[发明专利]用于视频成像的显微物镜光学系统

说明书

技术领域

本发明属于光学仪器技术领域，特别是一种用于视频成像的显微物镜光学系统，主要适用于电子工业生产线的检验、印刷线路板的检定、印刷电路组件中出现的焊接缺陷(印刷错位、塌边等)的检定、单板PC的检定、真空荧光显示屏VFD的检定、及林科院的植物表皮观察，美容业皮肤检测等等，它将实物的图像放大后显示在显微镜屏幕上，并可拍摄成图片或视频进行再次分析处理。 

背景技术

随着CCD摄像机的兴起，显微镜可以通过其将实时图像转移到电视机或者监视器上，直接观察，同时也可以通过相机拍摄。随着数码产业以及电脑业的发展，显微镜的功能也通过它们得到提升，使其向着更简便更容易操作的方面发展。到了90年代末，半导体行业的发展，晶圆要求显微镜可以带来更加配合的功能，硬件与软件的结合，智能化，人性化，使显微镜在工业上有了更大的发展。视频显微镜和数码显微镜是以电视摄像靶或光电耦合器作为接收元件的显微镜。将放大后的图像导入到电视机或计算机，在显示屏上显示出来进行观察分析。这类显微镜的主要优点是与计算机联用后便于实现检测和信息处理的自动化应用于需要进行大量繁琐的检测工作的场合。 

物镜是显微镜最重要的光学部件，利用光线使被检物体第一次成像，因而直接关系和影响成像的质量以及各项光学技术参数。在物镜的各个技术参数中，物镜分辨细节的能力即分辨率是衡量一台显微镜质量的首要标准，在理论上它受限于系统的衍射分辨率，因此，提高系统的衍射分辨率一直是显微物镜发展的主要方向。 

为了提高显微物镜的衍射分辨率，一般是通过增大系统的数字孔径NA来实现，根据公式NA=nSin(A),可以看出，在空气中NA的理论极限是1，但这样的系统在设计上难度是很大的，目前大的NA可以到0.9，因此，有的系统采用物面浸油方式(油的折射率大于1)来提高系统的NA，但在使用上带来了诸多不便。另外，光学系统的衍射分辨率与使用的光源波长也有十分密切的关系， 使用波长越短，衍射分辨率相应就越高，但短波长的光源在使用上还存在限制，比如，对光学材料的选择余地就比较小。 

现代显微物镜已达到高度完善，其数值孔径已接近极限，视场中心的分辨率与理论值之区别已微乎其微.但继续增大显微物镜视场与提高视场边缘成像质量的可能性仍然存在，这种研究工作，至今仍在进行。与宽光束有关的像差是球差、慧差以及位置色差；与视场有关的像差是像散、场曲、畸变以及倍率色差，因此，针对实际使用的具体情况和要求，匹配好显微系统的各个技术参数以达到最高性能和最高效率的应用有着十分重要的意义。 

发明内容

本发明的目的是为了提供一种一种用于视频成像的显微物镜光学系统，该显微物镜能够在宽波段范围内（360nm~550nm）实现大数值孔径（NA=0.85)、大视场（0.3mm）、长工作距离（0.79mm）、小相对畸变（0.03％）、高放大倍率（50倍）、成像质量达到了衍射极限（波像差小于四分之一波长）的用于视频成像。 

为了描述方便，本发明所述光学系统从成像面（如电视摄像靶或光电耦合器CCD）到显微物镜的观察物面为从左向右的方向。 

为达到本发明的目的，本发明的技术方案是： 

一种用于视频成像的显微物镜光学系统由第一透镜组、第二透镜组、分光棱镜、第三透镜组、第四透镜组、第五透镜组、第六透镜组、第七透镜组、第八透镜组、第九透镜组沿光轴自左向右顺序排列构成，第一透镜组和第二透镜组构成系统的前置物镜组，第三透镜组至第九透镜组构成系统的主物镜组；其特征在于：设第三透镜组的焦距为fU3，第四透镜组的焦距为fU4，主物镜组的焦距为fE2，三者满足下列关系式： 

0.46<|fU3/fU4|<0.68 

6.23<|fU3/fE2|<7.53。 

所述的前置物镜组是由正透镜相对的两个双胶合透镜组构成。 

所述的第三透镜组中的冕玻璃透镜焦距为负，火石玻璃透镜的焦距为正，且冕玻璃在火石玻璃的左边。 

所述的第八透镜组为一个三胶合透镜，结构为“正负正”型，两个正透镜为低色散的冕玻璃，中间的负透镜为火石类玻璃。