CN210294681U

CN210294681U - 一种无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器

Info

Publication number: CN210294681U
Application number: CN201921362081.4U
Authority: CN
Inventors: 余飞鸿; 陈腾飞
Original assignee: Hangzhou Touptek Photoelectric Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Touptek Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2029-08-21

Abstract

本实用新型公开了一种无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，从显微物镜的出瞳到图像传感器之间依次布置有筒镜、转向棱镜和变倍系统，显微物镜出射的无限远光束通过筒镜、转向棱镜和变倍系统后成像在图像传感器上；所述变倍系统包括沿光轴布置的固定组、变倍组和补偿组，所述固定组与变倍组、固定组与补偿组之间的间距可调，用于实现连续变倍功能。本实用新型将显微物镜出射的无限远光束通过透镜组成像在图像传感器上，由处理器做进一步处理或者保存起来以实现显微图像的数字化，无需更换适配器就能匹配不同尺寸的图像传感器，还可应用于不同品牌的无限远显微镜，实现最大程度的通用性。

Description

一种无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器

技术领域

本实用新型属于电子目镜技术领域，尤其是涉及一种无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器。

背景技术

对于无限远共轭距显微镜，如果想要将其光学图像转变为数字图像，现有做法是：1、直接将图像传感器置于显微镜筒镜的像面上(1×)，2、通过不同的固定倍率的目镜适配器缩放筒镜的像以匹配不同尺寸的图像传感器。

第一种方法虽然结构简单，但倍率仅为1×，当图像传感器尺寸比较大的时候，所接收的视频存在阴影区域；当图像传感器尺寸比较小的时候，接收的视频视场范围比较小。目前市场上主流的无限远共轭距显微镜所成标准中间像的尺寸在18-24mm之间，而常用图像传感器成像区域尺寸都较小，即便1英寸的图像传感器对角线长度才16mm，如果直接将传感器放在筒镜像面上会导致采集不到全部图像。

第二种方法是采用不同的固定倍率的电子目镜适配器以匹配不同尺寸的图像传感器。

公开号为CN201344999Y的中国专利文献公开了一种光学显微镜30倍电子目镜，包括依次连接的目镜筒和接筒，所述目镜筒的前端设置有目镜片I，所述目镜筒的后端设置有目镜片II，所述接筒的内部设置有图像传感器芯片，该装置通过目镜片I和目镜片II的设置，能够将目标放大30倍。

公开号为201945742U的中国专利文献公开了一种万能电子目镜装置，包括装置主体、安装在主体上的场镜镜头、位于场镜镜头的成像面上的图像传感器、驱动图像传感器的图像传感器驱动模块、电源模块、图像信号转换器、显示屏装置、以及图像信号输出模块，所述主体上还设有可拆卸的套设于目镜外的万能目镜套筒，所述万能目镜套筒上设有目镜锁紧机构。该装置使得目镜连接口可驳接多种型号的光学目镜且能直接使用有目镜仪器所自带的光学目镜，以实现其多用途，多功能的目的。

但是，上述电子目镜在使用过程中均存在更换适配器较为不便且成本较高的问题。

由此可见，随着图像传感器芯片尺寸越来越多，现有的显微镜电子目镜适配器显然存在不便与缺陷，亟待有新的适配器以匹配不同尺寸的传感器。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，无需更换适配器就能匹配不同尺寸的图像传感器。

本实用新型的技术方案如下：

一种无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，从显微物镜的出瞳到图像传感器之间依次布置有筒镜、转向棱镜和变倍系统，显微物镜出射的无限远光束通过筒镜、转向棱镜和变倍系统后成像在图像传感器上；

所述变倍系统包括沿光轴布置的固定组、变倍组和补偿组，所述固定组与变倍组、固定组与补偿组之间的间距可调，用于实现连续变倍功能。

本实用新型的电子目镜适配器将显微物镜出射的无限远光束通过透镜组成像在图像传感器上，由处理器做进一步处理或者保存起来以实现显微图像的数字化。通过改变固定组与变倍组、固定组与补偿组之间的间距能够实现连续变倍功能，同一适配器可以匹配不同尺寸的图像传感器。通过多重配置筒镜与转像棱镜之间、转像棱镜同固定组之间的间距，该适配器可应用于不同品牌的无限远显微镜，实现最大程度的通用性。

本实用新型中，变倍组、固定组和补偿组在光轴上的相对位置可以有多种形式，根据排列组合，可以有六种相对位置关系。

作为优选，变倍组布置在固定组和补偿组之间，固定组靠近转向棱镜，补偿组靠近图像传感器；此时，所述筒镜的焦距值范围在165.0～200.0mm，所述固定组的焦距范围在-90～-60mm，所述变倍组的焦距范围在50～70mm，所述补偿组的焦距范围在60～90mm

变倍组、固定组和补偿组的镜片组成在满足焦距范围的前提下有多种组合形式，以下是其中效果较佳的一种组合形式：

所述固定组包括物面侧为凸面、像面侧为凹面的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜的凹面与第二透镜凸面胶合，且第一透镜靠近物面一侧；

所述变倍组包括第三透镜、第四透镜和第五透镜，且第三透镜靠近物面一侧；所述第三透镜和第四透镜的物面侧、像面侧均为凸面，所述第五透镜的物面侧、像面侧均为凹面，第四透镜的凸面与第五透镜的凹面胶合；

所述补偿组包括第六透镜和第七透镜，且第六透镜靠近物面一侧；所述第六透镜物面侧为凸面，像面侧为凹面，所述第七透镜物面侧为凸面，像面侧为凸面。

上述这种形式在满足设计要求的同时能使镜片数达到最佳且成像质最好。

自低倍到高倍的变倍过程中，变倍组与固定组之间的距离减小的同时补偿组与固定组之间的距离变大。其中，所述第三透镜和第四透镜之间的距离在变倍过程中保持不变；所述第六透镜和第七透镜之间的距离在变倍过程中保持不变。

所述第七透镜的像面侧到图像传感器的距离D满足以下公式60mm≤D≤120mm。

所述第一透镜的物面侧到图像传感器的距离TTL满足以下公式100mm≤TTL≤150mm。

筒镜与转像棱镜之间、转像棱镜与固定组之间的间距均在一定范围内可调，以匹配不同品牌的无限远显微镜系统。

本实用新型中，在上述效果较佳的一种镜片组合形式中，第一透镜的焦距值范围在-30.0～-20.0mm，第二透镜的焦距值范围在30.0～40.0mm，第三透镜的焦距值范围在40.0～50.0mm，第四透镜的焦距值范围在35.0～45.0mm，第五透镜的焦距值范围在-30.0～-20.0mm，第六透镜的焦距值范围在-90.0～-75.0mm，第七透镜的焦距值范围在45.0～55.0mm。

进一步地，第一透镜的焦距值范围在-25.6mm，第二透镜的焦距值范围在35.8mm，第三透镜的焦距值范围在44.2mm，第四透镜的焦距值范围在41.0mm，第五透镜的焦距值范围在-23.3mm，第六透镜的焦距值范围在-81.9mm，第七透镜的焦距值范围在50.2mm。

通过改变固定组与变倍组、固定组与补偿组之间的间距，所述电子目镜适配器的最小焦距范围在25～100mm，最大焦距范围在100～200mm。所述电子目镜适配器的变倍比范围在2×～8×。所述电子目镜适配器在图像传感器上成像的最小像圆直径范围在6～9mm，最大像圆直径范围在16～24mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型将显微物镜出射的无限远光束通过透镜组成像在图像传感器上，由处理器做进一步处理或者保存起来以实现显微图像的数字化；通过改变固定组与变倍组、固定组与补偿组之间的间距，能够实现连续变倍功能，无需更换适配器就能匹配不同尺寸的图像传感器，还可应用于不同品牌的无限远显微镜，实现最大程度的通用性。

附图说明

图1为本实用新型电子目镜适配器的光学系统结构图；

图2为本实用新型电子目镜适配器在放大倍率为0.35×、0.63×、0.84×、1×时光学系统结构图；

图3为本实用新型电子目镜适配器放大倍率为0.35×时的MTF曲线图；

图4为本实用新型电子目镜适配器放大倍率为0.63×时的MTF曲线图；

图5为本实用新型电子目镜适配器放大倍率为0.84×时的MTF曲线图；

图6为本实用新型电子目镜适配器放大倍率为1×时的MTF曲线图；

图7为本实用新型电子目镜适配器放大倍率为0.35×时的点列图；

图8为本实用新型电子目镜适配器放大倍率为0.63×时的点列图；

图9为本实用新型电子目镜适配器放大倍率为0.84×时的点列图；

图10为本实用新型电子目镜适配器放大倍率为1×时的点列图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1所示，一种无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，物镜出瞳1到图像传感器7沿着成像光轴依次布置筒镜2、转像棱镜3、固定组4、变倍组5和补偿组6，将显微物镜出射的无限远光束通过透镜组成像在图像传感器7上，通过改变固定组4与变倍组5、固定组4与补偿组6之间的间距能够实现连续变倍功能。

在本实施例中，固定组4包括第一透镜41和第二透镜42。第一透镜41物面侧为凸面，像面侧为凹面，第二透镜42物面侧为凸面，像面侧为凹面，第一透镜41与第二透镜42胶合在一起。

变倍组5自物面一侧起依次包括第三透镜51、第四透镜52和第五透镜53。第三透镜51物面侧为凸面，像面侧为凸面；第四透镜52物面侧为凸面，像面侧为凸面；第五透镜53物面侧为凹面，像面侧为凹面。第四透镜52靠近物面一侧，第四透镜52与第五透镜53胶合在一起。

补偿组6包括第六透镜61和第七透镜62，且第六透镜61靠近物面一侧。第六透镜61物面侧为凸面，像面侧为凹面；第七透镜62物面侧为凸面，像面侧为凸面。

本实用新型的电子目镜适配器是连续变倍系统，变倍比可以达到8×，本实施例中，第三透镜51和第四透镜52之间的距离在变倍过程中保持0.1mm不变；第六透镜61和第七透镜62之间的距离在变倍过程中保持21.7mm不变。

为匹配不同尺寸图像传感器，所述适配器在所述图像传感器7上成像的像圆直径范围为8.7mm～17.5mm。

为使显微物镜的出瞳应该与所述适配器的入瞳相匹配，这里设计适配器的入瞳直径为9.0mm。

为使显微镜的数值孔径与所述适配器的数值孔径相匹配，适配器的像方数值孔径范围为0.031～0.062，对应的焦距范围为73.0mm～145.0mm。

第七透镜62后表面到图像传感器7的距离从高倍率到低倍率的范围为25.0mm～45.9mm。第一透镜41前表面到图像传感器7的距离TTL等于120.0mm。

在本实施例中，筒镜2的焦距f2＝200.0mm，第一透镜41的焦距f41＝-25.6mm，第二透镜42的焦距f42＝35.8mm，第三透镜51的焦距f51＝44.2mm，第四透镜的焦距f52＝41.0mm，第五透镜的焦距f53＝-23.3mm，第六透镜的焦距f61＝-81.9mm，第七透镜的焦距f62＝50.2mm。

如图2所示，是本实用新型的电子目镜适配器在不同放大倍率时的光学系统结构图，图中从上往下依次为0.35×、0.63×、0.84×、1×。这四个倍率下电子目镜适配器的光学数据如下表1所示，表1中面序号指的是沿光轴从物面到像面将第一透镜物面侧到第七透镜像面侧每个表面依次标号，表1中包括：每个表面曲率半径R、每片透镜厚度和相邻两个表面之间的间离d以及每片透镜的折射率n。

表1

面序号	曲率半径R(mm)	厚度以及间距d(mm)	折射率n
				1	5360.9	4.0	1.8
2	20.5	4.0	1.9
				3	57.6	36.6/20.7/10.9/6.0
4	43.2	5.0	1.7
				5	-115.7	0.1
6	29.3	6.8	1.5
				7	-58.4	5.0	1.8
8	28.6	7.0/31.2/48.2/58.5
				9	157.4	4.0	1.5
10	33.8	21.7
				11	64.6	5.0	1.8
12	-114.8	45.9/37.6/30.4/25.0

本实用新型电子目镜适配器放大倍率连续变化，选取四个代表性的放大倍率进行像质分析。不同放大倍率下的MTF曲线如图3-6所示，如图3所示，放大倍率为0.35×时60线对/毫米MTF大于0.4。如图4所示，放大倍率为0.63×时60线对/毫米MTF大于0.39。如图5所示，放大倍率为0.84×时60线对/毫米MTF大于0.34。如图6所示，放大倍率为1×时60线对/毫米MTF大于0.27。可见每个倍率的MTF曲线均接近衍射极限，设计具有较高的对比度。

不同倍率情况下，本实用新型电子目镜适配器的点列图如图7-10所示，如图7所示，放大倍率为0.35×时各视场点列图均方根弥散斑直径均小于8.5um。如图8所示，放大倍率为0.63×时各视场点列图均方根弥散斑直径均小于4.8um。如图9所示，放大倍率为0.84×时各视场点列图均方根弥散斑直径均小于5.1um。如图10所示，放大倍率为1×时各视场点列图均方根弥散斑直径均小于6.6um。成像质量较高，能满足图像传感器所需。

以上所述的实施例对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，其特征在于，从显微物镜的出瞳到图像传感器之间依次布置有筒镜、转向棱镜和变倍系统，显微物镜出射的无限远光束通过筒镜、转向棱镜和变倍系统后成像在图像传感器上；

2.根据权利要求1所述的无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，其特征在于，所述变倍组布置在固定组和补偿组之间，固定组靠近转向棱镜，补偿组靠近图像传感器；

所述筒镜的焦距值范围在165.0～200.0mm，所述固定组的焦距范围在-90～-60mm，所述变倍组的焦距范围在50～70mm，所述补偿组的焦距范围在69～90mm。

3.根据权利要求2所述的无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，其特征在于，所述固定组包括物面侧为凸面、像面侧为凹面的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜的凹面与第二透镜凸面胶合，且第一透镜靠近物面一侧；

4.根据权利要求3所述的无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，其特征在于，所述第三透镜、第四透镜之间以及第六透镜、第七透镜之间的距离固定。

5.根据权利要求3所述的无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，其特征在于，所述第七透镜的像面侧到图像传感器的距离D满足60mm≤D≤120mm。

6.根据权利要求3所述的无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，其特征在于，所述第一透镜的物面侧到图像传感器的距离TTL满足100mm≤TTL≤150mm。

7.根据权利要求3所述的无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，其特征在于，第一透镜的焦距值范围在-30.0～-20.0mm，第二透镜的焦距值范围在30.0～40.0mm，第三透镜的焦距值范围在40.0～50.0mm，第四透镜的焦距值范围在35.0～45.0mm，第五透镜的焦距值范围在-30.0～-20.0mm，第六透镜的焦距值范围在-90.0～-75.0mm，第七透镜的焦距值范围在45.0～55.0mm。

8.根据权利要求1所述的无限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器，其特征在于，筒镜与转像棱镜之间、转像棱镜与固定组之间的间距可调。