TW202121002A - 大視場成像物鏡 - Google Patents

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TW202121002A
TW202121002A TW109140999A TW109140999A TW202121002A TW 202121002 A TW202121002 A TW 202121002A TW 109140999 A TW109140999 A TW 109140999A TW 109140999 A TW109140999 A TW 109140999A TW 202121002 A TW202121002 A TW 202121002A
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于大維
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李運峰
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大陸商上海微電子裝備（集團）股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種大視場成像物鏡，沿光束入射方向依次包括具有正光焦度的第一透鏡組、光闌、具有正光焦度的第二透鏡組、具有負光焦度的第三透鏡組及具有正光焦度的第四透鏡組。其中，物鏡總長≤850mm，適用於450-650nm的寬光譜，放大倍率為-10x，物方的數值孔徑NA≤0.3，物方視場的直徑為8.4mm。相比於現有成像鏡頭，本發明提供的成像物鏡，在相同的接近衍射極限的像質要求下，具有更長工作距，更大視場範圍，能夠滿足系統的空間需求，可有效實現大孔徑、大倍率、雙遠心系統的像差校正。

Description

大視場成像物鏡
本發明涉及成像的技術領域，尤其涉及一種大視場成像物鏡。
隨著工業技術的發展，在生物、遺傳、醫療、工業等檢測領域，對檢測精度、檢測速度、檢測尺寸的要求不斷提高，所以對自動光學檢測(AIO)設備及成像物鏡的要求也越來越高，尤其是能夠滿足大工件、大視場、無畸變精密檢測需求的成像物鏡，從設計和製造上來說，都是非常困難的。
本發明的目的在於提供一種大視場成像物鏡，以實現大孔徑、大倍率、雙遠心系統的像差校正。
本發明提供一種大視場成像物鏡，包括：沿光束入射方向依次設置有具有正光焦度的第一透鏡組、光闌、具有正光焦度的第二透鏡組、具有負光焦度的第三透鏡組及具有正光焦度的第四透鏡組；其中，所述第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組及第四透鏡組滿足以下關係式： 0.2＜|f1/f2|＜1； 3＜|f2/f3|＜9； 0.1＜|f3/f4|＜0.5； 0.1＜|f1/f4|＜1； 其中，f1為第一透鏡組的焦距，f2為第二透鏡組的焦距，f3為第三透鏡組的焦距，f4為第四透鏡組的焦距。
較佳的，所述第一透鏡組至少由三片透鏡構成，其中包括三片正透鏡； 所述第二透鏡組至少由五片透鏡構成，其中包括兩個雙膠合透鏡組及一片正透鏡； 所述第三透鏡組至少由二片透鏡構成，其中包括二片負透鏡； 所述第四透鏡組至少由二片透鏡構成，其中包括二片正透鏡； 其中，除兩個雙膠合透鏡組以外，其餘八片透鏡均為球面單透鏡。
較佳的，所述第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組及第四透鏡組滿足以下關係式： 0.5＜|f1/f2|＜1； 3＜|f2/f3|＜4.5； 0.1＜|f3/f4|＜0.5； 0.1＜|f1/f4|＜1。
較佳的，所述第一透鏡組由三片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡、雙凸正透鏡及彎月正透鏡； 所述第二透鏡組由五片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月負透鏡與雙凸正透鏡組成的雙膠合透鏡組、雙凸正透鏡與彎月負透鏡組成的雙膠合透鏡組及雙凸正透鏡； 所述第三透鏡組由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月負透鏡和彎月負透鏡； 所述第四透鏡組由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡和雙凸透鏡。
較佳的，所述大視場成像物鏡的物方場曲小於0.35μm，畸變小於0.03%。
較佳的，所述第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組及第四透鏡組滿足以下關係式： 0.2＜|f1/f2|＜1； 4＜|f2/f3|＜9； 0.1＜|f3/f4|＜0.5； 0.1＜|f1/f4|＜0.5。
較佳的，所述第一透鏡組由三片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡、彎月正透鏡及彎月正透鏡； 所述第二透鏡組由六片透鏡構成，沿光束入射方向依次為雙凹負透鏡與雙凸正透鏡組成的雙膠合透鏡組、彎月負透鏡、雙凸正透鏡及雙凸正透鏡與雙凹負透鏡組成的雙膠合透鏡組； 所述第三透鏡組由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為雙凹負透鏡和彎月負透鏡； 所述第四透鏡組由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡和雙凸正透鏡。
較佳的，所述大視場成像物鏡的物方場曲小於0.75μm，畸變小於0.2%。
較佳的，所述大視場成像物鏡的總長小於或等於850mm，物方數值孔徑小於或等於0.3，放大倍率為-10x。
較佳的，所述大視場成像物鏡的物方工作距大於40mm，物方視場的直徑為8.4mm。
較佳的，所述第一透鏡組中至少兩個正透鏡採用火石玻璃材料製成； 所述第二透鏡組中兩個雙膠合透鏡組中的負透鏡均採用火石玻璃材料製成，所述第二透鏡組中兩個雙膠合透鏡組中的正透鏡均採用冕牌玻璃材料製成； 所述第三透鏡組中至少一個負透鏡採用火石玻璃材料製成； 所述第四透鏡組中至少一個正透鏡採用火石玻璃材料製成。
較佳的，所述第一透鏡組與所述光闌之間設置有照明分光棱鏡，所述第四透鏡組與像面之間設置有探測器分光棱鏡。
較佳的，所述第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組及第四透鏡組以所述光闌為中心呈對稱排列，構成一個物方和像方雙遠心光路。
較佳的，所述大視場成像物鏡適用於450 nm-650nm的光譜。
相比於現有成像鏡頭，在相同的接近衍射極限的像質要求下，本發明提供的大視場成像物鏡，具有更長工作距，更大視場範圍，能夠滿足系統的空間需求，可有效實現大孔徑、大倍率、雙遠心系統的像差校正。
以下結合附圖和具體實施例對本發明的大視場成像物鏡作進一步詳細說明。根據下面的說明和附圖，本發明的優點和特徵將更清楚，然而，需說明的是，本發明技術方案的構思可按照多種不同的形式實施，並不局限於在此闡述的特定實施例。附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
在說明書和申請專利範圍中的術語“第一”“第二”等用於在類似要素之間進行區分，且未必是用於描述特定次序或時間順序。要理解，在適當情況下，如此使用的這些術語可替換，例如可使得本文所述的本發明實施例能夠以不同於本文所述的或所示的其他順序來操作。類似的，如果本文所述的方法包括一系列步驟，且本文所呈現的這些步驟的順序並非必須是可執行這些步驟的唯一順序，且一些所述的步驟可被省略和/或一些本文未描述的其他步驟可被添加到該方法。若某附圖中的構件與其他附圖中的構件相同，雖然在所有附圖中都可輕易辨認出這些構件，但為了使附圖的說明更為清楚，本說明書不會將所有相同構件的標號標於每一圖中。
本發明提供一種大視場成像物鏡，包括：沿光束入射方向依次設置有具有正光焦度的第一透鏡組、照明分光棱鏡、光闌、具有正光焦度的第二透鏡組、具有負光焦度的第三透鏡組、具有正光焦度的第四透鏡組及探測器分光棱鏡，其中，所述第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組及第四透鏡組滿足以下關係式： 0.2＜|f1/f2|＜1 3＜|f2/f3|＜9 0.1＜|f3/f4|＜0.5 0.1＜|f1/f4|＜1 其中，f1為第一透鏡組的焦距，f2為第二透鏡組的焦距，f3為第三透鏡組的焦距，f4為第四透鏡組的焦距。
本發明中所述第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組及第四透鏡組以所述光闌為中心呈對稱排列，構成一個物方、像方雙遠心光路。其中，所述第一透鏡組至少由三片透鏡構成，其中包括三片正透鏡；所述第二透鏡組至少由五片透鏡構成，其中包括兩個雙膠合透鏡組及一片正透鏡；所述第三透鏡組至少由五片透鏡構成，其中包括三片負透鏡；所述第四透鏡組至少由五片透鏡構成，其中包括二片正透鏡。其中，除兩個雙膠合透鏡組以外，其餘八片透鏡均為球面單透鏡。
光學材料一般按照折射率和阿貝數的大小可分為兩類：A類火石玻璃材料：高折射率材料低阿貝數，也就是折射率大於1.52且阿貝數小於60；B類冕牌玻璃材料：低折射率材料高阿貝數，也就是折射率小於1.52且阿貝數大於60。具體在本發明中，第一透鏡組中至少兩個正透鏡採用火石玻璃材料製成；所述第二透鏡組中兩個雙膠合透鏡組中的負透鏡均採用火石玻璃材料製成，所述第二透鏡組中兩個雙膠合透鏡組中的正透鏡均採用冕牌玻璃材料製成；所述第三透鏡組中至少一個負透鏡採用火石玻璃材料製成；第四透鏡組中至少一個正透鏡採用火石玻璃材料製成。本發明第二透鏡組中採用兩個均由正光焦度的冕牌玻璃和負光焦度的火石玻璃組成的消色差膠合透鏡組，可有效校正寬波譜帶來的色差。
本發明中所述第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組及第四透鏡組以所述光闌為中心呈對稱排列，構成一個物方、像方雙遠心光路。光闌設置在第一透鏡組與第二透鏡組之間，照明分光棱鏡在第一鏡組和光闌之間，可以通過調節光闌的尺寸來調節成像物鏡的有效通光口徑，即可以通過調節光闌來調節物鏡的焦比（F/#），以適應不同的相關照明或非相關照明應用場景。
實施例一
圖1為本實施例提供的大視場成像物鏡的光學結構圖，參考圖1所示，本發明提供的大視場成像物鏡包括：沿光束入射方向（從物面Object至像面IMA）依次設置有具有正光焦度的第一透鏡組G1、照明分光棱鏡L1、光闌STOP、具有正光焦度的第二透鏡組G2、具有負光焦度的第三透鏡組G3、具有正光焦度的第四透鏡組G4及探測器分光棱鏡L2；其中，所述第一透鏡組G1、第二透鏡組G2、第三透鏡組G3及第四透鏡組G4滿足以下關係式： 0.5＜|f1/f2|＜1； 3＜|f2/f3|＜4.5； 0.1＜|f3/f4|＜0.5； 0.1＜|f1/f4|＜1； 其中，f1為第一透鏡組G1的焦距，f2為第二透鏡組G2的焦距，f3為第三透鏡組G3的焦距，f4為第四透鏡組G4的焦距。
其中，所述第一透鏡組G1由三片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡1、雙凸正透鏡2及彎月正透鏡3；所述第二透鏡組G2由五片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月負透鏡4與雙凸正透鏡5組成的雙膠合透鏡組、雙凸正透鏡6與彎月負透鏡7組成的雙膠合透鏡組及雙凸正透鏡8；所述第三透鏡組G3由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月負透鏡9和彎月負透鏡10；所述第四透鏡組G4由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡11和雙凸正透鏡12。
所述第一透鏡組G1中至少兩個正透鏡採用火石玻璃材料製成，如一個彎月正透鏡和一個雙凸正透鏡或兩個彎月正透鏡採用火石玻璃材料製成；所述第二透鏡組G2中兩個雙膠合透鏡組中的負透鏡均採用火石玻璃材料製成，所述第二透鏡組G2中兩個雙膠合透鏡組中的正透鏡均採用冕牌玻璃材料製成，採用兩個均由正光焦度的冕牌玻璃和負光焦度的火石玻璃組成的消色差膠合透鏡組，可有效校正寬波譜帶來的色差；所述第三透鏡組G3中至少一個彎月負透鏡採用火石玻璃材料製成；所述第四透鏡組中彎月正透鏡和雙凸透鏡中至少一個採用火石玻璃材料製成。
本實施例中，所述第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組及第四透鏡組以所述光闌為中心呈對稱排列，構成一個物方、像方雙遠心光路。物方各視場的主光線近似平行於光軸入射在第一透鏡（彎月正透鏡1）的前表面上，在物方，物面（Object）上的各視場的主光線平行於光軸入射到第一透鏡（彎月正透鏡1）上，主光線與光軸的夾角小於5mrad；在像方，各視場點的主光線近似平行於光軸出射，成像在像面（IMA）上，其與光軸的夾角小於17.4mrad，即物方、像方均具有較小的遠心度。
本實施例提供的大視場成像物鏡中，物方工作距大於40mm，能夠滿足物鏡應用場景的其他元件對工作距的需求。物鏡總長小於或等於850mm，放大倍率為-10x，物方的數值孔徑NA小於或等於0.3，物方視場的直徑8.4mm，在相同的接近衍射極限的像質要求下，在顯微成像鏡頭類中，能夠做到更長工作距，更大視場範圍，以滿足系統的空間需求，且可有效實現大孔徑、大倍率、雙遠心系統的像差校正。
具體的，表1給出了本實施例提供的成像物鏡具體設計值，其中，半徑欄表示鏡片的曲率半徑，正的半徑代表鏡片曲率中心在表面的右邊，負的半徑代表鏡片曲率中心在表面左邊，Infinity代表此表面為平面。表中OBJ代表物面，STOP代表孔徑光闌，IMA代表像面，表面序號從光線入射端開始對表面的計數。各個鏡片之間的填充氣體為空氣。材料欄中的數值是指鏡片為虛擬材料，數值代表折射率和阿貝數，“air”代表鏡片與鏡片間的空氣間隔，填充氣體為空氣。表中厚度/間隔欄代表空氣間隔或鏡片厚度，鏡片厚度或兩個鏡片的間隔均是指此表面到下個表面的軸上距離，所有尺寸單位都是毫米(mm)。 表1
表面序號 類型 半徑(mm) 厚度/間隔(mm) 材料
OBJ Sphere Infinity 49.23 air
1 Sphere -125.95 9.5 846.237
2 Sphere -68.85 3.2 air
3 Sphere 550.2 9 717.295
4 Sphere -165.3 3. air
5 Sphere 205.67 9.35 744.449
6 Sphere 650.5 8 air
7 Sphere Infinity 45 516.642
8 Sphere Infinity 12.5 air
STOP Sphere Infinity 12.3 air
10 Sphere 281.3 8.1 846.237
11 Sphere 39.86 9.64 496.816
12 Sphere -83.71 2.8 air
13 Sphere 79.15 10.2 496.816
14 Sphere -45.53 10.45 672.321
15 Sphere 596 7.5 air
16 Sphere 68.95 10.78 487.704
17 Sphere -68.95 22.12 air
18 Sphere -535 9.5 672.231
19 Sphere 38.74 9 air
20 Sphere -28.5 10.63 623.581
21 Sphere 360.7 24.8 air
22 Sphere -63.3 11.56 846.237
23 Sphere -47.23 101.2 air
24 Sphere 419 15.8 744.449
25 Sphere -276.8 267.42 air
26 Sphere Infinity 20 516.642
27 Sphere Infinity 121.2 air
IMA Sphere Infinity 0 air
上各鏡片的具體參數在實際操作中，可根據數值孔徑的大小做調整及優化，以滿足不同的系統參數要求。具體的，基於當前實施例，若工作距較小，物鏡可滿足更大視場和更大孔徑的設計要求，且可降低物鏡總長；若視場減小，可滿足更大孔徑，更高解析度的設計要求；若孔徑減小，則可滿足更高視場範圍的設計要求。即本實施例提供的成像物鏡的光學結構能夠適應多種參數的應用需求。
圖2為本實施例提供的成像物鏡的傳遞函數的曲線圖，傳遞函數 (MTF)用於評價不同空間頻率的圖形經過光學系統傳遞到像面處的效率，其中傳遞函數（MTF）曲線圖的橫坐標是空間頻率（Spatial Frequency），單位是線對/毫米（cycles/mm），縱坐標是調製函數（Modulation）。如圖2所示的本實施例成像物鏡的MTF已經接近衍射極限。
圖3為本實施例成像物鏡的場曲與畸變的示意圖，左側是場曲示意圖，橫坐標代表不同視場像點偏離焦面的量，縱坐標是物方視場高度，虛線表示像點在弧矢面上的場曲大小，實線表示像點在子午面上的場曲大小；右側是畸變示意圖，橫坐標代表畸變百分比，縱坐標是物方視場高度。由圖3可以看出，本實施例光成像物鏡的物方場曲小於0.35μm，畸變小於0.03%。
另外，本實施例提供的成像物鏡的解析度為：線寬（CD）等於1.2μm時，MTF＞0.48，景深為：53+/-5μm@CD1.2μm,MTF＞0.2。
實施例二
圖4為本實施例提供的大視場成像物鏡的光學結構圖，參考圖4所示，本發明提供一種大視場成像物鏡，包括：沿光束入射方向（從物面Object至像面IMA）依次設置有具有正光焦度的第一透鏡組G1、照明分光棱鏡L1、光闌STOP、具有正光焦度的第二透鏡組G2、具有負光焦度的第三透鏡組G3、具有正光焦度的第四透鏡組G4及探測器分光棱鏡L2；其中，所述第一透鏡組G1、第二透鏡組G2、第三透鏡組G3及第四透鏡組G4滿足以下關係式： 0.2＜|f1/f2|＜1； 4＜|f2/f3|＜9； 0.1＜|f3/f4|＜0.5； 0.1＜|f1/f4|＜0.5； 其中，f1為第一透鏡組G1的焦距，f2為第二透鏡組G2的焦距，f3為第三透鏡組G3的焦距，f4為第四透鏡組G4的焦距。
其中，所述第一透鏡組G1由三片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡13、彎月正透鏡14及彎月正透鏡15；所述第二透鏡組G2由六片透鏡構成，沿光束入射方向依次為雙凹負透鏡16與雙凸正透鏡17組成的雙膠合透鏡組、彎月負透鏡18、雙凸正透鏡19及雙凸正透鏡20與雙凹負透鏡21組成的雙膠合透鏡組；所述第三透鏡組G3由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為雙凹負透鏡22和彎月負透鏡23；所述第四透鏡組G4由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡24和雙凸透鏡25。
所述第一透鏡組G1中至少兩個彎月正透鏡採用火石玻璃材料製成；所述第二透鏡組G2中兩個雙膠合透鏡組中的負透鏡均採用火石玻璃材料製成，所述第二透鏡組G2中兩個雙膠合透鏡組中的正透鏡均採用冕牌玻璃材料製成，採用兩個均由正光焦度的冕牌玻璃和負光焦度的火石玻璃組成的消色差膠合透鏡組，可有效校正寬波譜帶來的色差；所述第三透鏡組G3中雙凹負透鏡22和彎月負透鏡23中至少一個採用火石玻璃材料製成；所述第四透鏡組中彎月正透鏡和雙凸透鏡中至少一個採用火石玻璃材料製成。
本實施例中，所述第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組及第四透鏡組以所述光闌為中心呈對稱排列，構成一個物方、像方雙遠心光路。物方各視場的主光線近似平行於光軸入射在第一透鏡（彎月正透鏡1）的前表面上，在物方，物面（Object）上的各視場的主光線平行於光軸入射到第一透鏡（彎月正透鏡13）上，主光線與光軸的夾角小於8mrad；在像方，各視場點的主光線近似平行於光軸出射，成像在像面（IMA）上，其與光軸的夾角小於17.4mrad，即物方、像方均具有較小的遠心度。
本實施例提供的大視場成像物鏡中，物方工作距大於40mm，能夠滿足物鏡應用場景的其他元件對工作距的需求。物鏡總長小於或等於840mm，放大倍率為-10x，物方的數值孔徑NA小於或等於0.3，物方視場的直徑8.4mm，在相同的接近衍射極限的像質要求下，在顯微成像鏡頭類中，能夠做到更長工作距，更大視場範圍，滿足系統的空間需求，且可有效實現大孔徑、大倍率、雙遠心系統的像差校正。
具體的，表2給出了本實施例提供的成像物鏡具體設計值，其中，半徑欄表示鏡片的曲率半徑，正的半徑代表鏡片曲率中心在表面的右邊，負的半徑代表鏡片曲率中心在表面左邊，Infinity代表此表面為平面。表中OBJ代表物面，STOP代表孔徑光闌，IMA代表像面，表面序號從光線入射端開始對表面的計數。各個鏡片之間的填充氣體為空氣。材料欄中的數值是指鏡片為虛擬材料，數值代表折射率和阿貝數，“air”代表鏡片與鏡片間的空氣間隔，填充氣體為空氣。表中厚度/間隔欄代表空氣間隔或鏡片厚度，鏡片厚度或兩個鏡片的間隔均是指此表面到下個表面的軸上距離，所有尺寸單位都是毫米(mm)。 表2
表面序號 類型 半徑(mm) 厚度/間隔(mm) 材料
OBJ Sphere Infinity 47.5 air
1 Sphere -69.609 8.5 946.179
2 Sphere -72 2.5 air
3 Sphere -832 9.5 784.257
4 Sphere -79.9 3 air
5 Sphere 101.1 9.5 784.257
6 Sphere 299.4 8 air
7 Sphere Infinity 45 516.642
8 Sphere Infinity 8.5 air
STOP Sphere Infinity 15.36 air
10 Sphere -133.11 8.1 923.189
11 Sphere 91.24 15 618.634
12 Sphere -105.2 5 air
13 Sphere 382 9.37 743.492
14 Sphere 148.5 7.12 air
15 Sphere 96.29 16.6 607.566
16 Sphere -153.5 15 air
17 Sphere 85.1 14.38 572.575
18 Sphere -102.32 17.9 923.189
19 Sphere 210.5 44.8 air
20 Sphere -85.22 18 696.555
21 Sphere 142.89 23.6 air
22 Sphere -39.504 19.92 564.608
23 Sphere -766 33.6 air
24 Sphere -174.2 20.8 805.254
25 Sphere -98.76 6 air
26 Sphere 499 21 749.349
27 Sphere -307.6 257.9 air
30 Sphere Infinity 20 516.642
31 Sphere Infinity 99.46 air
IMA Sphere Infinity 0 air
上各鏡片的具體參數在實際操作中，可根據數值孔徑的大小做調整及優化，以滿足不同的系統參數要求。具體的，基於當前實施例，若工作距較小，物鏡可滿足更大視場和更大孔徑的設計要求，且可降低物鏡總長；若視場減小，可滿足更大孔徑，更高解析度的設計要求；若孔徑減小，則可滿足更高視場範圍的設計要求。即本實施例提供的成像物鏡的光學結構能夠適應多種參數的應用需求。
圖5為本實施例提供的成像物鏡的傳遞函數的曲線圖，圖6為本實施例成像物鏡的場曲與畸變的示意圖。如圖5所示，本實施例成像物鏡的MTF已經接近衍射極限。由圖3可以看出，本實施例光成像物鏡的物方場曲小於0.75μm，畸變小於0.2%。
另外，本實施例提供的成像物鏡的解析度為：線寬（CD）等於1.2μm時，MTF＞0.48，景深為：+/-4.5μm@CD1.2μm,MTF＞0.2。
綜上所述，本發明中提供的大視場成像物鏡採用由正、正、負、正鏡組組成的雙遠心光學結構，物鏡總長≤850mm，適用於450-650nm的寬光譜，放大倍率為-10x，物方的數值孔徑NA≤0.3，物方視場的直徑為8.4mm。相比於現有成像鏡頭，在相同的接近衍射極限的像質要求下，本發明提供的成像物鏡，具有更長工作距，更大視場範圍，能夠滿足系統的空間需求，可有效實現大孔徑、大倍率、雙遠心系統的像差校正。
需要說明的是，本說明書中的各個實施例均採用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於結構實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明所屬技術領域中具有通常知識者根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於申請專利範圍的保護範圍。
1,13,14,15:彎月正透鏡 2,5,6,8,12,17,19,20:雙凸正透鏡 3,11,24:彎月正透鏡 4,7,9,10,18,23:彎月負透鏡 16,21,22:雙凹負透鏡 25:雙凸透鏡 G1:第一透鏡組 G2:第二透鏡組 G3:第三透鏡組 G4:第四透鏡組 L1:照明分光棱鏡 L2:探測器分光棱鏡 STOP:光闌 Object:物面 IMA:像面
圖1為本發明實施例一提供的大視場成像物鏡的光學結構圖； 圖2為本發明實施例一提供的大視場成像物鏡的傳遞函數的曲線圖； 圖3為本發明實施例一提供的大視場成像物鏡的場曲和畸變示意圖； 圖4為本發明實施例二提供的大視場成像物鏡的光學結構圖； 圖5為本發明實施例二提供的大視場成像物鏡的傳遞函數的曲線圖；以及 圖6為本發明實施例二提供的大視場成像物鏡的場曲和畸變示意圖。
1:彎月正透鏡
2,5,6,8,12:雙凸正透鏡
3,11:彎月正透鏡
4,7,9,10:彎月負透鏡
G1:第一透鏡組
G2:第二透鏡組
G3:第三透鏡組
G4:第四透鏡組
L1:照明分光棱鏡
L2:探測器分光棱鏡
STOP:光闌
Object:物面
IMA:像面

Claims (14)

  1. 一種大視場成像物鏡，其中，包括：沿光束入射方向依次設置有具有正光焦度的一第一透鏡組、一光闌、具有正光焦度的一第二透鏡組、具有負光焦度的一第三透鏡組及具有正光焦度的一第四透鏡組，其中，該第一透鏡組、該第二透鏡組、該第三透鏡組及該第四透鏡組滿足以下關係式： 0.2＜|f1/f2|＜1； 3＜|f2/f3|＜9； 0.1＜|f3/f4|＜0.5； 0.1＜|f1/f4|＜1； 其中，f1為該第一透鏡組的焦距，f2為該第二透鏡組的焦距，f3為該第三透鏡組的焦距，f4為該第四透鏡組的焦距。
  2. 根據請求項1所述的大視場成像物鏡，其中， 該第一透鏡組至少由三片透鏡構成，其中包括三片正透鏡； 該第二透鏡組至少由五片透鏡構成，其中包括兩個雙膠合透鏡組及一片正透鏡； 該第三透鏡組至少由二片透鏡構成，其中包括二片負透鏡； 該第四透鏡組至少由二片透鏡構成，其中包括二片正透鏡； 其中，除兩個雙膠合透鏡組以外，其餘八片透鏡均為球面單透鏡。
  3. 根據請求項2所述的大視場成像物鏡，其中，該第一透鏡組、該第二透鏡組、該第三透鏡組及該第四透鏡組滿足以下關係式： 0.5＜|f1/f2|＜1； 3＜|f2/f3|＜4.5； 0.1＜|f3/f4|＜0.5； 0.1＜|f1/f4|＜1。
  4. 根據請求項3所述的大視場成像物鏡，其中， 該第一透鏡組由三片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡、雙凸正透鏡及彎月正透鏡； 該第二透鏡組由五片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月負透鏡與雙凸正透鏡組成的雙膠合透鏡組、雙凸正透鏡與彎月負透鏡組成的雙膠合透鏡組及雙凸正透鏡； 該第三透鏡組由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月負透鏡和彎月負透鏡； 該第四透鏡組由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡和雙凸正透鏡。
  5. 根據請求項4所述的大視場成像物鏡，其中，該大視場成像物鏡的物方場曲小於0.35μm，畸變小於0.03%。
  6. 根據請求項2所述的大視場成像物鏡，其中，該第一透鏡組、該第二透鏡組、該第三透鏡組及該第四透鏡組滿足以下關係式： 0.2＜|f1/f2|＜1； 4＜|f2/f3|＜9； 0.1＜|f3/f4|＜0.5； 0.1＜|f1/f4|＜0.5。
  7. 根據請求項6所述的大視場成像物鏡，其中， 該第一透鏡組由三片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡、彎月正透鏡及彎月正透鏡； 該第二透鏡組由六片透鏡構成，沿光束入射方向依次為雙凹負透鏡與雙凸正透鏡組成的雙膠合透鏡組、彎月負透鏡、雙凸正透鏡及雙凸正透鏡與雙凹負透鏡組成的雙膠合透鏡組； 該第三透鏡組由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為雙凹負透鏡和彎月負透鏡； 該第四透鏡組由二片透鏡構成，沿光束入射方向依次為彎月正透鏡和雙凸正透鏡。
  8. 根據請求項6所述的大視場成像物鏡，其中，該大視場成像物鏡的物方場曲小於0.75μm，畸變小於0.2%。
  9. 根據請求項3或6所述的大視場成像物鏡，其中，該大視場成像物鏡的總長小於或等於850mm，物方數值孔徑小於或等於0.3，放大倍率為-10x。
  10. 根據請求項3或6所述的大視場成像物鏡，其中，該大視場成像物鏡的物方工作距大於40mm，物方視場的直徑為8.4mm。
  11. 根據請求項2所述的大視場成像物鏡，其中， 該第一透鏡組中至少兩個正透鏡採用火石玻璃材料製成； 該第二透鏡組中兩個雙膠合透鏡組中的負透鏡均採用火石玻璃材料製成，該第二透鏡組中兩個雙膠合透鏡組中的正透鏡均採用冕牌玻璃材料製成； 該第三透鏡組中至少一個負透鏡採用火石玻璃材料製成； 該第四透鏡組中至少一個正透鏡採用火石玻璃材料製成。
  12. 根據請求項1所述的大視場成像物鏡，其中，該第一透鏡組與該光闌之間設置有一照明分光棱鏡，該第四透鏡組與一像面之間設置有一探測器分光棱鏡。
  13. 根據請求項1所述的大視場成像物鏡，其中，該第一透鏡組、該第二透鏡組、該第三透鏡組及該第四透鏡組以該光闌為中心呈對稱排列，構成一個物方和像方雙遠心光路。
  14. 根據請求項1所述的大視場成像物鏡，其中，該大視場成像物鏡適用於450nm-650nm的光譜。
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