CN104808332B - 一种高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统 - Google Patents
一种高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，其特征在于：从显微物镜到像面(12)依次设有第一透镜(1)、物面(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、光阑(6)、第五透镜(7)、第六透镜(8)、第七透镜(9)、第八透镜(10)以及滤光片(11)，该高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统匹配目前常用的显微物镜，利用感光芯片成像输出到显示屏上，且能够自动对焦，改善了现有技术观察不方便、成像不清晰、操作不便捷等缺点。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统。
【背景技术】
目前显微镜系统普遍存在这样的缺点：系统普遍只能用眼睛对着显微目镜去观察，不能用感光芯片成像输出到显示屏上，观察非常不方便，分辨率低，不能自动对焦等等，目前市场上还没有镜头能够同时克服上述缺点，只有少数镜头，在牺牲其它方面的情况下改善某个方面，比如为了实现利用感光芯片成像输出到显示屏上，只能用显微物镜成像观察，减小了显微镜的放大倍率，降低了系统的分辨率，使得成像不清晰，为了实现高放大倍率，就得增加系统的体积，不能自动对焦，操作非常不便捷等，远远不能满足显微镜系统要求的高放大率、观察方便，操作便捷等，目前市场上还没有克服以上全部缺点的显微目镜。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，该高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统匹配目前常用的显微物镜，利用感光芯片成像输出到显示屏上，且能够自动对焦，改善了现有技术观察不方便、成像不清晰、操作不便捷等缺点。
为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
一种高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，从显微物镜到像面依次设有第一透镜、物面、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及滤光片。
如上所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜构成第一透镜组，所述第一透镜组的光焦度为正，所述第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜构成第二透镜组，所述第二透镜组的光焦度为正。
如上所述第一透镜组相对于所述像面可沿着物象方向向后移动，所述第二透镜组相对于所述像面固定不动。
如上所述第一透镜为正光焦度的弯月形透镜，且透镜的凹面朝向所述像面方向，第二透镜为正光焦度的双凸形透镜，第三透镜为负光焦度的双凹形透镜，第四透镜为正光焦度的弯月形透镜，第五透镜为正光焦度的双凸形透镜，第六透镜为负光焦度的双凹形透镜，第七透镜为正光焦度的双凸形透镜，第八透镜为负光焦度的弯月形透镜，且透镜的凹面朝向所述物面方向。
如上所述物面设在所述第一透镜靠近所述像面的一侧。
如上所述第五透镜和所述第六透镜通过光学胶水粘合在一起。
如上所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜均为球面透镜。
如上所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜材质均为光学玻璃。
本发明的有益效果是：
1、目前市场上大部分显微镜系统都只能用眼睛对着显微目镜进行观察，本发明显微目镜直接连接感光芯片，利用感光芯片成像输出到显示屏上，方便观察。
2、目前市场上常见的显微镜系统不能自动对焦，使用时首先调节显微目镜，使眼睛能够看清楚分划板，然后再慢慢的调整显微物镜的升降旋钮，直到被观察物体在分划板上成像清晰，眼睛才能观察到，操作繁琐，且缓慢，本发明只需要调整显微物镜，且不需要调整到显微物镜在分划板上成清晰的像，即使成像在分划板以外的一定范围内，目镜都能通过自动对焦功能，使得被观察物体的像清晰的呈现在显示屏上，操作非常便捷。
3、目前市场上大部分电子显微镜为了实现方便观察，只使用显微物镜成像，大大降低了显微镜的放大倍率及成像清晰度，本发明在显微物镜成像的基础上，再利用显微目镜成像，不降低显微镜的放大倍率，画面整体清晰。
4、本发明的分辨率高、利用感光芯片成像并输出到显示屏上，方便观察；另外，当物距发生变化时，能够自动对焦清晰，操作便捷等，其主要应用于显微镜系统，运用前景广，市场潜力巨大。
【附图说明】
图1为本发明的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
如图1所示，一种高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，从显微物镜到像面12依次设有第一透镜1、物面2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5、光阑6、第五透镜7、第六透镜8、第七透镜9、第八透镜10以及滤光片11，本发明显微目镜直接连接感光芯片，利用感光芯片成像输出到显示屏上，方便观察，本发明只需要调整显微物镜，且不需要调整到显微物镜在分划板上成清晰的像，即使成像在分划板以外的一定范围内，目镜都能通过自动对焦功能，使得被观察物体的像清晰的呈现在显示屏上，操作非常便捷，本发明在显微物镜成像的基础上，再利用显微目镜成像，不降低显微镜的放大倍率，画面整体清晰，本发明的分辨率高、利用感光芯片成像并输出到显示屏上，方便观察；另外，当物距发生变化时，能够自动对焦清晰，操作便捷等，其主要应用于显微镜系统，运用前景广，市场潜力巨大。
如图1所示，在本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5构成第一透镜组101，所述第一透镜组101的光焦度为正，所述第五透镜7、第六透镜8、第七透镜9、第八透镜10构成第二透镜组102，所述第二透镜组102的光焦度为正。
如图1所示，在本实施例中，所述第一透镜组101相对于所述像面12可沿着物象方向向后移动，所述第二透镜组102相对于所述像面12固定不动。
如图1所示，在本实施例中，所述第一透镜1为正光焦度的弯月形透镜，且透镜的凹面朝向像面方向，第二透镜3为正光焦度的双凸形透镜，第三透镜4为负光焦度的双凹形透镜，第四透镜5为正光焦度的弯月形透镜，第五透镜7为正光焦度的双凸形透镜，第六透镜8为负光焦度的双凹形透镜，第七透镜9为正光焦度的双凸形透镜，第八透镜10为负光焦度的弯月形透镜，且透镜的凹面朝向物面2方向。
如图1所示，在本实施例中，所述物面2设在所述第一透镜1靠近所述像面12的一侧。
如图1所示，在本实施例中，所述第五透镜7和所述第六透镜8通过光学胶水粘合在一起。
如图1所示，在本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5、第五透镜7、第六透镜8、第七透镜9、第八透镜10均为球面透镜。
如图1所示，在本实施例中，所述第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5、第五透镜7、第六透镜8、第七透镜9、第八透镜10材质均为光学玻璃。
所述第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5为第一透镜组；第五透镜7、第六透镜8、第七透镜9、第八透镜10为第二透镜组。
为了实现利用感光芯片成像输出到显示屏上，设计时采用两组正光焦度的透镜组组合在一起，保证整个系统的光焦度为正，使得系统能够成实像，第一透镜采用光焦度为正的弯月形透镜，起到场镜的作用，采用物距为负即物面在第一透镜的后面，且第一透镜距离其后面的透镜较远，使得被观察物体经过显微物镜后光线能够全部进入显微目镜，保证被观察物体能够完整的呈现在显示屏上，同时，整个系统没有设置渐晕，显示屏周边的像和中心的像不会出现明显的亮度差异。
为了实现自动对焦，设计采用第一透镜组相对于感光芯片可沿物像方向前后移动，第二透镜组相对于感光芯片固定不动，物面也随着第一透镜组同步移动，对于整个显微系统，显微物镜的像为显微目镜的物，即当显微物镜的像和显微目镜的物重合时，显微镜系统就能够成清晰的像，当被观察物体与显微物镜的距离发生变化时，显微物镜所成的像也会有相应的变化，不再和显微目镜的物面重合，显微目镜的第一透镜组在马达的带动下就会沿着物像方向前后移动，同时显微目镜的物面也会同步移动，直到物象重合，实现自动对焦，设计时第一透镜组留有较大的移动量，保证能够与显微物镜的像重合，另外，整个显微目镜系统只有一个移动组，只需要一个马达即可实现自动对焦，结构简单，操作便捷。
为了实现高分辨率，设计采用第二透镜组固定、第一透镜组移动，第一透镜采用光焦度为正的弯月形透镜，凹面朝向像面，很好的矫正了光线的走势，使得光线能够全部进入后面的系统，第一透镜组全部采用单透镜，且正透镜和负透镜配合使用，能够矫正球差、彗差、色差等，第二透镜组采用胶合透镜和单透镜配合使用，胶合面弯向光阑，不仅使第一辅助光线有很好的走向，而且还能够矫正球差、色差、正弦差等，单透镜正负搭配，很好的校正了场曲。整个系统采用单透镜和胶合透镜配合使用，很好的平衡了整个系统的像差，提高系统的分辨率，最后，系统没有设置渐晕，像面中心和边缘有同样高分辨率的同时，周边和中心不会出现明显的亮度差异，使得整个画面明亮清晰。
本发明设计时采用宽光谱，且设计的理论解像力远高于理论需要值，保证了图像锐利度和色彩还原性。
下面举一实际设计案例：
| 面编号 | 类型 | 半径R | 厚度 | 材料 | 半口径 |
| OBJ | 标准 | INF | -6.71 | 12.5 | |
| 1 | 标准 | 17.269 | 1.85 | H-ZLAF55A | 10.7 |
| 2 | 标准 | 23.544 | 33.26 | 10.3 | |
| 3 | 标准 | 23.183 | 1.52 | H-ZF52A | 4.8 |
| 4 | 标准 | -118.256 | 3.10 | 4.5 | |
| 5 | 标准 | -10.593 | 6.41 | H-LAK52 | 3.7 |
| 6 | 标准 | 55.264 | 0.52 | 3.2 | |
| 7 | 标准 | 52.145 | 6.61 | H-ZF12 | 3.3 |
| 8 | 标准 | 12.703 | 0.40 | 3.4 | |
| STO | 标准 | INF | 0.05 | 2.8 | |
| 10 | 标准 | 9.035 | 5.33 | H-ZK3 | 3.4 |
| 11 | 标准 | -5.871 | 0.72 | H-ZF52A | 3.2 |
| 12 | 标准 | 9.254 | 0.32 | 3.1 | |
| 13 | 标准 | 9.074 | 6.52 | H-LAK61 | 3.1 |
| 14 | 标准 | -12.339 | 2.66 | 3.0 | |
| 15 | 标准 | -5.297 | 0.50 | H-ZF7LA | 2.8 |
| 16 | 标准 | INF | 0.20 | 3.2 | |
| 17 | 标准 | INF | 0.85 | H-K9L | 3.2 |
| 18 | 标准 | INF | 7.21 | 3.3 | |
| IMA | 标准 | INF | 4.2 |
第一透镜组包括第一透镜1、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5，第二透镜组包括第五透镜7、第六透镜8、第七透镜9、第八透镜10，第一透镜组与第二透镜组之间对焦移动范围：第一透镜组～第二透镜组之间的间隔：0.50～20.50mm。
Claims (7)
1.一种高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，其特征在于：从显微物镜到像面(12)依次设有第一透镜(1)、物面(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、光阑(6)、第五透镜(7)、第六透镜(8)、第七透镜(9)、第八透镜(10)以及滤光片(11)，所述第一透镜(1)为正光焦度的弯月形透镜，且透镜的凹面朝向所述像面(12)方向，第二透镜(3)为正光焦度的双凸形透镜，第三透镜(4)为负光焦度的双凹形透镜，第四透镜(5)为正光焦度的弯月形透镜，第五透镜(7)为正光焦度的双凸形透镜，第六透镜(8)为负光焦度的双凹形透镜，第七透镜(9)为正光焦度的双凸形透镜，第八透镜(10)为负光焦度的弯月形透镜，且透镜的凹面朝向所述物面(2)方向。
2.根据权利要求1所述的高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)构成第一透镜组(101)，所述第一透镜组(101)的光焦度为正，所述第五透镜(7)、第六透镜(8)、第七透镜(9)、第八透镜(10)构成第二透镜组(102)，所述第二透镜组(102)的光焦度为正。
3.根据权利要求2所述的高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，其特征在于：所述第一透镜组(101)相对于所述像面(12)可沿着物象方向向后移动，所述第二透镜组(102)相对于所述像面(12)固定不动。
4.根据权利要求1所述的高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，其特征在于：所述物面(2)设在所述第一透镜(1)靠近所述像面(12)的一侧。
5.根据权利要求4所述的高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，其特征在于：所述第五透镜(7)和所述第六透镜(8)通过光学胶水粘合在一起。
6.根据权利要求5所述的高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(7)、第六透镜(8)、第七透镜(9)、第八透镜(10)均为球面透镜。
7.根据权利要求6所述的高分辨率、自动对焦电子显微目镜系统，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(3)、第三透镜(4)、第四透镜(5)、第五透镜(7)、第六透镜(8)、第七透镜(9)、第八透镜(10)材质均为光学玻璃。
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