40倍平场复消色差金相显微物镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及显微物镜，特别是一种无CaF240倍平场复消色差金相显微物镜。
【背景技术】
[0002]显微物镜是金相显微镜的重要组成部件，其成像质量的高低，直接影响金相显微镜的性能。平场复消色差显微物镜是像质最好、档次最高的显微物镜。在物镜中为同时校正轴向色差和二级光谱，常规的办法是在部分正透镜中引入光学晶体，如氟化钙CaF2等作为制造材料，但特殊光学材料极少，较脆，理化性能不稳定，大尺寸的材料更难以获得。王之江主编的《实用光学技术手册》(2006，北京:机械工业出版社)中提到一种国内同类40X平场消色差显微物镜，由7片透镜组成，其中有2片使用了低折射率的FK系玻璃，成本较高。
[0003]近年来，有人使用特种玻璃(如TF3)来部分地替代CaF2设计制造平场复消色差物镜，在降低成本和改善工艺性方面显示出优越性，引发了发明人对CaF2复消色差成像机理的深入研宄，加上国产玻璃的技术进步，促使我们设计出无CaF2平场复消色差显微物镜。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种高性价比、结构简单的无CaF240倍平场复消色差显微物镜，可同时校正轴向色差和二级光谱。
[0005]实现本发明目的的技术方案是:
[0006]一种无CaF240倍平场复消色差金相显微物镜，由8片不含CaF2的光学玻璃制成的凸透镜和凹透镜分成3个光组构成，各透镜与物面中心同轴，从左至右顺序依次为无限远像面、第一片凸透镜、第二片凹透镜、第三片凹透镜、第四片凸透镜、第五片凹透镜、第六片凸透镜、第七片凸透镜、第八片凸透镜，物面，第I面到凸透镜之间的距离为无限远，从第八片凸透镜顶点到物面的距离为W.Do
[0007]所述3个光组中，第I光组由第一片凸透镜和第二片凹透镜间隔组成，第2光组由第三片凹透镜、第四片凸透镜、第五片凹透镜组成的三胶合组与第六片凸透镜构成，第3光组为第七片凸透镜和第八片凸透镜组成，其中最靠近物面的第八片凸透镜为齐明厚弯月透镜，所述第二片凹透镜为正弯月形透镜。
[0008]所述的透镜的工作距离W.D.= 0.15mm，放大倍率为40 X (与f ’ = 250mm镜筒透镜配合)，数值孔径> 0.7，孔径角ω >2°，焦距f’ = 6.27mm，齐焦距=45mm。
[0009]本发明的优点是:1、不含CaF2金相显微物镜，达到平场复消色差效果；2、全光子玻璃构成，性价比高；3、透镜片数少，结构简单。
【附图说明】
[0010]图1显微物镜结构；
[0011]图2显微物镜的几何像差评价图；
[0012]图3显微物镜的点扩散函数图；
[0013]图4显微物镜的MTF曲线及极限分辨率下的各视场的MTF值；
[0014]图5显微物镜的像差数据；
[0015]图6德国徕卡相同放大倍数的平场物镜结构图；
[0016]图7前苏联相同放大倍数的平场复消色差物镜结构图；
[0017]图8国内同类产品结构图(a)和像差曲线图(b)。
[0018]图中:1、无限远像面2、正透镜3、正透镜4、负透镜5、正透镜6、负透镜7、正透镜8、正透镜9、正透镜10、物面。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的阐述。
[0020]参照图1，本发明一种无CaF240倍平场复消色差金相显微物镜，由8片不含CaFj9光学玻璃制成的凸透镜和凹透镜分成3个光组构成，各透镜与物面中心同轴，从左至右顺序依次为无限远像面1、第一片凸透镜2、第二片凹透镜3、第三片凹透镜4、第四片凸透镜5、第五片凹透镜6、第六片凸透镜7、第七片凸透镜8、第八片凸透镜9，物面10，第I面到凸透镜之间的距离为无限远，从第八片凸透镜9顶点到物面的距离为W.D.。
[0021]所述3个光组中，第I光组为由具有一定间隔的第一片凸透镜2和第二片凹透镜3组成，其间距为1.57mm，第2光组由第三片凹透镜4、第四片凸透镜5、第五片凹透镜6组成的三胶合组与第六片凸透镜7构成，三胶合组与第六片凸透镜的间距为0.2mm，第3光组为第七片凸透镜8和第八片凸透镜9组成，其间距为0.1mm ;第I光组与第2光组的间距为5.23mm，第2光组与第3光组的间距为0.1mm ;其中最靠近物面的第八片凸透镜9为齐明厚弯月透镜，所述第二片凹透镜3为正弯月形透镜。
[0022]使用OSLO光学设计CAD软件，优化“r，d，n” (r为透镜的半径，d为透镜的厚度，η为透镜的折射率)结构要素，设计出了无CaF240X平场复消色差金相显微物镜。
[0023]工作距离W.D.= 0.15mm ;放大倍率40 X ;数值孔径0.718 ;孔径角2.06° ;焦距f ’ = 6.27mm0
[0024]本发明给出的物镜设计像差分析见附图2，附图5是此物镜的PTZ3数据表，从附图2和附图5中，可直观地反映出d、F、c光在带上几乎相交于一点，三种波长的色球差也较小，平场效果也相当满意，匹茨万场曲(PTZ3) =-0.000907。可见是一个相当优秀的光学结构。与德国莱茨、前苏联同倍率的产品进行了对比后(见附图6，附图7)，其具有相当好的性价比。德国莱茨物镜由5片组成，是平场消色差物镜；前苏联平场复消色差物镜由8片组成，且其中包含了 CaF2。这两款物镜的数值孔径均为0.65，均小于本发明。
【主权项】
1.一种无CaF240倍平场复消色差金相显微物镜，包括透镜，其特征是:由8片不含CaF2的光学玻璃制成的凸透镜和凹透镜分成3个光组构成，各透镜与物面中心同轴，从左至右顺序依次为无限远像面、第一片凸透镜、第二片凹透镜、第三片凹透镜、第四片凸透镜、第五片凹透镜、第六片凸透镜、第七片凸透镜、第八片凸透镜，物面，第I面到凸透镜之间的距离为无限远，从第八片凸透镜顶点到物面的距离为W.D.。
2.根据权利要求1所述的显微物镜，其特征是:所述3个光组中，第I光组由第一片凸透镜和第二片凹透镜间隔组成，第2光组由第三片凹透镜、第四片凸透镜、第五片凹透镜组成的三胶合组与第六片凸透镜构成，第3光组为第七片凸透镜和第八片凸透镜组成，其中最靠近物面的第八片凸透镜为齐明厚弯月透镜，所述第二片凹透镜为正弯月形透镜。
3.根据权利要求1所述的显微物镜，其特征是:所述的透镜的工作距离W.D.=.0.15mm，放大倍率为40倍，与f’= 250mm镜筒透镜配合，数值孔径> 0.7，孔径角ω > 2°，焦距f’ = 6.27謹，齐焦距=45謹。
【专利摘要】本实用新型公开了一种无CaF240倍平场复消色差金相显微物镜，它是由三组8片透镜构成。本实用新型的工作距离W.D.＝0.15mm，放大倍率为40×，数值孔径＞0.7，孔径角ω＞2°，有效焦距f’＝6.27mm。本实用新型可广泛的用于各类金相显微设备中。本实用新型的优点是：1、不含CaF2金相显微物镜，达到平场复消色差效果；2、性价比高；3、结构简单。
【IPC分类】G02B21-02, G02B21-00, G02B1-00
【公开号】CN204462524
【申请号】CN201420867956
【发明人】萧泽新, 高兴宇, 肖华鹏
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年12月31日