一种倒置显微物镜的制作方法

1.本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种倒置显微物镜。


背景技术：

2.随着近年来生物行业的高速发展，对观察培养皿的生物需求越来越多，通过使用显微镜倒置观察法从而达到观测要求，一般而言，由于用于医用探测需要长的工作距离，避免物镜过于靠近培养皿而影响培养皿温度，进而影响观测结果，同时，要使显微镜上观察到更多细节，就需要更大放大倍率和更大的数值孔径，如果需要体现立体感，物镜中还需要相衬相板，意味着镜片或者镜片组的后焦点需汇聚在相板上，对于这样的相衬物镜光学系统，轴上像差、倍率色差、场曲的补正是很难的，大视场数且大倍率物镜的像差更难以控制。
3.公布号为cn101271191a、名称为一种显微物镜的发明专利中，其描述了一种视场数20的10倍相衬物镜，光谱线c
’‑
e和f
’‑
e之间的焦点位置偏差限定的纵向色差是焦深的1.5倍，其中c’是643.847nm，f’是479.991nm 以及e是546.074nm。由λ/na2(λ是波长，na是数值孔径)来限定焦深范围。其存在的缺陷是视场数不够大，且纵向色差大且只考虑c’线643.847nm 到f’线479.991nm。
4.公告号为kr10-1850999、名称为一种显微物镜的专利中，其描述了一种使用17枚透镜组成的50倍的相衬物镜。其存在的缺陷是使用的镜片数量多、镜片材质成本高、物镜光学系统总长度太长。
5.公布号为cn202110574617.4、名称为一种显微镜相称物镜的专利中，其描述了一种8枚透镜和2枚相衬玻璃构成的4倍相衬物镜，有良好的解像度和色差校正，但其缺陷是由于倍率和数值孔径的限制，无法再观察更细小的物质和细节。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种倒置显微物镜，其能够保证物镜具备大的放大倍率、长工作距离、大数值孔径、高分辨率性能、色差小、大视场数、镜片数量少、光学系统总长度短的特点。
7.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种倒置显微物镜，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜组和第二透镜组；
9.所述第一透镜组包括第一透镜，所述第一透镜具有正屈光力；
10.所述第二透镜组具有正屈光力，其依次包括第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜及第八透镜，所述第二透镜具有正屈光力，所述第三透镜具有负屈光力，所述第四透镜具有正屈光力，所述第五透镜具有正屈光力，所述第六透镜具有负屈光力，所述第七透镜具有正屈光力，所述第八透镜具有负屈光力，所述第二透镜组中至少具有两组胶合透镜。
11.优选地，所述第一透镜至第八透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
12.所述第一透镜的物侧面为凹面、像侧面为凸面；所述第二透镜的像侧面为凸面；所述第三透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面；所述第四透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；所述第五透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；所述第六透镜的物侧面为凹面、像侧面为平面或凹面；所述第七透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；所述第八透镜的物侧面为凹面、像侧面为凹面。
13.优选地，所述第二透镜、第三透镜及第四透镜组成胶合透镜，所述第五透镜和第六透镜组成胶合透镜，所述第七透镜和第八透镜组成胶合透镜。
14.优选地，该倒置显微物镜满足以下条件式：0.5＜|f/na/d0|＜5.0，其中， f是该倒置物镜光学系统的焦点距离，na该倒置物镜光学系统的物方数值孔径，d0为从载玻片到该倒置物镜光学系统最靠近物体的透镜面的光轴上的距离。
15.优选地，该倒置显微物镜满足以下条件式：
16.0.16＜|f/f1|＜1.6，0.17＜|f/f2|＜1.6，0.19＜|f2/f1|＜2.7，
17.其中，f是该倒置物镜光学系统的焦点距离，f1是第一透镜组的焦点距离，f2是第二透镜组的焦点距离。
18.优选地，该倒置显微物镜满足以下条件式：
[0019]-0.26＜f21/f2＜1.95，-1.60＜f22/f2＜0.61，-0.43＜f23/f2＜1.87，
[0020]-0.06＜f24/f2＜2.32，-2.12＜f25/f2＜0.26，-0.42＜f28/f2＜1.89，
[0021]-1.49＜f29/f2＜0.67，
[0022]
其中，f2是第二透镜组的焦点距离，f21是第二透镜的焦点距离，f22是第三透镜的焦点距离，f23是第四透镜的焦点距离，f24是第五透镜的焦点距离，f25是第六透镜的焦点距离，f28是第七透镜的焦点距离，f29是第八透镜的焦点距离。
[0023]
优选地，该倒置显微物镜满足以下条件式：
[0024]
n11≥1.80，
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n21≤1.90，
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n22≥1.50，
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n23≤1.85，
[0025]
n24≤1.70，
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n25≥1.80，
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n28≥1.85，
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n29≥1.70，
[0026]
其中，n11为第一透镜的折射率，n21为第二透镜的折射率，n22为第三透镜的折射率，n23为第四透镜的折射率，n24为第五透镜的折射率，n25为第六透镜的折射率，n28为第七透镜的折射率，n29为第八透镜的折射率。
[0027]
优选地，该倒置显微物镜满足以下条件式：
[0028]
v11≤30，
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v21≥35，
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v22≤50，
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v23≥30，
[0029]
v24≥50，
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v25≤30，
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v28≤30，
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v29≤50，
[0030]
其中，v11为第一透镜的阿贝数，v21为第二透镜的阿贝数，v22为第三透镜的阿贝数，v23为第四透镜的阿贝数，v24为第五透镜的阿贝数，v25为第六透镜的阿贝数，v28为第七透镜的阿贝数，v29为第八透镜的阿贝数。
[0031]
优选地，该倒置显微物镜满足以下条件式：
[0032]
0.08＜t1/t2＜0.21，
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0.37＜t11/t1＜0.95，
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0.05＜t21/t2＜0.66，
[0033]
0.01＜t22/t2＜0.58，
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0.03＜t23/t2＜0.61，
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0.03＜t24/t2＜0.60，
[0034]
0.01＜t25/t2＜0.54，
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0.05＜t28/t2＜0.66，
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0.04＜t29/t2＜0.65，
[0035]
其中，t1为第一透镜组在光轴上的长度，t2为第二透镜组在光轴上的长度，t11为第一透镜在光轴上的厚度，t21为第二透镜在光轴上的厚度，t22 为第三透镜在光轴上的厚
度，t23为第四透镜在光轴上的厚度，t24为第五透镜在光轴上的厚度，t25为第六透镜在光轴上的厚度，t28第七透镜在光轴上的厚度，t29第八透镜在光轴上的厚度。
[0036]
优选地，所述第二透镜组还包括相板镜片(一)和相板镜片(二)，所述相板镜片(一)和相板镜片(二)设置于所述第四透镜和第七透镜之间。
[0037]
采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
[0038]
1、本发明沿物侧至像侧方向包括具有正屈光力的第一透镜组和具有正屈光力的第二透镜组，并通过对八片透镜进行相应设计，使得倒置物镜光学系统具备大的放大倍率、长工作距离、大数值孔径、高分辨率性能、色差小、大视场数、镜片数量少、光学系统总长度短的特点。
[0039]
2、本发明通过对第一透镜组和第二透镜组的焦点距离、折射率、阿贝数及厚度等进行限定，使得倒置物镜光学系统的场曲、畸变、像差敏感度得到进一步的提升，从而保证倒置光学显微镜系统具有更好的的光学性能。
附图说明
[0040]
图1为本发明实施例一的倒置物镜光学系统的透镜构成图；
[0041]
图2为本发明实施例一的倒置物镜光学系统的球差图；
[0042]
图3为本发明实施例一的倒置物镜光学系统的场曲图；
[0043]
图4为本发明实施例一的倒置物镜光学系统的畸变图；
[0044]
图5为本发明实施例一的倒置物镜光学系统的mtf图；
[0045]
图6为本发明实施例二的倒置物镜光学系统的透镜构成图；
[0046]
图7为本发明实施例二的倒置物镜光学系统的球差图；
[0047]
图8为本发明实施例二的倒置物镜光学系统的场曲图；
[0048]
图9为本发明实施例二的倒置物镜光学系统的畸变图；
[0049]
图10为本发明实施例二的倒置物镜光学系统的mtf图；
[0050]
图11为本发明实施例三的倒置物镜光学系统的透镜构成图；
[0051]
图12为本发明实施例三的倒置物镜光学系统的球差图；
[0052]
图13为本发明实施例三的倒置物镜光学系统的场曲图；
[0053]
图14为本发明实施例三的倒置物镜光学系统的畸变图；
[0054]
图15为本发明实施例三的倒置物镜光学系统的mtf图；
[0055]
图16为本发明实施例四的倒置物镜光学系统的透镜构成图；
[0056]
图17为本发明实施例四的倒置物镜光学系统的球差图；
[0057]
图18为本发明实施例四的倒置物镜光学系统的场曲图；
[0058]
图19为本发明实施例四的倒置物镜光学系统的畸变图；
[0059]
图20为本发明实施例四的倒置物镜光学系统的mtf图。
[0060]
附图标记说明：
[0061]
第一透镜110；
[0062]
第二透镜210、第三透镜220、第四透镜230、第五透镜240、第六透镜 250、第七透镜280、第八透镜290、相板镜片(一)260、相板镜片(二)270；
[0063]
物面300、载玻片310；
[0064]
第一透镜座410、第二透镜座420、第三透镜座430、相板玻璃胶合镜座 440、第四透镜座450；
[0065]
主筒500；
[0066]
物侧a1、像侧a2。
具体实施方式
[0067]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0068]
在本说明书中所说的“透镜具有正屈光力(或负屈光力)”，是指该透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光力为正(或为负)。所说的“透镜的物侧面(或像侧面)”定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为r值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。r值可常见被使用于光学设计软件中，例如 ze max或code v。r值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lens data sheet) 中。以物侧面来说，当r值为正时，判定为物侧面为凸面；当r值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当r值为正时，判定像侧面为凹面；当r值为负时，判定像侧面为凸面。
[0069]
配合图1、图6、图11及图16所示，本发明公开了一种倒置显微物镜，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜组和第二透镜组。
[0070]
第一透镜组包括第一透镜110，第一透镜110具有正屈光力。第二透镜组具有正屈光力，其依次包括第二透镜210、第三透镜220、第四透镜230、第五透镜240、第六透镜250、第七透镜280及第八透镜290，第二透镜210具有正屈光力，第三透镜220具有负屈光力，第四透镜230具有正屈光力，第五透镜240具有正屈光力，第六透镜250具有负屈光力，第七透镜280具有正屈光力，第八透镜290具有负屈光力，第二透镜组中至少具有两组胶合透镜。
[0071]
第一透镜110至第八透镜290各自包括一朝向物侧a1且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧a2且使成像光线通过的像侧面；第一透镜110的物侧面为凹面、像侧面为凸面；第二透镜210的像侧面为凸面(第二透镜210 的物侧面可以是凹面、凸面或趋近于平面中的一种)；第三透镜220的物侧面为凹面、像侧面为凹面；第四透镜230的物侧面为凸面、像侧面为凸面；第五透镜240的物侧面为凸面、像侧面为凸面；第六透镜250的物侧面为凹面、像侧面为平面或凹面；第七透镜280的物侧面为凸面、像侧面为凸面；第八透镜290的物侧面为凹面、像侧面为凹面。
[0072]
第二透镜210、第三透镜220及第四透镜230组成胶合透镜，第五透镜 240和第六透镜250组成胶合透镜，第七透镜280和第八透镜290组成胶合透镜，通过这些胶合透镜，能够大大地缩短物镜光学系统的总长度。
[0073]
该倒置显微物镜满足以下条件式：0.5＜|f/na/d0|＜5.0，其中，f是该倒置物镜光学系统的焦点距离，na该倒置物镜光学系统的物方数值孔径，d0 为从载玻片到该倒置物镜光学系统最靠近物体的透镜面的光轴上的距离。
[0074]
该倒置显微物镜满足以下条件式：
[0075]
0.16＜|f/f1|＜1.6，0.17＜|f/f2|＜1.6，0.19＜|f2/f1|＜2.7，
[0076]
其中，f是该倒置物镜光学系统的焦点距离，f1是第一透镜组的焦点距离，f2是第二透镜组的焦点距离。
[0077]
该倒置显微物镜满足以下条件式：
[0078]-0.26＜f21/f2＜1.95，-1.60＜f22/f2＜0.61，-0.43＜f23/f2＜1.87，
[0079]-0.06＜f24/f2＜2.32，-2.12＜f25/f2＜0.26，-0.42＜f28/f2＜1.89，
[0080]-1.49＜f29/f2＜0.67，
[0081]
其中，f2是第二透镜组的焦点距离，f21是第二透镜210的焦点距离， f22是第三透镜220的焦点距离，f23是第四透镜230的焦点距离，f24是第五透镜240的焦点距离，f25是第六透镜250的焦点距离，f28是第七透镜280 的焦点距离，f29是第八透镜290的焦点距离。
[0082]
该倒置显微物镜满足以下条件式：
[0083]
n11≥1.80，
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n21≤1.90，
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n22≥1.50，
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n23≤1.85，
[0084]
n24≤1.70，
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n25≥1.80，
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n28≥1.85，
ꢀꢀꢀ
n29≥1.70，
[0085]
其中，n11为第一透镜110的折射率，n21为第二透镜210的折射率，n22 为第三透镜220的折射率，n23为第四透镜230的折射率，n24为第五透镜240 的折射率，n25为第六透镜250的折射率，n28为第七透镜280的折射率，n29 为第八透镜290的折射率。
[0086]
该倒置显微物镜满足以下条件式：
[0087]
v11≤30，
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v21≥35，
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v22≤50，
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v23≥30，
[0088]
v24≥50，
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v25≤30，
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v28≤30，
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v29≤50，
[0089]
其中，v11为第一透镜110的阿贝数，v21为第二透镜210的阿贝数，v22 为第三透镜220的阿贝数，v23为第四透镜230的阿贝数，v24为第五透镜240 的阿贝数，v25为第六透镜250的阿贝数，v28为第七透镜280的阿贝数，v29 为第八透镜290的阿贝数。
[0090]
该倒置显微物镜满足以下条件式：
[0091]
0.08＜t1/t2＜0.21，
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0.37＜t11/t1＜0.95，
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0.05＜t21/t2＜0.66，
[0092]
0.01＜t22/t2＜0.58，
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0.03＜t23/t2＜0.61，
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0.03＜t24/t2＜0.60，
[0093]
0.01＜t25/t2＜0.54，
ꢀꢀꢀ
0.05＜t28/t2＜0.66，
ꢀꢀꢀ
0.04＜t29/t2＜0.65，
[0094]
其中，t1为第一透镜组在光轴上的长度，t2为第二透镜组在光轴上的长度，t11为第一透镜110在光轴上的厚度，t21为第二透镜210在光轴上的厚度，t22为第三透镜220在光轴上的厚度，t23为第四透镜230在光轴上的厚度，t24为第五透镜240在光轴上的厚度，t25为第六透镜250在光轴上的厚度，t28第七透镜在光轴上的厚度，t29第八透镜在光轴上的厚度。
[0095]
在本发明中，根据需要可以在第二透镜组中设置相板镜片(一)260 和相板镜片(二)270，也可以不设置，相板镜片(一)260和相板镜片(二) 270设置于第四透镜230和第七透镜280之间。
[0096]
为了进一步详尽发明的技术内容，以下将列举四个实施例对物镜光学系统进行详述。
[0097]
实施例一
[0098]
如图1所示，倒置显微物镜从物侧至像侧沿一光轴依次包括物面300、载玻片310、第一透镜组及第二透镜组。
[0099]
第一透镜组包括具有正屈光力的第一透镜110，第二透镜组具有正屈光力，其依次
包括具有正屈光力的第二透镜210、具有负屈光力的第三透镜220、具有正屈光力的第四透镜230、具有正屈光力的第五透镜240、具有负屈光力的第六透镜250、相板镜片(一)260、相板镜片(二)270、具有正屈光力的第七透镜280及具有负屈光力的第八透镜290。
[0100]
其中，第一透镜210的物侧面为承接面，其放入第一透镜座410中；第二透镜210的像侧面与第三透镜220的物侧面相胶合，第三透镜220的像侧面与第四透镜230的物侧面相胶合，第二透镜210和第三透镜220、第四透镜 230胶合后，以第四透镜230的像侧面为承接面放入第二透镜座420，通过第一透镜座410与第二透镜座420的配合，保证第一透镜110与第二透镜210 在光轴上的间隔；第五透镜240的像侧面与第六透镜250的物侧面相胶合，第五透镜240和第六透镜250胶合后以第五透镜240的物侧面为承接面放入第三透镜座430，通过第二透镜座420与第三透镜座430的配合，保证了第四透镜230与第五透镜240在光轴上的间隔；相板镜片(一)260的像侧面与相板镜片(二)270的物侧面相胶合，相板镜片(一)260、相板镜片(二)270 胶合后，以相板镜片(二)270的像侧面为承接面放入相板玻璃胶合镜座440，通过第三透镜座430与相板玻璃胶合镜座440的配合，保证了第六透镜250 与第一相板玻璃280在光轴上的间隔；第七透镜280的像侧面与第八透镜290 的物侧面相胶合，第七透镜280、第八透镜290胶合后，以第七透镜280的像侧面为承接面放入第四透镜座450，通过相板玻璃胶合镜座440和第四透镜座 450的配合，保证了第二相板玻璃290与第七透镜280在光轴上的间隔。
[0101]
该实施例的倒置物镜光学系统中：视场数为25mm，放大倍率β为40x， c-e之间的焦点位置偏差限定的纵向色差是焦深的1.03倍，g-e之间的焦点位置偏差限定的纵向色差是焦深的0.74倍，其中c是656.27nm，g是435.84nm， e是546.07nm。焦深为λ/na2其中λ是波长，na是数值孔径。
[0102]
第一透镜110的焦距f11为10.38，折射率n11为1.95，阿贝数v11为 21.0，厚度t11为4.53。
[0103]
第二透镜210的焦距f21为11.68，折射率n21为1.50，阿贝数v21为 81.6，厚度t21为3.79。
[0104]
第三透镜220的焦距f22为-6.11，折射率n22为1.67，阿贝数v22为 32.2，厚度t22为1.00。
[0105]
第四透镜230的焦距f23为9.05，折射率n23为1.80，阿贝数v23为46.5，厚度t23为4.09。
[0106]
第五透镜240的焦距f24为14.98，折射率n24为1.50，阿贝数v24为 81.6，厚度t24为3.79。
[0107]
第六透镜250的焦距f25为-11.75，折射率n25为1.92，阿贝数v25为18.9，厚度t25为1.42。
[0108]
相板镜片(一)260的焦距f26为无限，折射率n26为1.52，阿贝数v26 为64.2，厚度t26为0.70。
[0109]
相板镜片(二)270的焦距f27为无限，折射率n27为1.52，阿贝数v27 为64.2，厚度t27为0.70。
[0110]
第七透镜280的焦距f28为9.18，折射率n28为1.95，阿贝数v28为17.9，厚度t28为5.00。
[0111]
第八透镜290的焦距f29为-5.27，折射率n29为1.84，阿贝数v29为 25.2，厚度t29为5.00。
[0112]
该物镜光学新系统的其他光学参数如表1-1所示。
[0113]
表1-1
[0114]
ꢀꢀ
曲率半径厚度/间隔折射率阿贝数焦距物面 无限0.001.00载玻片第一面无限1.101.5259.5无限 第二面无限2.72
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第一透镜第一面-8.604.531.9521.010.38 第二面-5.7940.50
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第二透镜第一面-105.9083.791.5081.611.68 第二面-5.5860.01 第三透镜第一面-5.5861.001.6732.2-6.11第二面17.1790.01
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第四透镜第一面17.1794.091.8046.59.05 第二面11.3830.67
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第五透镜第一面20.7463.791.5081.614.98 第二面-10.9550.01
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第六透镜第一面-10.9551.421.9218.9-11.75 第二面-5447.4110.56
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相板玻璃(一)第一面无限0.701.5264.2无限 第二面无限0.01
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相板玻璃(二)第一面无限0.701.5264.2无限 第二面无限10.05
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第七透镜第一面13.8485.001.9517.949.18 第二面-19.8670.01
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第八透镜第一面-19.8675.001.8425.2-5.27 第二面6.478
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[0115]
由上述可知，该实施例的倒置物镜光学系统中，f是该倒置物镜光学系统的焦点距离，即f为4.53；na该物镜光学系统的物方数值孔径，即na为0.55； d0为从载玻片到所述倒置物镜光学系统最靠近物体的透镜面的光轴上的距离，即d0为2.72，那么|f/na/d0|为3.03。使得其能够保证具备大的放大倍率、大数值孔径、高分辨率性能、大视场数的特点。
[0116]
第一透镜组的焦距为第一透镜110焦距，即f1等于f11为10.38，第二透镜组的焦距为第二透镜210至第八透镜290的组合焦距，即f2为10.85，整个光学系统的焦距f为4.53，那么|f/f1|为0.44，|f/f2|为0.29，|f2/f1| 为1.53，f21/f2为0.74，f22/f2为-0.39，f23/f2为0.57，f24/f2为0.95， f25/f2为-0.74，f28/f2为0.58，f29/f2为-0.33。焦距数值范围内的物镜光学系统具有较大的正屈光力，使具备该倒置物镜大数值孔径，同时，也使得可以更好的控制畸变和场曲。
[0117]
在实施例一中，第一透镜组1的厚度，即t1为5.03mm，第二透镜组2的厚度t2为
36.81mm，t1/t2为0.14，t11/t1为0.90，t21/t2为0.10，t22/t2 为0.03，t23/t2为0.11，t24/t2为0.10，t25/t2为0.04，t28/t2为0.14， t29/t2为0.14。
[0118]
图2至图5为实施例一之倒置物镜光学系统的各个像差图和mtf性能图，其呈现的各个像差，表现了分辨率能力，当像差比较小时可以观察到质量较佳的影像，具体地：
[0119]
图2为本发明实施例一的倒置物镜光学系统的球差图，图2中，横坐标为球差量，单位为mm，纵坐标为像高，单位为mm，实线表示d线，虚线表示 c线，单点划线表示f线，双点划线表示g线，如图2所示，该倒置物镜光学系统的球差控制在
±
0.005mm以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0120]
图3为本发明实施例一的倒置物镜光学系统的场曲图，图3中，横坐标为物面移动量，单位mm，纵坐标为像高，单位为mm，实线表示相对于各波长的光线的弧矢，虚线表示相对于各个波长的子午，从场曲的分布可以看出，该倒置物镜光学系统的场曲控制在
±
0.005mm以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0121]
图4为本发明实施例一的倒置物镜光学系统的畸变图，图4中，横坐标为畸变量，单位％，纵坐标为像高，单位为mm，从畸变的分布可以看出，该倒置物镜光学系统的畸变控制在
±
2％以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0122]
图5为本发明实施例一的倒置物镜光学系统的mtf(调制传递函数)图，图5中，横坐标为空间频率，单位为cycles/mm，纵坐标为调制即mtf，如图 5所示，实线表示该倒置物镜光学系统中心像面的调制(mtf)，虚线表示衍射极限。
[0123]
实施例二
[0124]
如图6所示，本实施例中的倒置物镜光学系统的结构与实施例一相似，同样包括了第一透镜组、第二透镜组，其中第一透镜组包括第一透镜110，第二透镜组包括第二透镜210、第三透镜220、第四透镜230、第五透镜240、第六透镜250、第七透镜280、第八透镜290，不同的是没有放置第一相板玻璃280和第二相板玻璃290，且各个透镜的光学参数与实施例一存在些许不同。
[0125]
具体地，在该实施例二的倒置物镜光学系统中，视场数为25mm，放大倍率β为40x，c-e之间的焦点位置偏差限定的纵向色差是焦深的1.13倍，g-e 之间的焦点位置偏差限定的纵向色差是焦深的0.71倍，其中c是656.27nm， g是435.84nm，e是546.07nm。焦深为λ/na2，其中λ是波长、na是数值孔径。
[0126]
第一透镜110的焦距f11为12.05，折射率n11为1.92，阿贝数v11为 20.9，厚度t11为3.89。
[0127]
第二透镜210的焦距f21为11.39，折射率n21为1.50，阿贝数v21为 81.6，厚度t21为3.89。
[0128]
第三透镜220的焦距f22为-7.22，折射率n22为1.62，阿贝数v22为 36.3，厚度t22为1.00。
[0129]
第四透镜230的焦距f23为10.46，折射率n23为1.76，阿贝数v23为 50.8，厚度t23为3.91。
[0130]
第五透镜240的焦距f24为15.21，折射率n24为1.50，阿贝数v24为81.6，厚度t24为3.78。
[0131]
第六透镜250的焦距f25为-12.06，折射率n25为1.95，阿贝数v25为 17.9，厚度t25
为1.00。
[0132]
第七透镜280的焦距f28为8.89，折射率n28为1.95，阿贝数v28为17.9，厚度t28为4.93。
[0133]
第八透镜290的焦距f29为-5.19，折射率n29为1.85，阿贝数v29为 23.8，厚度t29为4.64。
[0134]
该倒置物镜光学系统的其他光学参数如表2-1所示。
[0135]
表2-1
[0136]
ꢀꢀ
曲率半径厚度/间隔折射率阿贝数焦距物面 无限0.001.00 载玻片第一面无限1.101.5259.5无限第二面无限2.83第一透镜第一面-6.723.891.9220.912.05第二面-5.3830.50第二透镜第一面-3828.9863.891.5081.611.39第二面-5.6720.01第三透镜第一面-5.6721.001.6236.3-7.22第二面23.4560.01第四透镜第一面23.4563.911.7650.810.46第二面-11.2440.50第五透镜第一面19.2423.781.5081.615.21 第二面-11.6940.01第六透镜第一面-11.6941.001.9517.9-12.06第二面1020.89913.99 第七透镜第一面13.8484.931.9517.948.89 第二面-18.2830.01
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第八透镜第一面-18.2834.641.8523.8-5.19 第二面6.541
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[0137]
由上述可知，该实施例的物镜光学系统中，f是该倒置物镜光学系统的焦点距离，即f为4.52，na该物镜光学系统的物方数值孔径，即na为0.55， d0为从载玻片到所述倒置物镜光学系统最靠近物体的透镜面的光轴上的距离，即d0为2.83，那么f/na/d0为2.90。使得其能够保证具备大的放大倍率、大数值孔径、高分辨率性能、大视场数的特点。
[0138]
第一透镜组的焦距为第一透镜110焦距，即f1等于f11为12.05，第二透镜组的焦距为第二透镜210至第八透镜290的组合焦距，即f2为12.69，整个光学系统的焦距f为4.52，那么|f/f1|为0.38，|f/f2|为0.36，|f2/f1| 为1.05，f21/f2为0.95，f22/f2为-0.60，f23/f2为0.87，f24/f2为1.20， f25/f2为-0.95，f28/f2为0.70，f29/f2为-0.41。焦距数值范围内的物镜光学系统具有较大的正屈光力，使具备该倒置物镜大数值孔径，同时，也使得可以更好的控制畸变和场曲。
[0139]
该实施例二中，第一透镜组的厚度，即t1为4.39mm，第二透镜组2的厚度t2为37.68mm，t1/t2为0.10，t11/t1为0.89，t21/t2为0.10，t22/t2 为0.03，t23/t2为0.10，t24/
t2为0.10，t25/t2为0.03，t28/t2为0.13， t29/t2为0.12。
[0140]
图7至图10为实施例二之倒置物镜光学系统的各个像差图和mtf性能图，其呈现的各个像差，表现了分辨率能力，当像差比较小时可以观察到质量较佳的影像，具体地：
[0141]
图7为本发明实施例二的倒置物镜光学系统的球差图，图7中，横坐标为球差量，单位为mm，纵坐标为像高，单位为mm，如图7所示，实线表示d 线，虚线表示c线，单点划线表示f线，双点划线表示g线，该倒置物镜光学系统的球差控制在
±
0.005mm以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0142]
图8为本发明实施例二的倒置物镜光学系统的场曲图，图8中，横坐标为物面移动量，单位mm，纵坐标为像高，单位为mm，,实线表示相对于各波长的光线的弧矢，虚线表示相对于各个波长的子午，从场曲的分布可以看出，该倒置物镜光学系统的场曲控制在
±
0.005mm以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0143]
图9为本发明实施例二的倒置物镜光学系统的畸变图，图9中，横坐标为畸变量，单位％，纵坐标为像高，单位为mm，从畸变的分布可以看出，该倒置物镜光学系统的畸变控制在
±
2％以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0144]
图10为本发明实施例二的倒置物镜光学系统的mtf(调制传递函数)图，图10中，横坐标为空间频率，单位为cycles/mm，纵坐标为调制即mtf，如图10所示，实线表示该倒置物镜光学系统中心像面的调制(mtf)，虚线表示衍射极限。
[0145]
实施例三
[0146]
如图11所示，本实施例中的倒置物镜光学系统的结构与实施例一相似，同样包括了第一透镜组、第二透镜组，其中第一透镜组包括第一透镜110，第二透镜组2包括第二透镜210、第三透镜220、第四透镜230、第一相板玻璃 280、第二相板玻璃290、第五透镜240、第六透镜250、第七透镜280、第八透镜290，与实施例一不同的是，实施例三拥有更大的放大倍率β，na为0.65，第一相板玻璃280、第二相板玻璃290放置的位置发生变化，且各个透镜的光学参数与实施例一存在些许不同。
[0147]
具体地，在该实施例三的倒置物镜光学系统中，视场数为25mm，放大倍率β为60x，c-e之间的焦点位置偏差限定的纵向色差是焦深的1.14倍，g-e 之间的焦点位置偏差限定的纵向色差是焦深的0.77倍，其中c是656.27nm， g是435.84nm，e是546.07nm。焦深为λ/na2，其中λ是波长、na是数值孔径。
[0148]
第一透镜110的焦距f11为10.98，折射率n11为1.95，阿贝数v11为 17.9，厚度t11为3.35。
[0149]
第二透镜210的焦距f21为8.15，折射率n21为1.81，阿贝数v21为42.8，厚度t21为6.00。
[0150]
第三透镜220的焦距f22为-5.18，折射率n22为1.92，阿贝数v22为 20.9，厚度t22为2.56。
[0151]
第四透镜230的焦距f23为8.94，折射率n23为1.72，阿贝数v23为55.0，厚度t23为3.58。
[0152]
第一相板玻璃260的焦距f26为无限，折射率n26为1.52，阿贝数v26 为64.2，厚度t26为0.70。
[0153]
第二相板玻璃270的焦距f27为无限，折射率n27为1.52，阿贝数v27 为64.2，厚度
t27为0.70。
[0154]
第五透镜240的焦距f24为10.51，折射率n24为1.50，阿贝数v24为 81.6，厚度t24为3.58。
[0155]
第六透镜250的焦距f25为-9.10，折射率n25为1.95，阿贝数v25为 17.9，厚度t25为1.00。
[0156]
第七透镜280的焦距f28为6.81，折射率n28为1.95，阿贝数v28为17.9，厚度t28为6.00。
[0157]
第八透镜290的焦距f29为-3.85，折射率n29为1.83，阿贝数v29为 38.4，厚度t29为5.18。
[0158]
该倒置物镜光学系统的其他光学参数如表3-1所示。
[0159]
表3-1
[0160]
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曲率半径厚度/间隔折射率阿贝数焦距物面 无限0.001.00
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载玻片第一面无限1.101.5259.5无限 第二面无限2.79
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第一透镜第一面-6.913.351.9517.910.98 第二面-5.1610.50
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第二透镜第一面12.2746.001.8142.88.15 第二面-11.3530.01
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第三透镜第一面-11.3532.561.9220.9-5.18 第二面9.3230.01
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第四透镜第一面9.3233.581.7255.08.94 第二面-17.7370.50
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相板玻璃(一)第一面无限0.701.5264.2无限 第二面无限0.01
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相板玻璃(二)第一面无限0.701.5264.2无限 第二面无限0.50 第五透镜第一面19.183.581.5081.610.51第二面-6.760.01第六透镜第一面-6.761.001.9517.9-9.10第二面-32.277.91
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第七透镜第一面19.4376.001.9517.96.81 第二面-8.3460.01
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第八透镜第一面-8.3465.181.8338.4-3.85 第二面6.645
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[0161]
由上述可知，该实施例的物镜光学系统中，f是该倒置物镜光学系统的焦点距离，即f为3.00，na该物镜光学系统的物方数值孔径，即na为0.65， d0为从载玻片到所述倒置物镜光学系统最靠近物体的透镜面的光轴上的距离，即d0为2.79，那么|f/na/d0|为1.66。使得其能够保证具备大的放大倍率、大数值孔径、高分辨率性能、大视场数的特点。
[0162]
第一透镜组的焦距为第一透镜110焦距，即f1等于f11为10.98，第二透镜组的焦距为第二透镜210至第八透镜290的组合焦距，即f2为8.28，整个光学系统的焦距f为3.00，那么|f/f1|为0.27，|f/f2|为0.36，|f2/f1| 为0.75，f21/f2为0.74，f22/f2为-0.47，f23/f2为0.81，f24/f2为1.27， f25/f2为-1.10，f28/f2为0.82，f29/f2为-0.47。焦距数值范围内的物镜光学系统具有较大的正屈光力，使具备该倒置物镜大数值孔径，同时，也使得可以更好的控制畸变和场曲。
[0163]
该实施例三中，第一透镜组的厚度，即t1为3.85mm，第二透镜组的厚度 t2为38.26mm，t1/t2为0.10，t11/t1为0.87，t21/t2为0.16，t22/t2为 0.07，t23/t2为0.09，t24/t2为0.09，t25/t2为0.03，t28/t2为0.16， t29/t2为0.14。
[0164]
图12至图15为实施例三之倒置物镜光学系统的各个像差图和mtf性能图，其呈现的各个像差，表现了分辨率能力，当像差比较小时可以观察到质量较佳的影像，具体地：
[0165]
图12为本发明实施例三的倒置物镜光学系统的球差图，图12中，横坐标为球差量，单位为mm，纵坐标为像高，单位为mm，如图7所示，实线表示 d线，虚线表示c线，单点划线表示f线，双点划线表示g线，该倒置物镜光学系统的球差控制在
±
0.005mm以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0166]
图13为本发明实施例三的倒置物镜光学系统的场曲图，图13中，横坐标为物面移动量，单位mm，纵坐标为像高，单位为mm，实线表示相对于各波长的光线的弧矢，虚线表示相对于各个波长的子午。从场曲的分布可以看出，该倒置物镜光学系统的场曲控制在
±
0.005mm以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0167]
图14为本发明实施例三的倒置物镜光学系统的畸变图，图14中，横坐标为畸变量，单位％，纵坐标为像高，单位为mm。从畸变的分布可以看出，该倒置物镜光学系统的畸变控制在
±
2％以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0168]
图15为本发明实施例三的倒置物镜光学系统的mtf(调制传递函数)图，图15中，横坐标为空间频率，单位为cycles/mm，纵坐标为调制即mtf，如图15所示，实线表示该倒置物镜光学系统中心像面的调制(mtf)，虚线表示衍射极限。
[0169]
实施例四
[0170]
如图16所示，本实施例四中的倒置物镜光学系统的结构与实施例三相似，同样包括了第一透镜组、第二透镜组，其中第一透镜组包括第一透镜110，第二透镜组包括第二透镜210、第三透镜220、第四透镜230、第五透镜240、第六透镜250、第七透镜260、第八透镜270，与实施例三不同的是没有放置第一相板玻璃260和第二相板玻璃260，且各个透镜的光学参数与实施例三存在些许不同。
[0171]
具体地，在该实施例四的倒置物镜光学系统中，视场数为25mm，放大倍率β为60x，c-e之间的焦点位置偏差限定的纵向色差是焦深的1.21倍，g-e 之间的焦点位置偏差限定的纵向色差是焦深的0.84倍，其中c是656.27nm， g是435.84nm，e是546.07nm。焦深为λ/na2，其中λ是波长、na是数值孔径。
[0172]
第一透镜110的焦距f11为11.59，折射率n11为1.95，阿贝数v11为 17.9，厚度t11为3.35。
[0173]
第二透镜210的焦距f21为8.78，折射率n21为1.81，阿贝数v21为44.8，厚度t21为6.00。
[0174]
第三透镜220的焦距f22为-5.61，折射率n22为1.92，阿贝数v22为20.9，厚度t22为3.04。
[0175]
第四透镜230的焦距f23为8.96，折射率n23为1.73，阿贝数v23为54.7，厚度t23为3.61。
[0176]
第五透镜240的焦距f24为10.63，折射率n24为1.50，阿贝数v24为 81.6，厚度t24为3.66。
[0177]
第六透镜250的焦距f25为-8.99，折射率n25为1.95，阿贝数v25为 17.9，厚度t25为1.00。
[0178]
第七透镜260的焦距f28为7.15，折射率n28为1.95，阿贝数v28为17.9，厚度t28为6.00。
[0179]
第八透镜270的焦距f29为-3.97，折射率n29为1.82，阿贝数v29为 40.5，厚度t29为5.60。
[0180]
该倒置物镜光学系统的其他光学参数如表4-1所示。
[0181]
表4-1
[0182]
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曲率半径厚度/间隔折射率阿贝数焦距物面 无限0.001.00
ꢀꢀ
载玻片第一面无限1.101.5259.5无限第二面无限2.84
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第一透镜第一面-6.483.351.9517.911.59 第二面-5.1290.50
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第二透镜第一面12.2236.001.8144.88.78 第二面-13.3350.01
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第三透镜第一面-13.3353.041.9220.9-5.61第二面9.5780.01 第四透镜第一面9.5783.611.7354.78.96第二面-17.5231.00第五透镜第一面19.433.661.5081.610.63第二面-6.830.01第六透镜第一面-6.831.001.9517.9-8.99 第二面-35.318.26
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第七透镜第一面20.9366.001.9517.97.15 第二面-8.7620.01
ꢀꢀꢀ
第八透镜第一面-8.7625.601.8240.5-3.97 第二面6.674
ꢀꢀꢀ
[0183]
由上述可知，该实施例的物镜光学系统中，f是该倒置物镜光学系统的焦点距离，即f为3.00，na该物镜光学系统的物方数值孔径，即na为0.65， d0为从载玻片到所述倒置物镜光学系统最靠近物体的透镜面的光轴上的距离，即d0为2.84，那么|f/na/d0|为1.62。使得其能够保证具备大的放大倍率、大数值孔径、高分辨率性能、大视场数的特点。
[0184]
第一透镜组的焦距为第一透镜110焦距，即f1等于f11为11.59，第二透镜组的焦距
为第二透镜210至第八透镜270的组合焦距，即f2为8.05，整个光学系统的焦距f为3.00，那么|f/f1|为0.26，|f/f2|为0.37，|f2/f1| 为0.69，f21/f2为0.76，f22/f2为-0.48，f23/f2为0.77，f24/f2为1.32， f25/f2为-1.12，f28/f2为0.89，f29/f2为-0.49。焦距数值范围内的物镜光学系统具有较大的正屈光力，使具备该倒置物镜大数值孔径，同时，也使得可以更好的控制畸变和场曲。
[0185]
该实施例四中，第一透镜组的厚度，即t1为3.85mm，第二透镜组2的厚度t2为38.21mm，t1/t2为0.10，t11/t1为0.87，t21/t2为0.16，t22/t2 为0.08，t23/t2为0.09，t24/t2为0.10，t25/t2为0.03，t28/t2为0.16， t29/t2为0.15。
[0186]
图17至图20为实施例四之倒置物镜光学系统的各个像差图和mtf性能图，其呈现的各个像差，表现了分辨率能力，当像差比较小时可以观察到质量较佳的影像，具体地：
[0187]
图17为本发明实施例四的倒置物镜光学系统的球差图，图17中，横坐标为球差量，单位为mm，纵坐标为像高，单位为mm，如图17所示，实线表示d线，虚线表示c线，单点划线表示f线，双点划线表示g线，该倒置物镜光学系统的球差控制在
±
0.005mm以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0188]
图18为本发明实施例四的倒置物镜光学系统的场曲图，图18中，横坐标为物面移动量，单位mm，纵坐标为像高，单位为mm，实线表示相对于各波长的光线的弧矢，虚线表示相对于各个波长的子午。从场曲的分布可以看出，该倒置物镜光学系统的场曲控制在
±
0.005mm以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0189]
图19为本发明实施例四的倒置物镜光学系统的畸变图，图19中，横坐标为畸变量，单位％，纵坐标为像高，单位为mm。从畸变的分布可以看出，该倒置物镜光学系统的畸变控制在
±
2％以内，使得倒置物镜光学系统的中心分辨率最佳。
[0190]
图20为本发明实施例四的倒置物镜光学系统的mtf(调制传递函数)图，图20中，横坐标为空间频率，单位为cycles/mm，纵坐标为调制即mtf，如图15所示，实线表示该倒置物镜光学系统中心像面的调制(mtf)，虚线表示衍射极限。
[0191]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。