CN203759351U - 显微镜物镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所涉及显微镜物镜由11个透镜组成,其中包含4个双胶合透镜组及3个单片,从物方开始由具有正光焦度的超半球透镜、具有正光焦度的正弯月透镜、具有正光焦度的双凸透镜、具有正光焦度的两个双胶合透镜组、具有负光焦度的双胶合透镜组、具有负光焦度的双胶合透镜组、具有负光焦度的双胶合透镜组组成。本实用新型专利所涉及的物镜成本适中,工艺合理,成像品质优异,满足大批量生产要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学器件,尤其是涉及一种显微镜物镜。
背景技术
目前显微镜为人类认识微观世界的最普遍的工具,为了更好的了解更微小的生物及组织结构,需要采用大倍率,大数值孔径的显微镜物镜。光学显微镜以空气为介质,最大的数值孔径理论上只能做到接近1,所以为了提高分辨率增加数值孔径,可以把介质换为折射率为1.5左右的油,这样最接近物方透镜采用超半球,数值孔径可以做到1.3左右。
实用新型内容
本实用新型提供了一种新型的显微镜物镜,解决了100x油镜加工难度较大、产量难以提高的问题,其技术方案如下所述:
一种显微镜物镜,从物方开始由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜组、第五透镜组、第六透镜组和第七透镜组组成;所述第一透镜是具有正光焦度的超半球透镜;所述第二透镜是具有正光焦度的正弯月透镜;所述第三透镜是具有正光焦度的双凸透镜;所述第四透镜组是具有正光焦度的两个双胶合透镜组,包括从物方开始的第四透镜和第五透镜;所述第五透镜组是具有负光焦度的双胶合透镜组,包括从物方开始的第六透镜和第七透镜;所述第六透镜组是具有负光焦度的双胶合透镜组,包括从物方开始的第八透镜和第九透镜;所述第七透镜组是具有负光焦度的双胶合透镜组组成,包括从物方开始的第十透镜和第十一透镜。
所述显微镜物镜满足:
2<fL1/fobj<2.5
所述fL1是第一透镜的焦距,所述fobj是物镜的焦距。
进一步的,所述显微镜物镜满足:
6.5<fL2/fobj<7.8
所述fL2是第二透镜的焦距,所述fobj是物镜的焦距。
进一步的,所述显微镜物镜满足:
10.1<fL3/fobj<12.9
所述fL3是第三透镜的焦距,所述fobj是物镜的焦距。
进一步的,所述显微镜物镜满足:
9.6<fG5/fobj<11.5
所述fG5是第四透镜组和第五透镜组的组合焦距,所述fobj是物镜的焦距。
进一步的,所述显微镜物镜满足:
-14.2<fG3/fobj<-5.8
所述fG3是第六透镜组的焦距,所述fobj是物镜的焦距。
进一步的,所述显微镜物镜满足:
-22.3<fG4/fobj<-18.1
所述fG4是第七透镜组的焦距,所述fobj是物镜的焦距。
进一步的,所述第五透镜、第六透镜都满足以下条件:
1.46<nd<1.53
78<Vd<90
其中nd为光谱在546.07nm时的折射率,Vd为光谱在546.07nm时的阿贝数。
所述第九透镜、第十透镜具有相对并且近似大小的半径值,所述第九透镜、第十透镜都具有较厚的中心厚度。所述第九透镜远离物方一侧半径值为正,且其半径值小于1.5mm、第十透镜靠近物方一侧半径值为负,且其半径值大于-1.5mm。所述第九透镜、第十透镜中心厚度大于3mm。
所述显微镜物镜的放大倍率为-100x,像方线视场为22mm,所述显微镜物镜能够使用的管镜焦距为185mm。本实用新型所涉及的物镜在提高了成像质量的同时,降低了所有镜片的公差敏感度,降低了镜片的加工难度,提高物镜合格率,降低成本,因为100x油镜由于加工难度较大,大批量生产一直是难以解决的问题,本实用新型所涉及的物镜成本适中,工艺合理,成像品质优异,满足大批量生产要求。
附图说明
图1是本实用新型提供的显微镜物镜的实施例1-3的结构示意图;
图2是实施例1中的0视场横向像差图;
图3是实施例1中的1视场横向像差图;
图4是实施例1中的轴向色差图;
图5是实施例1中的场曲畸变图。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型所涉及显微镜物镜由11个透镜组成,其中包含4个双胶合透镜组及3个单片。从物方开始由第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜组G1、第五透镜组G2、第六透镜组G3和第七透镜组G4组成;所述第一透镜L1是具有正光焦度的超半球透镜;所述第二透镜L2是具有正光焦度的正弯月透镜,两个曲率中心位于物空间一侧;所述第三透镜L3是具有正光焦度的双凸透镜;所述第四透镜组G1是具有正光焦度的两个双胶合透镜组,包括从物方开始的第四透镜L4和第五透镜L5;所述第五透镜组G2是具有负光焦度的双胶合透镜组,包括从物方开始的第六透镜L6和第七透镜L7;所述第六透镜组3G是具有负光焦度的双胶合透镜组,包括从物方开始的第八透镜L8和第九透镜L9;所述第七透镜组G4是具有负光焦度的双胶合透镜组组成,包括从物方开始的第十透镜L10和第十一透镜L11。
第九透镜L9为双凹负透镜,小球面的曲率中心位于像空间一侧,大球面的曲率中心位于物空间一侧;第十透镜L10为双凹负透镜,小球面的曲率中心位于物空间一侧,大球面的曲率中心位于像空间一侧;第十一透镜L11为负弯月透镜,两个曲率中心位于物空间一侧;L9、L10主要用于校正场曲。
本实用新型所涉及的物镜基本消除了球差、彗差、象散、场曲、畸变、放大率色差及轴向色差,满足平场消色差物镜要求。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,F光与C光消色差,d光与g光轴向色差小于2λ/NA2。
具体数据如表格一所示:焦距f=1;NA=1.25;
表1
图2是实施例1中的0视场横向像差图。图中横坐标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,各光线用字母表明,F代表波长为0.4861μm光线,d代表波长为0.5876μm光线,C代表波长为0.6563μm光线,g代表波长为0.436μm光线,由图可见像差平衡较好,成像优良。图中横坐标为归一化入瞳;图中最下方说明部分MAXIMUMSCALE:±5μm代表,纵坐标最大为5μm,最小为-5μm。
图3是实施例1中的1视场横向像差图。图中横坐标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,单位μm。F代表波长为0.4861μm光线,d代表波长为0.5876μm光线,C代表波长为0.6563μm光线,g代表波长为0.436μm光线,由图可知像差平衡较好,成像优良。图中横坐标为归一化入瞳;图中最下方说明部分MAXIMUMSCALE:±5μm代表,纵坐标最大为5μm,最小为-5μm。
图4是实施例1中的轴向像差图。图中纵坐标代表入瞳,横坐标代表纵向像差,单位为mm。F代表波长为0.4861μm光线,d代表波长为0.5876μm光线,C代表波长为0.6563μm光线,g代表波长为0.436μm光线,由图可知F光与C光消色差,d光与g光轴向色差小于2λ/NA2。接近半复消色差水平。图中纵坐标为归一化入瞳;横坐标代表纵向像差,最大为0.005mm,最小为-0.005mm。
图5是实施例1中的场曲畸变图。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μm。F代表波长为0.4861μm光线,d代表波长为0.5876μm光线,C代表波长为0.6563μm光线,g代表波长为0.436μm光线。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2μm,最小为-2μm。
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),F代表波长为0.4861μm光线,d代表波长为0.5876μm光线,C代表波长为0.6563μm光线,g代表波长为0.436μm光线,由图可知畸变小于0.3%。图中纵坐标为归一化视场;横坐标代表畸变,最大为0.5%,最小为-0.5%
实施例2的结构示意图如图1所示,本实用新型所涉及显微镜物镜由11个透镜组成,其中包含4个双胶合透镜组及3个单片。从物方开始由具有正光焦度的超半球透镜L1、具有正光焦度的正弯月透镜L2、具有正光焦度的双凸透镜L3、具有正光焦度的两个双胶合透镜组G1、具有负光焦度的双胶合透镜组G2、具有负光焦度的双胶合透镜组G3、具有负光焦度的双胶合透镜组G4组成。其中透镜L1为超半球;透镜L2为正弯月透镜,两个曲率中心位于物空间一侧;透镜L9为双凹负透镜,小球面的曲率中心位于像空间一侧,大球面的曲率中心位于物空间一侧;透镜L10为双凹负透镜,小球面的曲率中心位于物空间一侧,大球面的曲率中心位于像空间一侧;透镜L11为负弯月透镜,两个曲率中心位于物空间一侧;L9、L10主要用于校正场曲。
具体数据如表格二所示:焦距f=1;NA=1.25;
表2
面编号 | 半径 | 厚度 | nd | vd |
1 | infinity | 0.0929 | 1.5250 | 64.2000 |
2 | infinity | 0.1366 | 1.5150 | 43.9000 |
3 | infinity | 1.5464 | 1.5280 | 77.0000 |
4 | -1.1858 | 0.1093 | ||
5 | -5.4404 | 1.1995 | 1.8040 | 46.6000 |
6 | -3.1536 | 0.1093 | ||
7 | -121.7486 | 1.8852 | 1.5280 | 77.0000 |
8 | -5.0945 | 2.3934 | ||
9 | 42.8415 | 0.5464 | 1.6200 | 36.4000 |
10 | 4.3404 | 2.4044 | 1.5280 | 77.0000 |
11 | -7.2705 | 0.1585 | ||
12 | 9.2372 | 1.9344 | 1.5280 | 77.0000 |
13 | -5.5246 | 0.5464 | 1.6200 | 36.4000 |
14 | 22.5191 | 0.1016 | ||
15 | 4.9016 | 1.9290 | 1.5280 | 77.0000 |
16 | -5.5246 | 4.4153 | 1.6200 | 36.4000 |
17 | 1.1858 | 1.0929 | ||
18 | -1.1858 | 3.9235 | 1.6200 | 60.3000 |
19 | -5.5246 | 1.3661 | 1.8060 | 33.3000 |
20 | -3.8798 |
实施例3的结构示意图同样如图1所示,本实用新型所涉及显微镜物镜由11个透镜组成,其中包含4个双胶合透镜组及3个单片。从物方开始由具有正光焦度的超半球透镜L1、具有正光焦度的正弯月透镜L2、具有正光焦度的双凸透镜L3、具有正光焦度的两个双胶合透镜组G1、具有负光焦度的双胶合透镜组G2、具有负光焦度的双胶合透镜组G3、具有负光焦度的双胶合透镜组G4组成。其中透镜L1为超半球;透镜L2为正弯月透镜,两个曲率中心位于物空间一侧;透镜L9为双凹负透镜,小球面的曲率中心位于像空间一侧,大球面的曲率中心位于物空间一侧;透镜L10为双凹负透镜,小球面的曲率中心位于物空间一侧,大球面的曲率中心位于像空间一侧;透镜L11为负弯月透镜,两个曲率中心位于物空间一侧;L9、L10主要用于校正场曲。
具体数据如表格三所示:焦距f=1;NA=1.25;
表3
面编号 | 半径 | 厚度 | nd | vd |
1 | infinity | 0.0923 | 1.5250 | 64.2000 |
2 | infinity | 0.1357 | 1.5150 | 43.9000 |
3 | infinity | 1.5770 | 1.5150 | 64.2000 |
4 | -1.1580 | 0.1100 | ||
5 | -5.2110 | 1.1900 | 1.6900 | 31.2000 |
6 | -2.8867 | 0.2300 | ||
7 | 19.1100 | 1.3900 | 1.4900 | 84.5000 |
8 | -8.1600 | 3.9600 | ||
9 | 14.2900 | 0.5400 | 1.7000 | 30.1000 |
10 | 5.1000 | 2.4400 | 1.4300 | 95.0000 |
11 | -5.4140 | 0.2700 | ||
12 | 7.2200 | 2.2800 | 1.4300 | 95.0000 |
13 | -5.6700 | 0.1100 | 1.6500 | 33.7000 |
14 | 54.1790 | 0.1100 | ||
15 | 3.6890 | 2.0600 | 1.4300 | 95.0000 |
16 | -12.1490 | 4.3400 | 1.7300 | 28.3000 |
17 | 1.2340 | 0.8100 | ||
18 | -1.0900 | 3.2660 | 1.5500 | 63.3000 |
19 | -6.0117 | 1.1390 | 1.8100 | 25.4000 |
20 | -3.5800 |
本实用新型所涉及的物镜基本消除了球差、彗差、象散、场曲、畸变、放大率色差及轴向色差,满足平场消色差物镜要求,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,F光与C光消色差,d光与g光轴向色差小于2λ/NA2。
Claims (10)
1.一种显微镜物镜,其特征在于:从物方开始由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜组、第五透镜组、第六透镜组和第七透镜组组成;所述第一透镜是具有正光焦度的超半球透镜;所述第二透镜是具有正光焦度的正弯月透镜;所述第三透镜是具有正光焦度的双凸透镜;所述第四透镜组是具有正光焦度的两个双胶合透镜组,包括从物方开始的第四透镜和第五透镜;所述第五透镜组是具有负光焦度的双胶合透镜组,包括从物方开始的第六透镜和第七透镜;所述第六透镜组是具有负光焦度的双胶合透镜组,包括从物方开始的第八透镜和第九透镜;所述第七透镜组是具有负光焦度的双胶合透镜组组成,包括从物方开始的第十透镜和第十一透镜。
2.根据权利要求1所述的显微镜物镜,其特征在于:所述显微镜物镜满足:
2<fL1/fobj<2.5
所述fL1是第一透镜的焦距,所述fobj是物镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的显微镜物镜,其特征在于:所述显微镜物镜满足:
6.5<fL2/fobj<7.8
所述fL2是第二透镜的焦距,所述fobj是物镜的焦距。
4.根据权利要求1所述的显微镜物镜,其特征在于:所述显微镜物镜满足:
10.1<fL3/fobj<12.9
所述fL3是第三透镜的焦距,所述fobj是物镜的焦距。
5.根据权利要求1所述的显微镜物镜,其特征在于:所述显微镜物镜满足:
9.6<fG5/fobj<11.5
所述fG5是第四透镜组和第五透镜组的组合焦距,所述fobj是物镜的焦距。
6.根据权利要求1所述的显微镜物镜,其特征在于:所述显微镜物镜满足:
-14.2<fG3/fobj<-5.8
所述fG3是第六透镜组的焦距,所述fobj是物镜的焦距。
7.根据权利要求1所述的显微镜物镜,其特征在于:所述显微镜物镜满足:
-22.3<fG4/fobj<-18.1
所述fG4是第七透镜组的焦距,所述fobj是物镜的焦距。
8.根据权利要求1所述的显微镜物镜,其特征在于:所述第五透镜、第六透镜都满足以下条件:
1.46<nd<1.53
78<Vd<90
其中nd为光谱在546.07nm时的折射率,Vd为光谱在546.07nm时的阿贝数。
9.根据权利要求1所述的显微镜物镜,其特征在于:所述所述第九透镜远离物方一侧半径值为正,且其半径值小于1.5mm、第十透镜靠近物方一侧半径值为负,且其半径值大于-1.5mm。
10.根据权利要求1所述的显微镜物镜,其特征在于:所述第九透镜、第十透镜中心厚度大于3mm。
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20140806 Effective date of abandoning: 20151209 |
|
C25 | Abandonment of patent right or utility model to avoid double patenting |