顯微鏡光學變焦系統技術方案

本發明專利技術公開了一種顯微鏡光學變焦系統，涉及光學系統技術領域，包括有從物方到像方的順序依次排列的具有正光焦度的前組元，具有正光焦度的變倍組元，具有負光焦度的補償組元和具有正光焦度的后組元組成的系統；當變倍組元沿像方到物方的方向移動，然后再沿物方到像方的方向移動；補償組元固定沿物方到像方的方向移動，而前組元和后組元在整個系統中固定不動，所述系統的倍率則可從最低值-0.4倍達到最高值-3.2倍，變焦比達到了中等值(8:1)。本發明專利技術提供了一種簡單可靠的光學結構，且光學性能優異，可以解決現有的光學變焦鏡頭為獲得這種變焦比(8:1)而采用很復雜的光學結構，并且光學系統性能不是很理想的問題。

【技術實現步驟摘要】
顯微鏡光學變焦系統
本專利技術涉及光學系統
，尤其是一種光學鏡頭的焦距可以在一定范圍內連續變化，從而實現倍率的連續改變的光學變焦系統。
技術介紹
變焦距光學鏡頭的焦距可以在一定范圍內連續變化，從而實現倍率的連續改變。變焦距光學系統從原理方案上來說有兩種:一為光學補償；另為機械補償，或稱為絕對補償。光學系統中的每個透鏡組，一經設計與加工之后其焦距就是固定不變的，要改變整個系統的焦距，只能改變各個透鏡組之間的距離。幾個運動透鏡組固連在一起作同方向的移動，達到在變焦的同時能減少像面的移動，這種系統叫做光學補償系統。各個運動透鏡組元按不同的運動規律作較復雜的移動，達到完全防止像面移動，這種系統叫做機械補償系統。光學補償是不能達到完全防止像面移動的，而機械補償則可以通過精確控制兩個運動組元的移動軌跡來達到像完全不移動，本專利技術屬于機械補償系統。它是專門為CCD視頻系統而設計的連續變焦光學系統。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種顯微鏡光學變焦系統，它可以解決現有光學系統為達到中等變倍比(8:1)而采用很復雜的光學結構，而且成像質量不是很理想的問題。為了解決上述問題，本專利技術采用的技術方案是:這種顯微鏡光學變焦系統，包括有有從物方到像方的順序依次排列的具有正光焦度的前組元，具有正光焦度的變倍組元，具有負光焦度的補償組元和具有正光焦度的后組元組成的系統； 前組元為一個具有正光焦度的膠合組，由第一負透鏡與第一正透鏡膠合而成；第一負透鏡采用平凹結構形式，平面朝向物方，凹面為膠合面；第一正透鏡為雙凸結構形式，球面半徑較小的面為膠合面；前組作為一個整體是一個平凸結構形式，符合物或像處于無限遠時的正透鏡最小球差的結構形式； 變倍組元由第五正透鏡組成，采用平凸結構形式，它的凸面朝向來自物方的平行光束，平面則向像方，它也符合物方無限遠時球差最小的透鏡結構形式； 補償組元為一個具有負光焦度的膠合組，由第二負透鏡與第二正透鏡膠合而成；第二負透鏡為雙凹透鏡，半徑較大的凹面朝向物方，半徑較小的凹面為膠合面；第二正透鏡)為彎月結構形式，凸面為膠合面，凹面朝向像方； 后組元具有正的光焦度，它由第三正透鏡，第四正透鏡及第三負透鏡組成；第三正透鏡為雙凸結構形式，半徑較大的凸面朝向物方，半徑較小的凸面朝向像方；第四正透鏡為雙凸結構形式，半徑較小的凸面朝向物方，半徑較大的凸面朝向像方；第三負透鏡為雙凹結構形式，半徑較小的凹面朝向物方，半徑較大的凹面朝向像方； 前組元的焦距為fGl，它的值滿足以下條件:115〈 fGl〈125 ;變倍組元的焦距為fG2，它滿足下述條件:0.6〈 fG2/ fGl〈0.7;補償組元的焦距為fG3，它的值滿足下述條件:-15.8〈fG3<-14.3 ;后組元的焦距為fG4，它的值滿足以下條件:33.8〈 fG4<35.8 ;當變倍組元沿像方到物方的方向移動，然后再沿物方到像方的方向移動；補償組元固定沿物方到像方的方向移動，而前組元和后組元在整個系統中固定不動，所述系統的倍率則可從最低值-0.4倍達到最高值-3.2倍。由于采用了上述技術方案，本專利技術與現有技術相比具有如下有益效果: 1、本專利技術具有光學結構簡單，中等的變焦比(8:1)，成像質量卓越的特點。2、本專利技術當變倍組元沿像方到物方的方向移動，然后再沿物方到像方的方向移動；補償組元固定沿物方到像方的方向移動，而前組元和后組元在整個系統中固定不動，所述系統的倍率可從最低值-0.4倍達到最高值-3.2倍。3、本專利技術在變焦過程中，所有倍率的像方視場邊緣具有很高的漸暈系數，嚴格保證了整個像面亮度的均勻性，很好地滿足了 CXD成像的要求。4、本專利技術的各個光學元件工藝性良好，易于加工，各元件的精度能得到很好的保證；所采用的玻璃材料均為常規材料，物理、化學性能穩定，確保系統能長時間保持優異的成像質量。【附圖說明】圖1是本專利技術的光學系統示意圖。圖2為-0.4倍的光學傳遞函數圖。圖3為-0.4倍的像曲及畸變圖。圖4為-0.4倍的漸暈曲線圖。圖5為-2倍的光學傳遞函數圖。圖6為-2倍的像曲及畸變圖。圖7為-2倍的漸暈曲線圖。圖8為-3.2倍的光學傳遞函數圖。圖9為-3.2倍的像曲及畸變圖。圖10為-3.2倍的漸暈曲線圖。【具體實施方式】下面結合附圖實施例對本專利技術作進一步詳述: 圖1的顯微鏡光學變焦系統，從物方到像方的順序來看，整個系統由四部分組成:具有正光焦度的前組元G1，具有正光焦度的變倍組元G2，具有負光焦度的補償組元G3，具有正光焦度的后組元G4。系統的倍率從最低值-0.4倍變到最高值-3.2倍的整個過程中，變倍組元G2先沿像方到物方的方向移動，然后再沿物方到像方的方向移動；補償組元G3固定沿物方到像方的方向移動，而前組Gl元和后組元G4在整個系統中是固定不動的。來自物體的光線經前組元Gl后通常會形成一個有限遠共軛距的像，但在本系統中它的像成在無限遠處，也就是說物體與前組元Gl的物方焦平面重合。對于變倍組元G2來說，它的物距為無限遠，無論變倍組元G2運動到系統中的哪個位置，它的放大率恒為零，它對整個變焦系統的倍率變化是沒有貢獻的。因此系統的倍率變化完全由補償組元G3來承擔，補償組G3元運動開始位置的倍率與運動結束位置倍率的比值等于整個系統的變倍比。前組元Gl為一個具有正光焦度的膠合組，由第一負透鏡Lll與第一正透鏡L12膠合而成；第一負透鏡Lll采用平凹結構形式，平面I朝向物方，凹面2為膠合面；第一正透鏡L12為雙凸結構形式，球面半徑較小的面為膠合面，另一凸面3朝向物方；前組元Gl作為一個整體來看是一個平凸結構形式，符合物或像處于無限遠時的正透鏡最小球差的結構形式。變倍組元G2由第五正透鏡組成，采用平凸結構形式，它的凸面4朝向來自物方的平行光束，平面5則向像方，它也符合物方無限遠時球差最小的透鏡結構形式。補償組元G3為一個具有負光焦度的膠合組，由第二負透鏡L31與第二正透鏡L32膠合而成；第二負透鏡L31為雙凹透鏡，半徑較大的凹面6朝向物方，半徑較小的凹面7為膠合面；第二正透鏡L32為彎月結構形式，凸面為膠合面，凹面8朝向像方。后組元G4具有正的光焦度，它由第三正透鏡L41、第四正透鏡L42及第三負透鏡L43組成；第三正透鏡L41為雙凸結構形式，半徑較大的凸面9朝向物方，半徑較小的凸面10朝向像方；第四正透鏡L42為雙凸結構形式，半徑較小的凸面11朝向物方，半徑較大的凸面12朝向像方；第三負透鏡L43為雙凹結構形式，半徑較小的凹面13朝向物方，半徑較大的凹面14朝向像方。前組元Gl的焦距為fGl，它的值滿足以下條件:115〈 fGl〈125，它是由系統的工作距離要求來決定的；變倍組元G2的焦距為fG2，則它滿足下述條件:0.6〈 fG2/ fGl〈0.7，它是從前組元Gl和變倍組元G2組成的子系統在整個系統中所承擔的倍率來考慮，另外還要考慮到在變焦過程中保證變倍組元G2不會與前組元Gl以及補償組元G3碰撞。補償組元G3的焦距為fG3，它的值滿足下述條件:-15.8〈 fG3〈_14.3，當焦距fG3的取值大于-14.3時，光束經補償組元G3后會強烈發散，導致它在后組元G4的入射高度會劇增，從而給低倍時像差的校正帶來很大的困難；當焦距f本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種顯微鏡光學變焦系統，其特征在于：包括有從物方到像方的順序依次排列的具有正光焦度的前組元（G1），具有正光焦度的變倍組元（G2），具有負光焦度的補償組元（G3）和具有正光焦度的后組元（G4）組成的系統；前組元（G1）為一個具有正光焦度的膠合組，由第一負透鏡（L11）與第一正透鏡（L12）膠合而成；第一負透鏡（L11）采用平凹結構形式，平面朝向物方，凹面為膠合面；第一正透鏡（L12）為雙凸結構形式，球面半徑較小的面為膠合面；前組（G1）作為一個整體是一個平凸結構形式，符合物或像處于無限遠時的正透鏡最小球差的結構形式；變倍組元（G2）由第五正透鏡組成，采用平凸結構形式，它的凸面朝向來自物方的平行光束，平面則向像方，它也符合物方無限遠時球差最小的透鏡結構形式；補償組元（G3）為一個具有負光焦度的膠合組，由第二負透鏡（L31）與第二正透鏡（L32）膠合而成；第二負透鏡（L31）為雙凹透鏡，半徑較大的凹面朝向物方，半徑較小的凹面為膠合面；第二正透鏡（L32）為彎月結構形式，凸面為膠合面，凹面朝向像方；后組元（G4）具有正的光焦度，它由第三正透鏡（L41），第四正透鏡（L42）及第三負透鏡（L43）組成；第三正透鏡（L41）為雙凸結構形式，半徑較大的凸面朝向物方，半徑較小的凸面朝向像方；第四正透鏡（L42）為雙凸結構形式，半徑較小的凸面朝向物方，半徑較大的凸面朝向像方；第三負透鏡（L43）為雙凹結構形式，半徑較小的凹面朝向物方，半徑較大的凹面朝向像方；前組元（G1）的焦距為fG1，它的值滿足以下條件：115...

【技術特征摘要】
1.一種顯微鏡光學變焦系統，其特征在于:包括有從物方到像方的順序依次排列的具有正光焦度的前組元(G1)，具有正光焦度的變倍組元(G2)，具有負光焦度的補償組元(G3)和具有正光焦度的后組元(G4)組成的系統； 前組元(Gl)為一個具有正光焦度的膠合組，由第一負透鏡(Lll)與第一正透鏡(L12)膠合而成；第一負透鏡(Lll)采用平凹結構形式，平面朝向物方，凹面為膠合面；第一正透鏡(L12)為雙凸結構形式，球面半徑較小的面為膠合面；前組(Gl)作為一個整體是一個平凸結構形式，符合物或像處于無限遠時的正透鏡最小球差的結構形式； 變倍組元(G2)由第五正透鏡組成，采用平凸結構形式，它的凸面朝向來自物方的平行光束，平面則向像方，它也符合物方無限遠時球差最小的透鏡結構形式； 補償組元(G3)為一個具有負光焦度的膠合組，由第二負透鏡(L31)與第二正透鏡(L32)膠合而成；第二負透鏡(L31)為雙凹透鏡，半徑較大的凹面朝向物方，半徑較小的凹面為膠合面；第二正透鏡(L32)為彎月結構形式，凸面為膠合面，凹面朝向像方； ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳群，
申請(專利權)人：梧州奧卡光學儀器有限公司，
類型：發明
國別省市：