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(shù)領域】
[0001]本發(fā)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(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晶體，如氟化鈣CaF2等作為制造材料，但這種特殊光學材料產(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(yōu)越性，引發(fā)了發(fā)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(xiàn)代科技進步、測試技術(shù)及儀器在工業(yè)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(jié)構(gòu)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(xiàn)了超長工作距離(如三豐100 X/0.7，W.D =6mm)。本物鏡就是發(fā)明人基于95mm齊焦距研發(fā)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(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)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(fā)明根據(jù)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(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 2X超長工作距離平場復消色差計量顯微物鏡。
[0005]本發(fā)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(gòu)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(tǒng)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(fā)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(shù)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(jīng)幾何像差評價和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，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(shù)據(jù)值，全視場MTF彡0.11，基本上貼近理想光學系統(tǒng)MTF線。④全視場中心亮斑所占能量高達97%。其優(yōu)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(fā)明顯微物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明顯微物鏡的幾何像差評價圖；
圖3為本發(fā)明的PTZ3數(shù)據(jù)表；
圖4為本發(fā)明的光學傳遞函數(shù)MTF曲線圖、表；
圖5為本發(fā)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(shù)表。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的闡述。
[0012]如圖1所示，本發(fā)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(gòu)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(tǒng)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(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。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(tǒng)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(zhì)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(chǎn)品稍短之外，
其余性能與三豐產(chǎn)品持平。
【主權(quán)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(gòu)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(tǒng)成像于無限遠處。
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(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 =2Χ，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】本發(fā)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(gòu)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(tǒng)成像于無限遠處。本物鏡的優(yōu)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(gòu)成，性價比高。
【IPC分類】G02B21-02
【公開號】CN104536124
【申請?zhí)枴緾N201410852525
【發(fā)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