连续变倍数码摄录显微物镜制造技术

本实用新型专利技术涉及光学镜头装置，特别是一种适用于需要直接用显示屏对景物适时放大观测和摄录场合的连续变倍数码摄录显微物镜，其特征在于连续变倍，包括依次设置的十三片透镜，其中透镜（１）和透镜（２）构成接物透镜组，透镜（３）至透镜（１３）构成共轭距为∞的变焦距透镜组，变焦距透镜组包括由透镜（３）至透镜（５）构成的前固定组、由透镜（６）至透镜（８）构成的变倍组、由透镜（９）和透镜（１０）构成的后固定组以及由透镜（１１）至透镜（１３）构成的补偿组；变焦过程中（按变焦距透镜组的短焦焦距归一化后），变焦距透镜组的前三组元构成近似无焦系统，其中要求：４．７＜Ｄ↓［１］＋Ｄ↓［２］＜４．９；４．３＜Ｄ↓［３］＋ｌ′＜４．６，ｆ′↓［补］＞２．７；１．５５＜ｆ′↓［变倍］＜１．７；ｎ↓［９］＞１．６９，ｖ↓［９］＞５３；３．６＜Ｒ↓［７］＜６．４，ｌ′↓［７］－ｄ↓［７］≤±０．１；３＜Ｒ↓［２２］＜３．２。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学镜头装置，特别是一种连续变倍数码摄录显微物镜，适用于教学、 科研、检测、实物展示、野外作业等需要直接用显示屏对景物适时放大观测和摄录场合。
技术介绍
由于数码摄录技术的迅速发展和摄录器件性价比的不断提高，推动了人们希望摆脱目镜 直接用显示屏观察显微放大的像并根据需要把想要的景物像适时的摄录下来的设想。从目前 来看，通过显示屏上获得放大景物图像的办法大致有两种方案 一是，用单一物镜把景物的像直接成像在摄像器件上(CCD或CMOS器件)，通过电光转换显示在屏上，这一方案由于 焦距单一，适用范围小。二是，在显微镜目镜部分加装转接镜，使经物镜放大的景物像成像 在摄像器件上，然后通过电光转换显示在显示屏上，这一方案比较复杂，体积也大。此外， 为了能方便捕捉目标和看清景物的细节，大致可通过两种方法实现 一是，通过改变显微镜转换器上不同的齐焦物镜，用低倍物镜捕捉目标，用更高倍率的另一物镜观察景物的细节， 显然它是间断式的，容易丢失活动的目标。二是，把物镜做成连续变倍的方式，如倍率较低、孔径角很小的体现显微镜。我们发现早期的专利也提供了用于显微放大的物镜(日本专利47 一3678D，它的NA值为0.3;但经计算，在变倍过程中，其像面稳定性差，结构长，视场边 缘的图像质量与中间像比下降很多，变倍比也只有4倍。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变倍比高、NA值在0.35以上， 像面稳定性好、图像优良的适用于高清晰数码摄录装置的连续变倍数码摄录显微物镜。本技术采用的技术方案是这种连续变倍数码摄录显微物镜，其特征在于采用高变倍比连续变倍结构替代固定或间断式多档变档结构，包括依次设置的十三片透镜，其中第一片透镜(1)和第二片透镜(2)构成接物透镜组，第三片透镜(3)至第十三片透镜(13) 构成共轭距为°°的变焦距透镜组，所述变焦距透镜组包括由第三片透镜(3)至第五片透镜(5) 构成的前固定组、由第六片透镜(6)至第八片透镜(8)构成的变倍组、由第九片透镜(9) 和第十片透镜(10)构成的后固定组以及由第十一片透镜(11)至第十三片透镜(13)构成 的补偿组；变焦过程中(按变焦距透镜组的短焦焦距归一化后)，所述变焦距透镜组的前固定 组、变倍组和后固定组构成近似无焦系统，其变倍补偿曲线避开最速变焦选段以降低加工精 度的要求，光学装置必须满足的条件如下 (1) 4.7<G<4.9(2) 4.3<C2<4.6， /'补>2.7(3) 1.55</'变倍<1.7(4) w9 >1.69，v9 >53(5) 3.6<i 7<6.4， /'广c/7S±0,l(6) 3<i 22<3.2所述q、 q为设定值，q为前固定组与变倍组之间的空气间隔值A和变倍组与设于后固 定组前侧光栏的空气间隔值02之和，q为后固定组与补偿组之间的空气间隔值A和补偿组 与像面的间隔值(后截距)/'之和，/、卜为补偿组的合焦距，/'3^为变倍组的合焦距，％和、分别为透镜(9)的折射率和阿贝数，^为透镜(5)前侧球面的曲率半径，/'7为透镜(5) 前侧球面的像距，^为透镜(5)的中心厚度，/ 22为透镜(13)前侧球面的的曲率半径。所述接物透镜组的合焦距为/'e，变焦距透镜组的合焦距为/'，ffl，按照光学设计的习惯， 通常是由工作距离长的一方向工作距离短的一方计算，縮小倍率(M=/'g//'$ffl)的倒数即为显微物镜的放大倍率。本技术的显著特点在于采用大变倍比、大相对孔径的连续变焦显微物镜替代目前 常用的固定焦距显微物镜或在转换器上可变换的多个显微物镜，以实现在显示屏上观察到由 小到大的连续放大的景物图像，防止目标的丢失。该显微物镜采用共轭距为~的变焦距透镜组与简单的双胶合接物透镜组对接的结构形 式，使两部分可以独自进行像差的校正和结构参数的选取，简化了设计；通过使变焦距透镜 组的前三组元在变焦过程中始终构成近似无焦系统，方便了第四组元即补偿组光学参数的优 化选取。此外，为控制不同焦距的孔径，以利于像差的校正和小型化，在变焦距透镜组的不 同位置设置了多个固定孔径光栏，同时通过避开变倍补偿凸轮曲线最速变倍段的变焦方案， 使变焦凸轮的加工精度要求下降，利于成本的降低。以下结合附图及具体实施例对本技术作进一步的详细说明。附图说明图l是本技术实施例的光学结构示意图。 J 图1中，Ri (i=l， 2，……，22， 23)分别为各透镜的球面的曲率半径，d卜d2、 cU、 d5、 d7、 d9、 du、 d12、 d15、 d17、 d19、 d20、 d22分别为透镜(1)至透镜(13)的中心厚度，d3、 ded10、 d14、 d16、 (121分别为各透镜间的空气间隔，/为前截距。 图2是本技术实施例选取的变倍补偿曲线示意图。图3是本技术实施例在縮小倍率M=—l/40 (反向放大40x)， NA=0.355，归一化物 高2n二3.2mm，消色谱线d (F、 C)时的各种像差和不同视场(lco、 0.707"，轴上)的MTF 曲线图。球差的横坐标单位为mm，像散曲线和倍率色差的横坐标单位为微米，MTF曲线的 横坐标单位是线对/mm。 S表示弧矢方向，T表示子午方向。图4是本技术实施例在縮小倍率M-—1/20 (反向放大20x)， NA=0.326，归一化物 高20=3.2!11111，消色谱线d (F、 C)时的各种像差和不同视场(l"、 0.707"，轴上)的MTF 曲线图。球差的横坐标单位为mm，像散曲线和倍率色差的横坐标单位为微米，MTF曲线的 横坐标单位是线对/mm。 S表示弧矢方向，T表示子午方向。图5是本技术实施例在縮小倍率M-—1/5 (反向放大5x)， NA=0.195，归一化物高2 ri=3.2mm，消色谱线d (F、 C)时的各种像差和不同视场(1。、 0.707"，轴上)的MTF 曲线图。球差的横坐标单位为mm，像散曲线和倍率色差的横坐标单位为微米，MTF曲线的 横坐标单位是线对/mm。 S表示弧矢方向，T表示子午方向。具体实施方式本技术的连续变倍数码摄录显微物镜，采用高变倍比连续变倍结构替代固定或间断 式多档变档结构，包括依次设置的十三片透镜，其中第一片透镜(1)和第二片透镜(2)构 成接物透镜组，第三片透镜(3)至第十三片透镜(13)构成共轭距为oo的变焦距透镜组，所 述变焦距透镜组包括由第三片透镜(3)至第五片透镜(5)构成的前固定组、由第六片透镜 (6)至第八片透镜(8)构成的变倍组、由第九片透镜(9)和第十片透镜(10)构成的后固 定组以及由第十一片透镜(11)至第十三片透镜(13)构成的补偿组；变焦过程中(按变焦 距透镜组的短焦焦距归一化后)，所述变焦距透镜组的前固定组、变倍组和后固定组构成近似 无焦系统，其变倍补偿曲线避开最速变焦选段以降低加工精度的要求，光学装置必须满足的 条件如下(1) 4.7《〈4.9(2) 4.3<C2<4.6， /'补>2.7(3) 1.55</'变倍<1.7(4) "9>1.69，v9>5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续变倍数码摄录显微物镜，其特征在于：采用高变倍比连续变倍结构替代固定或间断式多档变档结构，包括依次设置的十三片透镜，其中第一片透镜（１）和第二片透镜（２）构成接物透镜组，第三片透镜（３）至第十三片透镜（１３）构成共轭距为∞的变焦距透镜组，所述变焦距透镜组包括由第三片透镜（３）至第五片透镜（５）构成的前固定组、由第六片透镜（６）至第八片透镜（８）构成的变倍组、由第九片透镜（９）和第十片透镜（１０）构成的后固定组以及由第十一片透镜（１１）至第十三片透镜（１３）构成的补偿组；变焦过程中，所述变焦距透镜组的前固定组、变倍组和后固定组构成近似无焦系统，其变倍补偿曲线避开最速变焦选段以降低加工精度的要求，光学装置必须满足的条件如下：　（１）４．７＜Ｃ↓［１］＜４．９　（２）４．３＜Ｃ↓［２］＜４．６，ｆ′ ↓［补］＞２．７　（３）１．５５＜ｆ′↓［变倍］＜１．７　（４）ｎ↓［９］＞１．６９，ｖ↓［９］＞５３　（５）３．６＜Ｒ↓［７］＜６．４，ｌ′↓［７］－ｄ↓［７］≤±０．１　（６）３＜Ｒ↓［２２］＜３．２　所述 Ｃ↓［１］、Ｃ↓［２］为设定值，Ｃ↓［１］为前固定组与变倍组之间的空气间隔值Ｄ↓［１］和变倍组与设于后固定组前侧光栏的空气间隔值Ｄ↓［２］之和，Ｃ↓［２］为后固定组与补偿组之间的空气间隔值Ｄ↓［３］和补偿组与像面的间隔值ｌ′之和，ｆ′↓［补］为补偿组的合焦距，ｆ′↓［变倍］为变倍组的合焦距，ｎ↓［９］和ｖ↓［９］分别为透镜（９）的折射率和阿贝数，Ｒ↓［７］为透镜（５）前侧球面的曲率半径，ｌ′↓［７］为透镜（５）前侧球面的像距，ｄ↓［７］为透镜（５）的中心厚度，Ｒ↓［２２］为透镜（１３）前侧球面的的曲率半径。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王亦雄，赖爱光，蔡长达，
申请(专利权)人：王亦雄，赖爱光，蔡长达，
类型：实用新型
国别省市：35[中国|福建]