2倍超長工作距離平場復(fù)消色差計(jì)量顯微物鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及顯微物鏡，具體是一種無CaF2 2倍超長工作距離平場復(fù)消色差計(jì)量顯微物鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]顯微物鏡是測量顯微鏡的最重要的部件，其成像質(zhì)量的高低直接影響測量顯微鏡的性能。平場復(fù)消色差顯微物鏡是像質(zhì)量最好、檔次最高的顯微物鏡。在物鏡中為同時(shí)校正初級軸向色差和二級光譜，傳統(tǒng)的辦法是在部分正透鏡中引入光學(xué)晶體，如氟化鈣CaF2等作為制造材料，但這種特殊光學(xué)材料產(chǎn)量少，較脆、理化性能不穩(wěn)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(shè)計(jì)制造平場復(fù)消色差物鏡，在降低成本和改善工藝性方面顯示了優(yōu)越性，引發(fā)了實(shí)用新型人對此作進(jìn)一步深入地研宄，終于設(shè)計(jì)出一種無CaF2 2倍超長工作距離平場復(fù)消色差計(jì)量顯微物鏡。值得指出的是，伴隨著現(xiàn)代科技進(jìn)步、測試技術(shù)及儀器在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)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(jì)量用的顯微物鏡結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，國際名牌日本三豐公司順應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。這一界定使計(jì)量顯微物鏡實(shí)現(xiàn)了超長工作距離(如三豐100X/0.7，W.D.=6mm)。本物鏡就是實(shí)用新型人基于95mm齊焦距研發(fā)的超長工作距離平場復(fù)消色差成套計(jì)量顯微物鏡之低倍物鏡。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種既超大視場、超長齊焦距，又性價(jià)比高的無CaF22倍超長工作距離平場復(fù)消色差計(jì)量顯微物鏡。
[0004]本實(shí)用新型根據(jù)組合光焦度公式Φ = Φ!+Φ2- ?Φ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(fù)組遠(yuǎn)分離“反攝遠(yuǎn)”型的長工作距離顯微物鏡，由此結(jié)構(gòu)型式來選擇相近結(jié)構(gòu)的鏡頭作為初始結(jié)構(gòu)，然后通過縮放、迭代優(yōu)化，最終得到像質(zhì)優(yōu)良的無CaF2 2倍超長工作距離平場復(fù)消色差計(jì)量顯微物鏡。
[0005]本實(shí)用新型無CaF2 2倍超長工作距離平場復(fù)消色差計(jì)量顯微物鏡，由5片不含CaF2的光學(xué)玻璃材料制成的凸透鏡和凹透鏡分成前、后2個(gè)光組構(gòu)成，且各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列順序?yàn)?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(xué)系統(tǒng)成像于無限遠(yuǎn)處。
[0006]所述2個(gè)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(gè)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(yuǎn)分離。
[0008]從第五片凹透鏡的頂點(diǎn)到物面的距離為工作距離W.D.。
[0009]本實(shí)用新型的工作距離I D.= 30.93mm ；
[0010]放大倍率β = 2倍(與f ’ = 200mm鏡筒透鏡配合)；
[0011]數(shù)值孔徑彡0.055 ;孔徑角> 3.45° (像方視場Φ 24mm)；
[0012]焦距f’ =10mm;
[0013]本物鏡主要性能評價(jià)如下:①經(jīng)幾何像差評價(jià)和PTZ3數(shù)據(jù)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(diǎn)，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(dāng)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(shù)據(jù)值，全視場MTF彡0.11，基本上貼近理想光學(xué)系統(tǒng)MTF線。④全視場中心亮斑所占能量高達(dá)97%。其優(yōu)點(diǎn)是:
[0014]不含CaF2低倍計(jì)量顯微物鏡，達(dá)到平場復(fù)消色差效果；
[0015]超大視場、超長工作距離；
[0016]性價(jià)比高；
[0017]超長齊焦距。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型顯微物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型顯微物鏡的幾何像差評價(jià)圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型的PTZ3數(shù)據(jù)表；
[0021]圖4為本實(shí)用新型的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF曲線圖、表；
[0022]圖5為本實(shí)用新型的能量集中度分布圖
[0023]圖6日本三豐齊焦距=95mm成套計(jì)量顯微物鏡參數(shù)表。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述。
[0025]如圖1所示，本實(shí)用新型無CaF2 2倍超長工作距離平場復(fù)消色差計(jì)量顯微物鏡，由5片不含CaFd^光學(xué)玻璃材料制成的凸透鏡和凹透鏡分成3組構(gòu)成，且各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列排序?yàn)?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(xué)系統(tǒng)成像于無限遠(yuǎn)處。
[0026]所述2個(gè)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(yuǎn)分離，其間距為31.8mm。
[0027]圖2為本顯微物鏡的幾何像差評價(jià)圖；圖3為本物鏡的PTZ3數(shù)據(jù)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(diǎn)。平場效果也相當(dāng)滿意:匹茨萬場曲(ΡΤΖ3) = — 0.002504。從圖4看，3個(gè)視場5條MTF曲線貼近理想光學(xué)系統(tǒng)的MTF，且目視極限分辨率Nmax= 1531p/mm時(shí)全視場MTF彡0.11。從圖5看，全視場中心亮斑所占能量高達(dá)97% (當(dāng)彡83%時(shí)，則波像差彡λ/16)，可見本設(shè)計(jì)的物鏡像質(zhì)令人滿意。
[0028]與圖5中日本三豐2倍物鏡相比，本設(shè)計(jì)的物鏡除工作距離比三豐產(chǎn)品稍短之外，其余性能與三豐產(chǎn)品持平。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無CaF 22倍超長工作距離平場復(fù)消色差計(jì)量顯微物鏡，包括透鏡，其特征是:由5片不含CaF2的光學(xué)玻璃材料制成的凸透鏡和凹透鏡分成前、后2個(gè)光組構(gòu)成，且各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列順序?yàn)?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(xué)系統(tǒng)成像于無限遠(yuǎn)處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述顯微物鏡，其特征是:所述2個(gè)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(jù)權(quán)利要求2所述顯微物鏡，其特征是:所述2個(gè)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(yuǎn)分離。
4.根據(jù)權(quán)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 = 2倍，焦距f’ = 100mm，數(shù)值孔徑NA = 0.055，孔徑角ω = 3.45° ;齊焦距=95mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種無CaF22倍超長工作距離平場復(fù)消色差計(jì)量顯微物鏡，由5片不含CaF2的光學(xué)玻璃材料制成的凸透鏡和凹透鏡分成3個(gè)光組構(gòu)成，且各透鏡與物面中心同軸，從左向右排列順序?yàn)椋旱谝黄雇哥R、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(xué)系統(tǒng)成像于無限遠(yuǎn)處。本物鏡的優(yōu)點(diǎn)是：1.不含CaF2低倍計(jì)量顯微物鏡，達(dá)到平場復(fù)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(gòu)成，性價(jià)比高。
【IPC分類】G02B21-02
【公開號】CN204462523
【申請?zhí)枴緾N201420865735
【發(fā)明人】蕭澤新
【申請人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年12月31日