一種100×無CaF₂平場復消色差金相顯微物鏡的制作方法

專利名稱：一種100×無CaF₂平場復消色差金相顯微物鏡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及金相顯微鏡物鏡，特別是鏡片數較少，無CaF2的100X平場復消色差金相顯微物鏡。
背景技術：
顯微物鏡是金相顯微鏡的重要組成部件，其成像質量的高低，直接影響金相顯微鏡的性能，平場復消色差金相顯微物鏡是成像質量優良、檔次較高的顯微物鏡。而要獲得質量優良的像素，就要在物鏡中同時校正軸向色差和二級光譜，要做到這點，常規的辦法是在部分正透鏡中引入低折射率、低色散的光學晶體，如氟化鈣(CaF2)等作為介質材料，但此種材料質地較脆、易受潮、理化性能不穩定，大尺寸的材料難以獲得，而且引入這種光學晶體后還使復消色差物鏡的制造工藝過程復雜化，導致成本大大增加。考慮到這些因素，近年來，有人使用特種玻璃(如TF3)來替代或部分替代含CaF2玻璃來設計制作平場復消色差物鏡，這在降低成本和改善工藝性方面顯示了優越性，但這種特殊的光學玻璃價格不菲，因此較難廣泛推廣應用。王之江主編的《實用光學技術手冊》(2006年，北京機械工業出版社)中提到一種國內同類100X無CaF2平場復消色差油浸顯微物鏡，它由14片透鏡組成，其裝調工藝較復雜，其中7片透鏡使用了低折射率、價格昂貴的系玻璃，成本相當高，且物鏡的工作距離僅 0. 36mm0在前蘇聯B. Α.帕諾夫所著的《顯微鏡的光學設計與計算》(1982年，北京；機械工業出版社)一書中提到兩款100Χ平場復消色差顯微物鏡，這兩款物鏡分別采用了 13片和 11片透鏡，其中，有部分透鏡材料為CaF2結構(如圖7、圖8)。由于采用含有CaF2材料制造且鏡片數仍較多，因此也存在成本相對較高的問題。
發明內容本實用新型要解決的技術問題在于提供一種鏡片數少、結構較簡單、無CaF2材料制造的100Χ平場復消色差金相顯微物鏡，這種物鏡以較少的鏡片數可同時校正C光、F光的軸向初級色差和d光的二級光譜，從而獲得很高的成像質量，并且物鏡與物面的工作距離可達到1mm，能較好的改善和解決現有高倍顯微物鏡存在的工作距離過短的問題。本實用新型是通過如下技術原理實現的根據組合光焦度公式0 = Φ,+ Φ 2~ Φ χφ2{φχφ2分別為光組1、2光焦度，i/為光組1的第二主面和光組2的第一主面之間的距離)可確定正負組遠分離“反攝遠”型的長工作距離的平場復消色差顯微物鏡， 由此結構型式來選擇相近結構的鏡頭作為初始結構，然后通過適當的焦距縮放和像差的優化設計，最終得到像質優良的100X平場復消色差金相顯微物鏡。按照上述原理，在設計本實用新型的100X平場復消色差金相顯微物鏡中，采用了無CaF2的高折射率光學玻璃，應用已有的一種平場半復消色差透鏡組為初始結構，使用 OSLO光學設計CAD軟件，通過焦距縮放，優化設置透鏡數及透鏡的r、d、n (r:透鏡半徑、d:透鏡曲率厚度、η:透鏡折射率)等結構要素，使物鏡達到平場復消色差的各項指標和要求。 其具體技術方案如下一種100Χ平場復消色差金相顯微物鏡，包括透鏡，與現有技術不同的是它由同軸排列的8塊透鏡分為三個光組組成，所述透鏡為按順序連接的第一凸透鏡、第一凹透鏡、 第二凹透鏡、第二凸透鏡、第三凹透鏡、第三凸透鏡、第四凸透鏡和齊明厚彎月透鏡，且上述透鏡不含CaF2。所述三個光組中，光組一由雙膠合的第一凸透鏡和第一凹透鏡組成；光組二為兩組雙膠合透鏡組，其中一組為雙膠合的第二凹透鏡和第二凸透鏡，另一組為雙膠合第三凹透鏡和第三凸透鏡；光組三由第四凸透鏡和齊明厚彎月透鏡組合形成；物面經上述透鏡系統后成像在無限遠像面。本實用新型的特點是基于光學系統復消色差原理，使用光學設計軟件進行100Χ 平場復消色差金相顯微物鏡設計，通過光學系統的優化組合，設計透鏡組的各項參數尺寸， 使物鏡的成像質量達到最佳要求。這種物鏡的優點在于其透鏡數比國內外現有同類設計的物鏡少，透鏡不含CaF2,結構和裝調工藝較簡單，成本較低，性價比較高，可用于替代成本較高的含CaF 2和使用TF3特種玻璃制造的顯微物鏡，如圖2-6所示，因此有廣闊的應用前景和商業價值。因此有廣闊的應用前景和商業價值，其成像數據如表1、表2所示。表1 本實用新型顯微物鏡的MTF曲線及極限分辨率下的各視場的MTF值
權利要求1.一種100X無CaF2平場復消色差金相顯微物鏡，包括透鏡，其特征在于由同軸排列的8塊透鏡分為三個光組組成，所述透鏡為按順序連接的第一凸透鏡(2)、第一凹透鏡 (3)、第二凹透鏡(4)、第二凸透鏡(5)、第三凹透鏡(6)、第三凸透鏡(7)、第四凸透鏡(8)和齊明厚彎月透鏡(9 )，且上述透鏡不含CaF2。
2.根據權利要求1所述的顯微物鏡，其特征在于所述三個光組中，光組一由雙膠合的第一凸透鏡(2)和第一凹透鏡(3)組成；光組二為兩組雙膠合透鏡組，其中一組為雙膠合的第二凹透鏡(4)和第二凸透鏡(5)，另一組為雙膠合第三凹透鏡(6)和第三凸透鏡(7); 光組三由第四凸透鏡(8)和齊明厚彎月透鏡(9)組合形成；物面(10)經上述透鏡系統后成像在無限遠像面(1)。
3.根據權利要求2所述的顯微物鏡，其特征在于光組一與光組二及光組二與光組三之間有一定的間距，在光組二中，雙膠合的第二凹透鏡(4)、第二凸透鏡(5)與雙膠合的第三凹透鏡(6)、第三凸透鏡(7)之間也有一個很小的間距，光組三前端的齊明厚彎月透鏡 (9)其球面頂端與物面(10)的間距為1mm。
4.根據權利要求1所述的顯微物鏡，其特征在于上述透鏡所構成的物鏡系統其數值孔徑為0. 9 ；孔徑角2. 3° ；焦距2. 5mm ；工作間距W. D = Imm0
專利摘要本實用新型公開了一種100×無CaF2平場復消色差金相顯微物鏡，包括透鏡，其特征在于，由同軸排列的8塊透鏡分為三個光組組成，所述透鏡為按順序連接的第一凸透鏡、第一凹透鏡、第二凹透鏡、第二凸透鏡、第三凹透鏡、第三凸透鏡、第四凸透鏡和齊明厚彎月透鏡，且上述透鏡不含CaF2。該物鏡與國內外同類物鏡相比除不含CaF2外，具有透鏡片數少，結構和裝調工藝較簡單，成本較低、性價比高等優點，其各項性能指標均好于現有含CaF2和使用TF3特種玻璃制造的同類顯微物鏡，因此有著廣闊的應用前景和商業價值。
文檔編號G02B1/00GK202171681SQ20112017682
公開日2012年3月21日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年5月26日
發明者王民強, 蕭澤新 申請人:桂林電子科技大學