倍体视显微镜被广泛应用于电子工业、生物解剖、临床手术、岩矿分析、工业检测等领域。
高变倍比、长出瞳距、长工作距离的连续变倍体视显微镜一直是行业内的发展方向。但是，如何提高鉴别率，并且能较好的校正与平衡像差与色差，是高变倍比连续变焦体视显微镜的设计难点。此外，行业内目前的高变倍比体视显微镜普遍存在体积大，重量大的问题，为操作和运输带来不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有大变倍比、大视场、小畸变、复消色差性能的高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，从物面到像面沿其光轴方向依次包括组合焦距为90mm的第一镜组G1，组合焦距为90.3mm有第二镜组G2，组合焦距为-31mm的第三镜组G3，组合焦距为50.8mm的第四镜组G4，组合焦距为-42mm的第五镜组G5，组合焦距为189.5mm的第六镜组G6，组合焦距为212mm的第七镜组G7，系统总长为501.6mm。
所述的第一镜组G1由第一透镜至第八透镜组成，所述的第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第八透镜是双凸正透镜，所述的第二透镜和第六透镜是双凹负透镜，所述的第七透镜是具有负光焦度并弯向像面的弯月透镜。
所述的第二镜组G2由第九透镜和第十透镜组成，所述的第九透镜是双凸正透镜，所述的第十透镜是具有负光焦度并弯向物面的弯月透镜。
所述的第三镜组G3由第十一透镜至第十三透镜组成，所述的第十二透镜是双凹负透镜，所述的第十一透镜是具有负光焦度并弯向像面的弯月透镜，所述的第十三透镜是具有正光焦度并弯向像面的弯月透镜。
所述的第四镜组G4由第十四透镜至第十六透镜组成，所述的第十四透镜和第十五透镜是双凸正透镜，所述的第十六透镜是双凹负透镜。
所述的第五镜组G5由第十七透镜和第十八透镜组成，所述的第十八透镜是双凹负透镜，所述的第十七透镜是具有正光焦度并弯向物面的弯月透镜。
所述的第六镜组G6由第十九透镜和第二十透镜组成，所述的第二十透镜双凸正透镜，所述的第十九透镜是双凹负透镜。
所述的第七镜组G7由第二十一透镜至第二十三透镜组成，所述的第二十一透镜是双凸正透镜，所述的第二十二透镜是具有负光焦度并弯向像面的弯月透镜，所述的第二十三透镜是具有正光焦度并弯向像面的弯月透镜。
所述的二十三块透镜全部采用成都光明公司的玻璃，共选用10种牌号的玻璃材料，所述的第一透镜、第三透镜、第九透镜、第二十一透镜选用FK61玻璃材料，所述的第二透镜、第十四透镜、第二十二透镜选用ZF6玻璃材料，所述的第六透镜、第十透镜选用K9玻璃材料，所述的第五透镜、第八透镜、第十一透镜、第二十透镜选用QK3玻璃材料，所述的第十三六透镜、第十七透镜选用LAF7玻璃材料，所述的第十五透镜、第十六透镜选用ZPK2玻璃材料，所述的第十九透镜、第二十三透镜选用ZF7玻璃材料，所述的第四透镜、第七透镜选用ZF52A玻璃材料，所述的第十二透镜选用ZK9玻璃材料，所述的第十八透镜选用ZLAF50玻璃材料，
所述的第十三透镜与所述的第十四透镜之间设置有成像光学系统光阑。
与现有技术相比，本发明的优点在于在不包含目镜放大倍数前提下，系统倍率在较大范围内连续可调，可达到0.75×～13.5×，变倍比高达1∶18，且整个变倍过程中像面保持稳定，像质良好，像差校正平衡，并达到复消色差的效果；所设计的1×大物镜工作距离高达60mm、数值孔径可达0.15，可实现较高鉴别率，目镜视场最大可达Φ23mm，且1×大物镜为平行光系统，可满足用户增加附件如荧光附件的需求。本发明在满足多种多样要求的前提下，实现了机械结构简化、外形尺寸小的效果，方便运输及使用者操作。
附图说明
图1为本发明实施例的光学系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的光学系统球差、象散、场曲、畸变图，反映了本发明的光学系统的成像质量满足复消色差要求；
图3为本发明实施例的光学系统MTF曲线图，反映了本发明的光学系统的成像质量满足高分辨率要求；
图4为本发明实施例的光学系统RMS视场图，视场内RMS波相差最大为0.14nm，反映了本发明的光学系统的成像质量接近完善成像；
图5为本发明实施例的光学系统的光线像差曲线图，反映了本发明的光学系统的像差得到了较好的校正。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图1所示，一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，从物面到像面沿其光轴方向依次包括由第一透镜L1至第八透镜L8组成的组合焦距为90mm的第一镜组G1，也称之为大物镜光学组，由第九透镜L9和第十透镜L10组成的组合焦距为90.3mm的第二镜组G2，称之为前组光学组，由第十一透镜L11至第十三透镜L13组成的组合焦距为-31mm的第三镜组G3，称之为变焦组光学组，由第十四透镜L14至第十六透镜L16组成的组合焦距为50.8mm的第四镜组G4，称之为中组光学组，由第十七透镜L17和第十八透镜L18组成的组合焦距为-42mm的第五镜组G5，称之为补偿组光学组，由第十九透镜L19和第二十透镜L20组成的组合焦距为189.5mm的第六镜组G6，称之为后组光学组，由第二十一透镜L21至第二十三透镜L23组成的组合焦距为212mm的第七镜组G7，称之为管镜光学组，系统物象共轭距，即系统总长为501.6mm。
第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第八透镜L8、第九透镜L9、第十四透镜L14、第十五透镜L15、第二十透镜L20和第二十一透镜L21是双凸正透镜，第二透镜L2、第六透镜L6、第十二透镜L12、第十六透镜L16、第十八透镜L18和第十九透镜L19是双凹负透镜，第七透镜L7、第十一透镜L11和第二十二透镜L22是具有负光焦度并弯向像面的弯月透镜，第十透镜L10是具有负光焦度并弯向物面的弯月透镜，第十三透镜L13和第二十三透镜L23是具有正光焦度并弯向像面的弯月透镜，第十七透镜L17是具有正光焦度并弯向物面的弯月透镜。
二十三块透镜全部采用成都光明公司的玻璃，共选用10种牌号的玻璃材料，第一透镜L1、第三透镜L3、第九透镜L9和第二十一透镜L21选用FK61玻璃材料，第二透镜L2、第十四透镜L14和第二十二透镜L22选用ZF6玻璃材料，第六透镜L6和第十透镜L10选用K9玻璃材料，第五透镜L5、第八透镜L8、第十一透镜L11和第二十透镜L20选用QK3玻璃材料，第十三透镜L13和第十七透镜L17选用LAF7玻璃材料，第十五透镜L15和第十六透镜L16选用ZPK2玻璃材料，第十九透镜L19和第二十三透镜L23选用ZF7玻璃材料，第四透镜L4和第七透镜L7选用ZF52A玻璃材料，第十二透镜L12选用ZK9玻璃材料，第十八透镜L18选用ZLAF50玻璃材料，第十三透镜L13与第十四透镜L14之间设置有成像光学系统光阑G0。
表1为本发明实施例的光学系统的一个具体示例：
表1光学系统的设计数据
Claims (9)
1.一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，其特征在于从物面到像面沿其光轴方向依次包括组合焦距为90mm的大物镜光学组即第一镜组G1，组合焦距为90.3mm的前组光学组即第二镜组G2，组合焦距为-31mm的变焦组光学组即第三镜组G3，组合焦距为50.8mm的中组光学组即第四镜组G4，组合焦距为-42mm的补偿组光学组即第五镜组G5，组合焦距为189.5mm的后组光学组即第六镜组G6，组合焦距为212mm的管镜光学组即第七镜组G7，系统总长为501.6mm，系统倍率在0.75×～13.5×范围内连续可调。
2.如权利要求1所述的一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，其特征在于所述的第一镜组G1由第一透镜至第八透镜组成，所述的第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第八透镜是双凸正透镜，所述的第二透镜和第六透镜是双凹负透镜，所述的第七透镜是具有负光焦度并弯向像面的弯月透镜。
3.如权利要求2所述的一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，其特征在于所述的第二镜组G2由第九透镜和第十透镜组成，所述的第九透镜是双凸正透镜，所述的第十透镜是具有负光焦度并弯向物面的弯月透镜。
4.如权利要求3所述的一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，其特征在于所述的第三镜组G3由第十一透镜至第十三透镜组成，所述的第十二透镜是双凹负透镜，所述的第十一透镜是具有负光焦度并弯向像面的弯月透镜，所述的第十三透镜是具有正光焦度并弯向像面的弯月透镜。
5.如权利要求4所述的一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，其特征在于所述的第四镜组G4由第十四透镜至第十六透镜组成，所述的第十四透镜和第十五透镜是双凸正透镜，所述的第十六透镜是双凹负透镜。
6.如权利要求5所述的一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，其特征在于所述的第五镜组G5由第十七透镜和第十八透镜组成，所述的第十八透镜是双凹负透镜，所述的第十七透镜是具有正光焦度并弯向物面的弯月透镜。
7.如权利要求6所述的一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，其特征在于所述的第六镜组G6由第十九透镜和第二十透镜组成，所述的第二十透镜双凸正透镜，所述的第十九透镜是双凹负透镜。
8.如权利要求7所述的一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，其特征在于所述的第七镜组G7由第二十一透镜至第二十三透镜组成，所述的第二十一透镜是双凸正透镜，所述的第二十二透镜是具有负光焦度并弯向像面的弯月透镜，所述的第二十三透镜是具有正光焦度并弯向像面的弯月透镜。
9.如权利要求8所述的一种高变倍比连续变焦体视显微镜的光学系统，其特征在于所述的第十三透镜与所述的第十四透镜之间设置有成像光学系统光阑。
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