一種寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種投影物鏡，尤其涉及高精度大視場(chǎng)光學(xué)檢測(cè)的一種寬視場(chǎng)高分辨 率投影物鏡，應(yīng)用于生物、遺傳、醫(yī)療和藥物等領(lǐng)域的高分辨大視場(chǎng)的研宄與檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 應(yīng)用于生物、遺傳、醫(yī)療和藥物等研宄與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，高精度大視場(chǎng)光學(xué)檢測(cè) 要求的投影物鏡需求日益增強(qiáng)。同時(shí)具有寬光譜、高分辨、大視場(chǎng)3種性能的投影物鏡的設(shè) 計(jì)和制造十分困難，目前還少有先例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡，實(shí) 現(xiàn)了投影物鏡的球面像差、彗差、像散，軸向色像差和倍率色像差等各項(xiàng)像差都得到良好校 正，尤其對(duì)軸向色差的二級(jí)光譜校正良好，又可以降低鏡頭的加工，測(cè)試和裝校的難度和成 本，同時(shí)在具有良好的像方遠(yuǎn)心投影物鏡效果，為后面的取像提供了良好條件。
[0004] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡，其從物側(cè)（Pl)到 像側(cè)（P2)依次包括第一鏡組（G1)、第二鏡組（G2)、第三鏡組（G3);
[0005] 在第二鏡組（G2)中，滿足關(guān)系式：Vd= (nd- lV(nF - nC)，nd< 1.65且￥(1> 62的正透鏡最少有兩個(gè)，nd > I. 50且Vd < 55的負(fù)透鏡最少有一個(gè)；其中，Vd為色散系 數(shù)、體現(xiàn)光學(xué)材料的色散程度的常數(shù)，nF為波長(zhǎng)486nm的F線折射率，nd為波長(zhǎng)587nm的d 線折射率，nC為波長(zhǎng)656nm的C線折射率；
[0006] 第一鏡組（Gl)、第二鏡組（G2)、第三鏡組（G3)各鏡組之間滿足關(guān)系式：0. 3〈Π / fa〈2. 8,0· 25〈f2/fa〈2. 5,0· 25〈-f3/fa〈5. 5 ;其中，Π 為第一鏡組（Gl)的組合焦距，f2 為 第二鏡組（G2)的組合焦距，f3為第三鏡組（G3)的組合焦距，fa為整個(gè)投影物鏡的組合焦 距；
[0007] 其中，在第一鏡組（Gl)與第三鏡組（G3)之間設(shè)置有光闌（AS);
[0008] 在第二鏡組（G2)中，還至少含有兩個(gè)空氣透鏡滿足關(guān)系式：| (r21-r22)/ (r21+r22) |〈0· 6，I (Vd21-Vd22) I > 28，I (nd21-nd22) I > 0· 09 ;其中，r21、r22 分別為空 氣透鏡兩側(cè)的透鏡表面的曲率半徑，Vd21、Vd22分別為空氣透鏡兩側(cè)的透鏡的色散系數(shù)， nd21、nd22分別為空氣透鏡的兩側(cè)的透鏡的d線折射率；
[0009] 且第二鏡組（G2)至少含有二個(gè)正透鏡在室溫條件下滿足：dn/dt < 0 ;其中，η為 折射率，t為溫度，dn/dt為光學(xué)材料的折射率隨溫度變化的折射率溫度系數(shù)；
[0010] 像側(cè)（P2)具有面向物側(cè)（Pl)的凹球面，且滿足：a in〈NA/ β，0. 8〈Lpout/ Rim〈l. 2 ;其中，a in為投影物鏡的主光線在像側(cè)（P2)的入射角，NA為投影物鏡的物方數(shù) 值孔徑，β為投影物鏡的放大倍率，取正值，Lpout為投影物鏡像方出瞳距離，Rim像面凹球 面的曲率半徑。
[0011] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在第三鏡組（G3)中，含有一對(duì)互相面對(duì)的凹面一， 且所述一對(duì)互相面對(duì)的凹面一之間至少含有一個(gè)負(fù)透鏡，且所述負(fù)透鏡含有面向物側(cè)的凹 面二；第三鏡組（G3)還滿足關(guān)系式：至少含有一個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡滿足ndp > ndn，至 少含有一個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡滿足Vdp < Vdn ;其中，ndp為所述正透鏡的d線折射率， ndn為所述負(fù)透鏡的d線折射率，Vdp為所述正透鏡的色散系數(shù)，Vdn為所述負(fù)透鏡的色散 系數(shù)。
[0012] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在第一鏡組（Gl)中：至少含有一個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù) 透鏡滿足：ndp > ndn ;至少含有一個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡滿足：Vdp < Vdn。
[0013] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，4〈 β〈18，
[0014] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，第一鏡組（Gl)、第二鏡組（G2)、第三鏡組（G3)中的 所有透鏡表面為球面，不含有非球面，第二鏡組（G2)、第三鏡組（G3)均為不含有膠合面的 單透鏡組成。
[0015] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡的透鏡總數(shù)量位于12 到28之間。
[0016] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，第二鏡組（G2)包括具有負(fù)光焦度的至少二個(gè)透鏡 且其中至少一個(gè)透鏡為雙凹透鏡；還包括具有正光焦度的至少三個(gè)透鏡且其中至少二個(gè)透 鏡為雙凸透鏡。
[0017] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，第三鏡組（G3)包括具有負(fù)光焦度的至少二個(gè)透鏡； 還包括具有正光焦度的至少二個(gè)透鏡且包括至少一個(gè)月牙形透鏡。
[0018] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，從物側(cè)（Pl)到像側(cè)（Ρ2)，第一鏡組（Gl)依次包括第 一透鏡（LI)、第二透鏡（L2)、第三透鏡（L3)、第四透鏡（L4)，其中，第三透鏡（L3)具有負(fù)光 焦度，第二透鏡（L2)、第四透鏡（L4)均具有正光焦度。
[0019] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，光闌的開口大小能調(diào)節(jié)。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1，同時(shí)具有寬光譜、高分辨、大視場(chǎng)3種特性，目前還少有先例；2， 具有良好的像方遠(yuǎn)心投影物鏡效果，為以后的取像提供了良好條件；3,投影物鏡的最大光 學(xué)口徑只有像方全視場(chǎng)口徑的60 %左右，大幅度降低了投影物鏡的制造成本和難度。而普 通像方遠(yuǎn)心投影物鏡的最大光學(xué)口徑是像方全視場(chǎng)口徑的100%以上，制造成本高而且制 造難度大；4,鏡片口徑小，不包含非球面鏡片，大幅度降低了加工，檢測(cè)和裝校的難度和成 本。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2為空氣透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖3為圖1中寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡的0. 7孔徑處軸向色差曲線圖。
[0024] 圖4為圖1中寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡在480-730nm波長(zhǎng)范圍的傳遞函數(shù)MTF圖。
[0025] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例2提供的寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖6為圖5中寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡的0. 7孔徑處軸向色差曲線圖。
[0027] 圖7為圖5中寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡在480-730nm波長(zhǎng)范圍的傳遞函數(shù)MTF圖。
[0028] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例3提供的寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖9為圖8中寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡的0· 7孔徑處軸向色差曲線圖。
[0030] 圖10為圖8中寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡在480-730nm波長(zhǎng)范圍的傳遞函數(shù)MTF 圖。
[0031] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例4提供的寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖12為圖4中寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡的0. 7孔徑處軸向色差曲線圖。
[0033] 圖13為圖4中寬視場(chǎng)高分辨率投影物鏡在480-730nm波長(zhǎng)范圍的傳遞函數(shù)MTF 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)