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

显微镜物镜
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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