2×超長工作距離平場復消色差計量顯微物鏡的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及顯微物鏡，具體是一種無CaF2 2X超長工作距離平場復消色差計量顯微物鏡。
【背景技術】
[0002]顯微物鏡是測量顯微鏡的最重要的部件，其成像質量的高低直接影響測量顯微鏡的性能。平場復消色差顯微物鏡是像質量最好、檔次最高的顯微物鏡。在物鏡中為同時校正初級軸向色差和二級光譜，傳統的辦法是在部分正透鏡中引入光學晶體，如氟化鈣CaF2等作為制造材料，但這種特殊光學材料產量少，較脆、理化性能不穩定，大尺寸的材料更難以獲得。近年來，有人使用特種玻璃(如TF3)來替代或部分替代CaF2設計制造平場復消色差物鏡，在降低成本和改善工藝性方面顯示了優越性，引發了發明人對此作進一步深入地研宄，終于設計出一種無CaF2 2X超長工作距離平場復消色差計量顯微物鏡。值得指出的是，伴隨著現代科技進步、測試技術及儀器在工業領域應用中的日益廣泛，要求測量顯微物鏡的工作距離越來越長，計量用的顯微物鏡結構越來越復雜，國際名牌日本三豐公司順應潮流，率先推出超長齊焦距=95mm的物鏡；95mm齊焦距的顯微物鏡已成為迄今世界上超長齊焦距新標準。這一界定使計量顯微物鏡實現了超長工作距離(如三豐100 X/0.7，W.D =6mm)。本物鏡就是發明人基于95mm齊焦距研發的超長工作距離平場復消色差成套計量顯微物鏡之低倍物鏡。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種既超大視場、超長齊焦距，又性價比高的無CaF2 2X超長工作距離平場復消色差計量顯微物鏡。
[0004]本發明根據組合光焦度公式Φ =(1Φ分別為光組1、2的光焦度，d為光組I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，然后通過縮放、迭代優化，最終得到像質優良的無CaF2 2X超長工作距離平場復消色差計量顯微物鏡。
[0005]本發明無CaF2 2 X超長工作距離平場復消色差計量顯微物鏡，由5片不含CaFj9光學玻璃材料制成的凸透鏡和凹透鏡分成前、后2個光組構成，且各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列順序為:第一片凸透鏡、第二片凹透鏡、第三片凹透鏡、第四片凸透鏡、第五片凹透鏡、物面；物面通過光學系統成像于無限遠處。
[0006]所述2個光組中，靠近像面的第I光組為由第一片凸透鏡和第二片凹透鏡組成的雙膠合組，加上密接的第三片凹透鏡，靠近物面的第2光組為由第四片凸透鏡和第五片凹透鏡組成的雙膠合組。
[0007]所述2個光組中的靠近像面的第I光組與靠近物面的第2光組間遠分離。
[0008]從第五片凹透鏡的頂點到物面的距離為工作距離W.Do
[0009]本發明的工作距離W.D = 30.93mm ；
放大倍率β = 2Χ (與f’ = 200mm鏡筒透鏡配合)；
數值孔徑多0.055 ;孔徑角> 3.45° (像方視場Φ 24mm)；
焦距 f ’ = 10mm ;
本物鏡主要性能評價如下:①經幾何像差評價和PTZ3數據表對比測試表明，直觀地反映出F、c光在0.707 ω帶上相交于一點，色差值PAC = 0.00033，二級光譜值SAC =
0.003521，約為未校正SAC ^ 0.05mm的7%，是校正得比較好的；三種波長的色球差也較小。②平場效果也相當滿意:匹茨萬場曲(PTZ3) = — 0.002504。③目視極限分辨率Nmax =1531p/mm，從圖4看，該顯微物鏡的MTF曲線和MTF數據值，全視場MTF彡0.11，基本上貼近理想光學系統MTF線。④全視場中心亮斑所占能量高達97%。其優點是:
不含CaF2低倍計量顯微物鏡，達到平場復消色差效果；
超大視場、超長工作距離；
性價比高；
超長齊焦距。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明顯微物鏡結構示意圖；
圖2為本發明顯微物鏡的幾何像差評價圖；
圖3為本發明的PTZ3數據表；
圖4為本發明的光學傳遞函數MTF曲線圖、表；
圖5為本發明的能量集中度分布圖圖6日本三豐齊焦距=95mm成套計量顯微物鏡參數表。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本發明作進一步的闡述。
[0012]如圖1所示，本發明無CaF2 2X超長工作距離平場復消色差計量顯微物鏡，由5片不含CaFd^光學玻璃材料制成的凸透鏡和凹透鏡分成3組構成，且各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列排序為:第一片凸透鏡1、第二片凹透鏡2、第三片凹透鏡3、第四片凸透鏡4、第五片凹透鏡5、物面6 ;物面6通過光學系統成像于無限遠處。
[0013]所述2個光組中:第I光組為由第一片凸透鏡和第二片凹透鏡組成的雙膠合組，加上密接的第三片凹透鏡；第2光組為由第四片凸透鏡和第五片凹透鏡組成的雙膠合組，第I光組和第2光組遠_分離，其間距為31.8mm。
[0014]圖2為本顯微物鏡的幾何像差評價圖；圖3為本物鏡的PTZ3數據表；從圖2和圖3看，表示F、c在0.707 ω帶上相交，色差值PAC = 0.000333 ;二級光譜SAC = 0.003521,是比較小的(約為未校正值的7% )，3條色差曲線間距小也反映了這一點。平場效果也相當滿意:匹茨萬場曲(ΡΤΖ3) = — 0.002504。從圖4看，3個視場5條MTF曲線貼近理想光學系統的MTF，且目視極限分辨率Nmax= 1531p/mm時全視場MTF彡0.11。從圖5看，全視場中心亮斑所占能量高達97% (當彡83%時，則波像差彡λ/16)，可見本設計的物鏡像質令人滿意。
[0015]與圖5中日本三豐2X物鏡相比，本設計的物鏡除工作距離比三豐產品稍短之外，
其余性能與三豐產品持平。
【主權項】
1.一種無CaF2 2X超長工作距離平場復消色差計量顯微物鏡，包括透鏡，其特征是:由5片不含CaF2的光學玻璃材料制成的凸透鏡和凹透鏡分成前、后2個光組構成，且各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列順序為:第一片凸透鏡、第二片凹透鏡、第三片凸透鏡、第四片凹透鏡、第五片凹透鏡、物面；物面通過光學系統成像于無限遠處。
2.根據權利要求1所述顯微物鏡，其特征是:所述2個光組中，靠近像面的第I光組為由第一片凸透鏡和第二片凹透鏡組成的雙膠合組，加上密接的第三片凹透鏡，靠近物面的第2光組為由第四片凸透鏡和第五片凹透鏡組成的雙膠合組。
3.根據權利要求2所述顯微物鏡，其特征是:所述2個光組中的靠近像面的第I光組與靠近物面的第2光組間遠分離。
4.根據權利要求1所述顯微物鏡，其特征是:該物鏡的長工作距離W.D=30.93mm，放大倍率β =2Χ，焦距f’ =100mm，數值孔徑NA=0.055，孔徑角ω=3.45° ;齊焦距=95mm。
【專利摘要】本發明公開了一種無CaF2 2×超長工作距離平場復消色差計量顯微物鏡，由5片不含CaF2的光學玻璃材料制成的凸透鏡和凹透鏡分成3個光組構成，且各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列順序為：第一片凸透鏡、第二片凹透鏡、第三片凸透鏡、第四片凹透鏡、第五片凹透鏡、物面；物面通過光學系統成像于無限遠處。本物鏡的優點是：1.不含CaF2低倍計量顯微物鏡，達到平場復消色差效果；2.超大視場、超長工作距離；3.超長齊焦距；4.全光子玻璃構成，性價比高。
【IPC分類】G02B21-02
【公開號】CN104536124
【申請號】CN201410852525
【發明人】蕭澤新
【申請人】桂林電子科技大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月31日