CN112269256B - 一种显微镜物镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显微镜物镜，包括正折射力第一透镜组、正折射力第二透镜组和负折射力第三透镜组，所述正折射力第二透镜组设于正折射力第一透镜组和负折射力第三透镜组之间；所述正折射力第一透镜组包括正折射力第一透镜和正折射力第二透镜，所述正折射力第二透镜设于正折射力第一透镜上，所述正折射力第一透镜为凹面朝向物体侧的正屈光力的弯月形设置。本发明属于光学技术领域，具体是一种显微镜物镜，能够保证具备大放大倍率、长工作距离、大数值孔径、高分辨率性能、较少镜片数目且加工简单的特点，以解决大放大倍率、长工作距离下，小数值孔径、低分辨率性能、镜片数目多且加工困难的问题。

Description

一种显微镜物镜

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体是指一种显微镜物镜。

背景技术

随着近年来半导体行业的高速发展，对其表面粗糙度的要求精度越来越高。通过提高显微镜的探测精度从而达到观测要求。一般而言，由于用于工业探测需要长的工作距离，要使显微镜上观察到跟多细节，需要大放大倍率、大数值孔径。对于这样的显微镜物镜，轴上像差和倍率色差的补正是很难的，由于像差的影响会导致光学的分辨率性能下降。

专利文献CN101999090A公开了一种显微物镜：具有大放大倍率、长的工作距离的物镜，但是小数值孔径、低分辨率性能、镜片数目多且加工困难。

专利文献CN102959450A公开了一种显微物镜：具有大放大倍率、大数值孔径的物镜，但是工作距离较短，不方便实际使用和观察。

专利文献CN111158129A公开了一种显微物镜：虽然有很大的数值孔径，但是工作距离较短，不方便实际的使用和观察，并且放大倍率低，随着半导体行业制作越来越精细，观察的所需的物镜放大倍率也要更大。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种显微镜物镜，能够保证具备大放大倍率、长工作距离、大数值孔径、高分辨率性能、较少镜片数目且加工简单的特点，以解决大放大倍率、长工作距离下，小数值孔径、低分辨率性能、镜片数目多且加工困难的问题。

本发明采取的技术方案如下：本发明一种显微镜物镜，包括正折射力第一透镜组、正折射力第二透镜组和负折射力第三透镜组，所述正折射力第二透镜组设于正折射力第一透镜组和负折射力第三透镜组之间；所述正折射力第一透镜组包括正折射力第一透镜和正折射力第二透镜，所述正折射力第二透镜设于正折射力第一透镜上，所述正折射力第一透镜为凹面朝向物体侧的正屈光力的弯月形设置。

进一步地，所述正折射力第二透镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜，所述第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜依次设置。

进一步地，所述负折射力第三透镜组包括第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜，所述第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜依次设置。

进一步地，所述正折射力第一透镜组、正折射力第二透镜组和负折射力第三透镜组满足的条件为0.4<|f/NA/D0|<0.6，其中，f为该显微镜物镜的焦点距离；NA为该显微镜物镜的物方数值孔径；D0为从物体面到所述显微镜物镜最靠近物体的透镜面的光轴上的距离。

进一步地，所述第二透镜具有正屈光力，所述第三透镜具有正屈光力，所述第四透镜具有正屈光力，所述第五透镜具有负屈光力，所述第六透镜具有正屈光力，所述第七透镜具有正屈光力或负屈光力，所述第八透镜具有正屈光力或负屈光力，所述第九透镜具有正屈光力，所述第十透镜具有负屈光力，所述第十一透镜具有正屈光力，所述第十二透镜具有负屈光力，所述第十三透镜具有负屈光力，所述第十四透镜具有正屈光力。

进一步地，所述正折射力第一透镜组和正折射力第二透镜组满足的条件为0.03<f1/f2<0.95；-1.5<f1/f3<-0.05；3<f1/f<6.5，其中，f1为第一透镜的焦点距离，f2为第二透镜的焦点距离，f3为第三透镜的焦点距离，f为该显微镜物镜的焦点距离。

进一步地，所述正折射力第一透镜组还满足的条件为0.2<f11/f1<2.6；2.2<f12/f1<4.6；其中，f11为第一透镜的焦点距离，f12为第二透镜的焦点距离，f1为第一透镜组的焦点距离。

进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜满足的条件为1.85<N11<2.01；1.80<N12<2.00；1.41<N21<1.61；1.41<N22<1.61；1.85<N23<2.00；1.41<N24<1.61；其中，N11为第一透镜的折射率，N12为第二透镜的折射率，N21为第三透镜的折射率，N22为第四透镜的折射率，N23为第五透镜的折射率，N24为第六透镜的折射率。

进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜满足的条件为V11≤50，V12≤50，V21≤90，V22≤90，V23≤50，V24≤95；其中，V11为第一透镜的阿贝数，V12为第二透镜的阿贝数，V21为第三透镜的阿贝数，V22为第四透镜的阿贝数，V23为第五透镜的阿贝数，V24为第六透镜的阿贝数。

进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜满足的条件为0.06<T1/T2<0.28；0.50<T1/T3<0.80；0.47<T11/T1<0.67；0.29<T12/T1<0.49；0.02<T21/T2<0.22；0.10<T22/T2<0.31；0.05<T23/T2<0.20；0.07<T24/T2<0.28；其中，T1为第一透镜组在光轴上的长度，T2为第二透镜组在光轴上的长度，T3为第三透镜组在光轴上的长度，T11为第一透镜在光轴上的厚度，T12为第二透镜在光轴上的厚度，T21为第三透镜在光轴上的厚度，T22为第四透镜在光轴上的厚度，T23为第五透镜在光轴上的厚度，T24为第六透镜在光轴上的厚度。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案一种显微镜物镜第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组进行设置，是第一透镜组具有正屈光力，第二透镜组具有正屈光力，第三透镜组具有负屈光力，使得显微镜物镜具有很好的光学性能；此外，对第一透镜组和第二透镜组的焦点距离、折射率、阿贝数以及厚度进行限定、使得显微镜物镜的场曲、畸变、像差敏感度得到进一步的改善，从而保证显微镜物镜的光学性能，使得该显微镜物镜具有大放大倍率、长工作距离、大数值孔径、高分辨率性能，减少镜片数目且降低了加工难度。

附图说明

图1为本发明显微镜物镜实施例一的透镜构成图；

图2为本发明显微镜物镜实施例一的球差图；

图3为本发明显微镜物镜实施例一的场曲图；

图4为本发明显微镜物镜实施例一的畸变图；

图5为本发明显微镜物镜实施例一的MTF调制传递函数图；

图6为本发明显微镜物镜实施例二的透镜构成图；

图7为本发明显微镜物镜实施例二的球差图；

图8为本发明显微镜物镜实施例二的场曲图；

图9为本发明显微镜物镜实施例二的畸变图；

图10为本发明显微镜物镜实施例二的MTF调制传递函数图；

图11为本发明显微镜物镜实施例三的透镜构成图；

图12为本发明显微镜物镜实施例三的球差图；

图13为本发明显微镜物镜实施例三的场曲图；

图14为本发明显微镜物镜实施例三的畸变图；

图15为本发明显微镜物镜实施例三的MTF调制传递函数图。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先使用图1说明本实施方式的显微镜物镜的构成，该显微镜物镜OB构成为，从物体侧700依次具有：具有正屈光力的第一透镜组81；具有正屈光力第二透镜组82；具有负屈光力透镜组83；所述第一透镜组81的屈光力绝对值大于第二透镜组82；使得显微镜物镜具有强的正屈光力，从而保证该物镜系统OB具备更大的放大倍率和高光学性能。

为了使显微镜物镜拥有更长的工作距离和大数值孔径需满足以下条件：

0.4<|f/NA/D0|<0.6

其中，f为该显微镜物镜的焦点距离；NA为该物镜光学的物方数值孔径；D0为从物体面到所述显微镜物镜最靠近物体的透镜面的光轴上的距离。

为了使显微镜物镜拥有大的放大倍率、长工作距离、更好的光学性能，第一透镜组81和第二透镜82组满足以下条件：

0.03<f1/f2<0.95；

-1.5<f1/f3<-0.05；

3<f1/f<6.5；

其中，f1为第一透镜组81的焦点距离，f2为第二透镜组82的焦点距离，f3为第三透镜组83的焦点距离，f为该显微镜物镜OB的焦点距离，满足上述条件的显微镜物镜，扩大放大倍率，同时补正了显微镜物镜OB的场曲，提高了该显微镜物镜OB的分辨率能力，又能有效的补偿光学系统的畸变。

所述第一透镜组81由具有正屈光力的第一透镜711和有正屈光力的第二透镜712构成；第二透镜组82由正屈光力的第三透镜721、正屈光力的第四透镜722、负屈光力的第五透镜723、正屈光力的第六透镜724、正屈光力的第七透镜725、负屈光力的第八透镜726、正屈光力的第九透镜727和负屈光力的第十透镜728构成；所述第三透镜组83由正屈光力的第十一透镜731、负屈光力的第十二透镜732、负屈光力的第十三透镜733和正屈光力的第十四透镜构成734。

所述第一透镜组81满足以下条件：

0.2<f11/f1<2.6；

2.2<f12/f1<4.6；

其中，f11为第一透镜711的焦点距离，f12为第二透镜712的焦点距离，f1为第一透镜组81的焦点距离。

再为了提高显微镜物镜的光学性能可以在第一透镜组81和第二透镜组82的折射率进行如下设定，以减少镜片数目降低加工难度、进一步补正显微镜物镜的场曲。

所述第一透镜711、第二透镜712、第三透镜721、第四透镜722、第五透镜723、第六透镜724满足以下条件的材质的透镜：

1.85<N11<2.01；

1.80<N12<2.00；

1.41<N21<1.61；

1.41<N22<1.61；

1.85<N23<2.00；

1.41<N24<1.61；

所述N11为第一透镜711的折射率，N12为第二透镜712的折射率，N21为第三透镜721的折射率，N22为第四透镜722的折射率，N23为第五透镜723的折射率，N24为第六透镜724的折射率。

在上述基础上，为了减小物镜的色差，进一步提高其成像质量，可以对第一透镜组81和第二透镜组82的阿贝数进行如下设定：

V11≤50，V12≤50，V21≤90，V22≤90，V23≤50，V24≤95；

其中，V11为第一透镜711的阿贝数，V12为第二透镜712的阿贝数，V21为第三透镜721的阿贝数，V22为第四透镜722的阿贝数，V23为第五透镜723的阿贝数，V24为第六透镜724的阿贝数。

另外，为了降低显微镜物镜的偏心敏感度，提高显微镜物镜的组装成品率，以下将对第一透镜组81和第二透镜组82的厚度进行如下条件设定：

0.06<T1/T2<0.28；

0.50<T1/T3<0.80；

0.47<T11/T1<0.67；

0.29<T12/T1<0.49；

0.02<T21/T2<0.22；

0.10<T22/T2<0.31；

0.05<T23/T2<0.20；

0.07<T24/T2<0.28；

其中，所述的T1为第一透镜组81在光轴上的长度，T2为第二透镜组82在光轴上的长度，T3为第三透镜组83在光轴上的长度，T11为第一透镜711在光轴上的厚度，T12为第二透镜在光轴上的厚度712，T21为第三透镜在光轴上的厚度721，T22为第四透镜在光轴上的厚度722，T23为第五透镜在光轴上的厚度723，T24为第六透镜724在光轴上的厚度。

为了进一步详尽发明的技术内容，以下将列举三个实施例对显微镜物镜进行详述。

实施例一

如图1所示，第一实施例的显微镜物镜OB01包括第一透镜组81、第二透镜组82和第三透镜组83，其中，第一透镜组81包括具有正屈光力的第一透镜711和有正屈光力的第二透镜712。第一透镜711朝向物方的面为第一面7111，朝向像方的面为第二面7112。第二透镜712朝向物方的面为第一面7121，朝向像方的面为第二面7122。第二透镜组82包括由物方侧向像方依次设置的第三透镜721、第四透镜722、第五透镜723、第六透镜724、第七透镜725、第八透镜726、第九透镜727、第十透镜728。第三透镜721具有正屈光力，其朝向物方的面为第一面7211，朝向像方的面为第二面7212。第四透镜722具有正屈光力，其朝向物方的面为第一面7221，朝向像方的面为第二面7222。第五透镜723具有负屈光力，其朝向物方的面为第一面7231，朝向像方的面为第二面7232。第六透镜724具有正屈光力，其朝向物方的面为第一面7241，朝向像方的面为第二面7242。第七透镜725具有正屈光力，其朝向物方的面为第一面7251，朝向像方的面为第二面7252。第八透镜726具有负屈光力，其朝向物方的面为第一面7261，朝向像方的面为第二面7262。第九透镜727具有正屈光力，其朝向物方的面为第一面7271，朝向像方的面为第二面7272。第十透镜728具有负屈光力，其朝向物方的面为第一面7281，朝向像方的面为第二面7282。第三透镜组83包括由物方侧向像方依次设置的第十一透镜731、第十二透镜732、第十三透镜733、第十四透镜734。第十一透镜731具有正屈光力，其朝向物方的面为第一面7311，朝向像方的面为第二面7312。第十二透镜732具有负屈光力，其朝向物方的面为第一面7321，朝向像方的面为第二面7322。第十三透镜733具有负屈光力，其朝向物方的面为第一面7331，朝向像方的面为第二面7332。第十四透镜734具有正屈光力，其朝向物方的面为第一面7341，朝向像方的面为第二面7342。

该实施例中，第一透镜711的焦距f11为14.04，折射率N11为1.92，阿贝数V11为30.4，厚度T11为2.68。第二透镜712的焦距f12为34.48，折射率N12为1.90，阿贝数V12为21.8，厚度T12为1.87。第三透镜721的焦距f21为27.04，折射率N21为1.50，阿贝数V21为81.6，厚度T21为3.22。第四透镜722的焦距f22为22.13，折射率N22为1.50，阿贝数V22为81.6，厚度T22为5.60。第五透镜723的焦距f23为-26.97，折射率N23为1.90，阿贝数V23为20.4，厚度T23为2.77。第六透镜724的焦距f24为96.13，折射率N24为1.44，阿贝数V24为94.9，厚度T24为4.78。第七透镜725的焦距f25为54.22，折射率N25为1.50，阿贝数V25为81.6，厚度T25为3.66。第八透镜726的焦距f26为-53.38，折射率N26为1.93，阿贝数V26为30.7，厚度T26为1.02。第九透镜727的焦距f27为35.05，折射率N27为1.50，阿贝数V27为81.6，厚度T27为4.58。第十透镜728的焦距f28为240.86，折射率N28为1.49，阿贝数V28为70.4，厚度T28为0.98。第十一透镜731的焦距f31为8.16，折射率N31为1.92，阿贝数V31为18.9，厚度T31为2.63。第十二透镜732的焦距f32为-12.70，折射率N32为1.73，阿贝数V32为54.7，厚度T32为1.06。第十三透镜733的焦距f33为-13.58，折射率N33为1.49，阿贝数V33为70.1，厚度T33为0.60。第十四透镜734的焦距f34为-14.26，折射率N34为1.80，阿贝数V34为44.6，厚度T34为1.81。该物镜光学新系统的其他光学参数如表1-1所示。

		曲率半径	厚度/间隔	折射率	阿贝数	焦距
							物面			4.44
第一透镜	第一面	12.8926	2.68	1.92	30.4	14.04
								第二面	7.142674	0.18
第二透镜	第一面	29.65464	1.87	1.90	21.8	34.48
								第一面	15.74512	0.18
第三透镜	第一面	-15.1776	3.22	1.50	81.6	27.04
								第二面	111.7653	0.72
第四透镜	第一面	-10.7832	5.60	1.50	81.6	22.13
								第二面	57.98378	0.01
第五透镜	第一面	57.98378	2.77	1.90	20.4	-26.97
								第二面	-6.5897	0.01
第六透镜	第一面	-6.5897	4.78	1.44	94.9	96.13
								第二面	12.96518	0.15
第七透镜	第一面	-18.013	3.66	1.50	81.6	54.22
								第二面	7.276587	0.01
第八透镜	第一面	7.276587	1.02	1.93	30.7	-53.38
								第二面	46.75483	0.27
第九透镜	第一面	-12.5991	4.58	1.50	81.6	35.05
								第二面	5.737069	0.01
第十透镜	第一面	5.737069	0.98	1.49	70.4	240.86
								第二面	-63.3094	2.76
第十一透镜	第一面	-8.32174	2.63	1.92	18.9	8.16
								第二面	29.86723	0.01
第十二透镜	第一面	29.86723	1.06	1.73	54.7	-12.70
								第一面	-6.21424	1.49
第十三透镜	第一面	4.876403	0.60	1.49	70.1	-13.58
								第一面	-2.92048	0.01
第十四透镜	第一面	-2.92048	1.81	1.80	44.6	-14.26
								第一面	-3.88464

表1-1

由上述可知，该实施例的显微镜物镜OB01中，f是该显微镜物镜的焦点距离，即f为1.809；NA该显微镜物镜的物方数值孔径，即NA为0.77；D0为从物体面700到所述显微镜物镜最靠近物体的透镜面7111顶点的光轴上的距离，即D0为4.44，那么|f/NA/D0|为0.529。使得该显微镜物镜具备长工作距离的特点。

第一透镜组81的焦距为第一透镜711至第二透镜712的组合焦距，即f1为10.13；第二透镜组82的焦距为第三透镜721至第十透镜728的组合焦距，即f2为16.83；第三透镜组83的焦距为第十一透镜731至第十四透镜734的组合焦距，即f3为-8.59；整个光学系统的焦距f为1.809，那么f1/f2为0.60，f1/f3为-1.18，f1/f为5.60，焦距数值范围内的显微镜物镜具有较大的正屈光力，使具备该显微镜物镜具备较大的放大倍率、长工作距离下拥有大数值孔径，同时，也使得显微镜物镜的场曲、畸变、像差得到改善，从而提高分辨率性能、减少镜片数目、降低加工难度。

该实施例一中，第一透镜组81的厚度，即T1为4.73，第二透镜组82的厚度T2为27.79；第三透镜组83的厚度T3为7.61；T1/T2为0.17，T1/T3为0.62，T11/T1为0.57，T12/T1为0.40，T21/T2为0.12，T22/T2为0.20，T23/T2为0.10，T24/T2为0.17。

图2至图5为该实施例一显微镜物镜的各个像差图和MTF性能图，其呈现的各个像差，表现了分辨率能力，当像差比较小时可以观察到质量较佳的影像。

具体地，图2为本发明实施例一的显微镜物镜的球差图，如图2所示，其横坐标为球差量，单位为mm，纵坐标为像高，单位为mm。如图2所示，实线表示d线，虚线表示C线，单点划线表示F线，双点划线表示g线，该显微镜物镜的球差控制在±0.002mm以内，使得显微镜物镜的中心分辨率最佳。

图3为本发明实施例一的显微镜物镜的场曲图，如图3所示，其横坐标为物面移动量，单位mm，纵坐标为像高，单位为mm。如图3所示，实线表示相对于各波长的光线的弧矢，虚线表示相对于各个波长的子午。从场曲的分布可以看出，该显微镜物镜的场曲控制在±0.002mm以内，使得显微镜物镜的中心分辨率最佳。

图4为本发明实施例一的显微镜物镜的畸变图，如图4所示，其横坐标为畸变量，单位％，纵坐标为像高，单位为mm。从畸变的分布可以看出，该显微镜物镜的畸变控制在±1％以内，使得显微镜物镜的中心分辨率最佳。

图5为本发明实施例一的显微镜物镜的MTF调制传递函数图，如图5所示，其横坐标为空间频率，单位为cycles/mm，纵坐标为调制即MTF。如图5所示，实线表示该显微镜物镜中心像面的调制(MTF)，虚线表示衍射极限。

实施例二

如图6所示，该实施例二中的显微镜物镜OB02的结构与实施例一相似，同样包含了第一透镜组81、第二透镜组82、第三透镜组83、第一透镜711、第二透镜712、第三透镜721、第四透镜722、第五透镜723、第六透镜724、第七透镜725、第八透镜726、第九透镜727、第十透镜728、第十一透镜731、第十二透镜732、第十三透镜733、第十四透镜734，不同的是第一透镜711选用材质、且各个透镜的光学参数与实施例一存在些许不同。

具体地，在该实施例二的显微镜物镜中，第一透镜711的焦距f11为14.79，折射率N11为1.91，阿贝数V11为36.2，厚度T11为2.89。第二透镜712的焦距f12为40.66，折射率N12为1.86，阿贝数V12为20.7，厚度T12为1.91。第三透镜721的焦距f21为27.35，折射率N21为1.50，阿贝数V21为81.6，厚度T21为3.65。第四透镜722的焦距f22为21.73，折射率N22为1.50，阿贝数V22为81.6，厚度T22为5.58。第五透镜723的焦距f23为-26.50，折射率N23为1.90，阿贝数V23为21.9，厚度T23为2.73。第六透镜724的焦距f24为99.98，折射率N24为1.44，阿贝数V24为94.9，厚度T24为4.52。第七透镜725的焦距f25为57.81，折射率N25为1.50，阿贝数V25为81.6，厚度T25为3.40。第八透镜726的焦距f26为-47.69，折射率N26为1.94，阿贝数V26为31.7，厚度T26为0.60。

第九透镜727的焦距f27为30.90，折射率N27为1.50，阿贝数V27为81.6，厚度T27为4.38。第十透镜728的焦距f28为617.25，折射率N28为1.49，阿贝数V28为70.4，厚度T28为1.00。第十一透镜731的焦距f31为7.94，折射率N31为1.92，阿贝数V31为18.9，厚度T31为2.58。第十二透镜732的焦距f32为-12.31，折射率N32为1.73，阿贝数V32为54.0，厚度T32为1.00。第十三透镜733的焦距f33为-14.85，折射率N33为1.50，阿贝数V33为69.3，厚度T33为1.00。第十四透镜734的焦距f34为-12.79，折射率N34为1.78，阿贝数V34为47.1，厚度T34为2.02。该显微镜物镜的其他光学参数如表2-1所示。

		曲率半径	厚度/间隔	折射率	阿贝数	焦距
							物面			4.99
第一透镜	第一面	15.4598	2.89	1.91	36.2	14.79
								第二面	7.843309	0.15
第二透镜	第一面	34.50158	1.91	1.86	20.7	40.66
								第二面	17.91299	0.15
第三透镜	第一面	-14.9628	3.65	1.50	81.6	27.35
								第二面	140.7118	0.79
第四透镜	第一面	-10.5806	5.58	1.50	81.6	21.73
								第二面	53.99552	0.01
第五透镜	第一面	53.99552	2.73	1.90	21.9	-26.50
								第二面	-6.55028	0.01
第六透镜	第一面	-6.55028	4.52	1.44	94.9	99.98
								第二面	13.11076	0.15
第七透镜	第一面	-18.49	3.40	1.50	81.6	57.81
								第二面	6.999587	0.01
第八透镜	第一面	6.999587	0.60	1.94	31.7	-47.69
								第一面	46.25985	0.15
第九透镜	第一面	-11.4401	4.38	1.50	81.6	30.90
								第二面	5.608982	0.01
第十透镜	第一面	5.608982	1.00	1.49	70.4	617.25
								第二面	-40.5201	2.37
第十一透镜	第一面	-7.91412	2.58	1.92	18.9	7.94
								第二面	39.00912	0.01
第十二透镜	第一面	39.00912	1.00	1.73	54.0	-12.31
								第二面	-5.97433	1.42
第十三透镜	第一面	5.491014	1.00	1.50	69.3	-14.85
								第一面	-2.84274	0.01
第十四透镜	第一面	-2.84274	2.02	1.78	47.1	-12.79
								第二面	-3.61044

表2-1

由上述可知，该实施例的显微镜物镜OB03中，f是该显微镜物镜的焦点距离，即f为1.804；NA该显微镜物镜的物方数值孔径，即NA为0.77；D0为从物体面700到所述显微镜物镜最靠近物体的透镜面7111顶点的光轴上的距离，即D0为4.99，那么|f/NA/D0|为0.469。使得该显微镜物镜具备长工作距离的特点。

第一透镜组81的焦距为第一透镜711和第二透镜712的组合焦距，即f1为11.01；第二透镜组82的焦距为第三透镜721至第十透镜728的组合焦距，即f2为16.81；第三透镜组83的焦距为第十一透镜731至第十四透镜734的组合焦距，即f3为-8.27；那么f1/f2为0.65，f1/f3为-1.33，f1/f为6.11，焦距数值范围内的显微镜物镜具有较大的正屈光力，使具备该显微镜物镜具备较大的放大倍率、长工作距离下拥有大数值孔径，同时，也使得显微镜物镜的场曲、畸变、像差得到改善，从而提高分辨率性能、减少镜片数目、降低加工难度。

具体地，图7为本发明实施例二的显微镜物镜的球差图，如图7所示，其横坐标为球差量，单位为mm，纵坐标为像高，单位为mm。如图2所示，实线表示d线，虚线表示C线，单点划线表示F线，双点划线表示g线，该显微镜物镜的球差控制在±0.002mm以内，使得显微镜物镜的中心分辨率最佳。

图8为本发明实施例二的显微镜物镜的场曲图，如图8所示，其横坐标为物面移动量，单位mm，纵坐标为像高，单位为mm。如图8所示，实线表示相对于各波长的光线的弧矢，虚线表示相对于各个波长的子午。从场曲的分布可以看出，该显微镜物镜的场曲控制在±0.002mm以内，使得显微镜物镜的中心分辨率最佳。

图9为本发明实施例二的显微镜物镜的畸变图，如图9所示，其横坐标为畸变量，单位％，纵坐标为像高，单位为mm。从畸变的分布可以看出，该显微镜物镜的畸变控制在±1％以内，使得显微镜物镜的中心分辨率最佳。

图10为本发明实施例二的显微镜物镜的MTF调制传递函数图，如图10所示，其横坐标为空间频率，单位为cycles/mm，纵坐标为调制即MTF。如图10所示，实线表示该显微镜物镜中心像面的调制(MTF)，虚线表示衍射极限。

实施例三

如图11所示，该实施例三中的显微镜物镜的结构与实施例一相似，同样包含了第一透镜组81、第二透镜组82、第三透镜组83、第一透镜711、第二透镜712、第三透镜721、第四透镜722、第五透镜723、第六透镜724、第七透镜725、第八透镜726、第九透镜727、第十透镜728、第十一透镜731、第十二透镜732、第十三透镜733、第十四透镜734，不同的是第一透镜711选用折射率比较高的材质、且各个透镜的光学参数与实施例一存在些许不同。

具体地，在该实施例三的显微镜物镜中，第一透镜711的焦距f11为14.19，折射率N11为1.94，阿贝数V11为31.7，厚度T11为2.89。第二透镜712的焦距f12为47.74，折射率N12为1.83，阿贝数V12为22.5，厚度T12为1.80。第三透镜721的焦距f21为26.86，折射率N21为1.50，阿贝数V21为81.6，厚度T21为3.68。第四透镜722的焦距f22为21.73，折射率N22为1.50，阿贝数V22为81.6，厚度T22为5.57。第五透镜723的焦距f23为-26.86，折射率N23为1.90，阿贝数V23为22.4，厚度T23为2.68。第六透镜724的焦距f24为100.62，折射率N24为1.44，阿贝数V24为94.9，厚度T24为4.60。第七透镜725的焦距f25为60.38，折射率N25为1.50，阿贝数V25为81.6，厚度T25为3.47。第八透镜726的焦距f26为-49.91，折射率N26为1.94，阿贝数V26为31.6，厚度T26为0.60。

第九透镜727的焦距f27为29.92，折射率N27为1.50，阿贝数V27为81.6，厚度T27为4.54。第十透镜728的焦距f28为811.42，折射率N28为1.49，阿贝数V28为70.4，厚度T28为1.00。第十一透镜731的焦距f31为7.90，折射率N31为1.92，阿贝数V31为18.9，厚度T31为2.47。第十二透镜732的焦距f32为-12.15，折射率N32为1.74，阿贝数V32为52.5，厚度T32为1.00。第十三透镜733的焦距f33为-16.58，折射率N33为1.49，阿贝数V33为70.3，厚度T33为1.00。第十四透镜734的焦距f34为-12.37，折射率N34为1.77，阿贝数V34为49.1，厚度T34为2.17。该显微镜物镜的其他光学参数如表3-1所示。

		曲率半径	厚度/间隔	折射率	阿贝数	焦距
							物面			4.99
第一透镜	第一面	16.0138	2.89	1.94	31.7	14.19
								第二面	7.921723	0.15
第二透镜	第一面	35.01581	1.80	1.83	22.5	47.74
								第二面	19.13112	0.15
第三透镜	第一面	-14.6729	3.68	1.50	81.6	26.86
								第二面	139.8774	0.24
第四透镜	第一面	-10.5837	5.57	1.50	81.6	21.73
								第一面	55.07115	0.01
第五透镜	第一面	55.07115	2.68	1.90	22.4	-26.86
								第二面	-6.53212	0.01
第六透镜	第一面	-6.53212	4.60	1.44	94.9	100.62
								第二面	13.1439	0.15
第七透镜	第一面	-18.9196	3.47	1.50	81.6	60.38
								第二面	6.91171	0.01
第八透镜	第一面	6.91171	0.60	1.94	31.6	-49.91
								第一面	41.04766	0.15
第九透镜	第一面	-11.2104	4.54	1.50	81.6	29.92
								第一面	5.642008	0.01
第十透镜	第一面	5.642008	1.00	1.49	70.4	811.42
								第二面	-38.8208	2.68
第十一透镜	第一面	-7.69279	2.47	1.92	18.9	7.90
								第一面	59.98686	0.01
第十一透镜	第一面	59.98686	1.00	1.74	52.5	-12.15
								第一面	-5.8872	1.46
第十三透镜	第一面	5.464392	1.00	1.49	70.3	-16.58
								第二面	-2.89353	0.01
第十四透镜	第一面	-2.89353	2.17	1.77	49.1	-12.37
								第二面	-3.57918

表3-1

由上述可知，该实施例的显微镜物镜中，f是该显微镜物镜的焦点距离，即f为1.804；NA该显微镜物镜的物方数值孔径，即NA为0.77；D0为从物体面700到所述显微镜物镜最靠近物体的透镜面7111顶点的光轴上的距离，即D0为4.99，那么|f/NA/D0|为0.469。使得该显微镜物镜具备长工作距离的特点。

第一透镜组81的焦距为第一透镜711和第二透镜712的组合焦距，即f1为11.11；第二透镜组82的焦距为第三透镜721至第十透镜728的组合焦距，即f2为16.36；第三透镜组83的焦距为第十一透镜731至第十四透镜734的组合焦距，即f3为-8.36；整个光学系统的焦距f为1.804，那么f1/f2为0.68，f1/f3为-1.33，f1/f为6.15，焦距数值范围内的显微镜物镜具有较大的正屈光力，使具备该显微镜物镜具备较大的放大倍率、长工作距离下拥有大数值孔径，同时，也使得显微镜物镜的场曲、畸变、像差得到改善，从而提高分辨率性能、减少镜片数目、降低加工难度。

具体地，图12为本发明实施例二的显微镜物镜的球差图，如图12所示，其横坐标为球差量，单位为mm，纵坐标为像高，单位为mm。如图2所示，实线表示d线，虚线表示C线，单点划线表示F线，双点划线表示g线，该显微镜物镜的球差控制在±0.002mm以内，使得显微镜物镜的中心分辨率最佳。

图13为本发明实施例二的显微镜物镜的场曲图，如图13所示，其横坐标为物面移动量，单位mm，纵坐标为像高，单位为mm。如图13所示，实线表示相对于各波长的光线的弧矢，虚线表示相对于各个波长的子午。从场曲的分布可以看出，该显微镜物镜的场曲控制在±0.002mm以内，使得显微镜物镜的中心分辨率最佳。

图14为本发明实施例二的显微镜物镜的畸变图，如图14所示，其横坐标为畸变量，单位％，纵坐标为像高，单位为mm。从畸变的分布可以看出，该显微镜物镜的畸变控制在±1％以内，使得显微镜物镜的中心分辨率最佳。

图15为本发明实施例二的显微镜物镜的MTF调制传递函数图，如图15所示，其横坐标为空间频率，单位为cycles/mm，纵坐标为调制即MTF。如图15所示，实线表示该显微镜物镜中心像面的调制(MTF)，虚线表示衍射极限。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种显微镜物镜，其特征在于：包括正折射力第一透镜组、正折射力第二透镜组和负折射力第三透镜组，所述正折射力第二透镜组设于正折射力第一透镜组和负折射力第三透镜组之间；所述正折射力第一透镜组包括正折射力第一透镜和正折射力第二透镜，所述正折射力第二透镜设于正折射力第一透镜上，所述正折射力第一透镜为凹面朝向物体侧的正屈光力的弯月形设置；

所述正折射力第二透镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜，所述第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜依次设置；所述负折射力第三透镜组包括第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜，所述第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜依次设置；

所述正折射力第一透镜组、正折射力第二透镜组和负折射力第三透镜组满足的条件为0.4<|f/NA/D0|<0.6，f为该显微镜物镜的焦点距离；NA为该显微镜物镜的物方数值孔径；D0为从物体面到所述显微镜物镜最靠近物体的透镜面的光轴上的距离；

所述第二透镜具有正屈光力，所述第三透镜具有正屈光力，所述第四透镜具有正屈光力，所述第五透镜具有负屈光力，所述第六透镜具有正屈光力，所述第七透镜具有正屈光力，所述第八透镜具有负屈光力，所述第九透镜具有正屈光力，所述第十透镜具有正屈光力，所述第十一透镜具有正屈光力，所述第十二透镜具有负屈光力，所述第十三透镜具有负屈光力，所述第十四透镜具有负屈光力；

所述正折射力第一透镜组和正折射力第二透镜组满足的条件为0.03<f1/f2<0.95；-1.5<f1/f3<-0.05；3<f1/f<6.5，f1为第一透镜的焦点距离，f2为第二透镜的焦点距离，f3为第三透镜的焦点距离，f为该显微镜物镜的焦点距离；

所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜满足的条件为1.85<N11<2.01；1.80<N12<2.00；1.41<N21<1.61；1.41<N22<1.61；1.85<N23<2.00；1.41<N24<1.61；N11为第一透镜的折射率，N12为第二透镜的折射率，N21为第三透镜的折射率，N22为第四透镜的折射率，N23为第五透镜的折射率，N24为第六透镜的折射率。

2.根据权利要求1所述的一种显微镜物镜，其特征在于：所述正折射力第一透镜组还满足的条件为0.2<f11/f1<2.6；2.2<f12/f1<4.6；f11为第一透镜的焦点距离，f12为第二透镜的焦点距离，f1为第一透镜组的焦点距离。

3.根据权利要求1所述的一种显微镜物镜，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜满足的条件为V11≤50，V12≤50，V21≤90，V22≤90，V23≤50，V24≤95；V11为第一透镜的阿贝数，V12为第二透镜的阿贝数，V21为第三透镜的阿贝数，V22为第四透镜的阿贝数，V23为第五透镜的阿贝数，V24为第六透镜的阿贝数。

4.根据权利要求3所述的一种显微镜物镜，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜满足的条件为0.06<T1/T2<0.28；0.50<T1/T3<0.80；0.47<T11/T1<0.67；0.29<T12/T1<0.49；0.02<T21/T2<0.22；0.10<T22/T2<0.31；0.05<T23/T2<0.20；0.07<T24/T2<0.28；T1为第一透镜组在光轴上的长度，T2为第二透镜组在光轴上的长度，T3为第三透镜组在光轴上的长度，T11为第一透镜在光轴上的厚度，T12为第二透镜在光轴上的厚度，T21为第三透镜在光轴上的厚度，T22为第四透镜在光轴上的厚度，T23为第五透镜在光轴上的厚度，T24为第六透镜在光轴上的厚度。

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