[发明专利]显微镜光学变焦系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，尤其是一种光学镜头的焦距可以在一定范围内连续变化，从而实现倍率的连续改变的光学变焦系统。 

背景技术

变焦距光学镜头的焦距可以在一定范围内连续变化，从而实现倍率的连续改变。变焦距光学系统从原理方案上来说有两种：一为光学补偿；另为机械补偿，或称为绝对补偿。光学系统中的每个透镜组，一经设计与加工之后其焦距就是固定不变的，要改变整个系统的焦距，只能改变各个透镜组之间的距离。几个运动透镜组固连在一起作同方向的移动，达到在变焦的同时能减少像面的移动，这种系统叫做光学补偿系统。各个运动透镜组元按不同的运动规律作较复杂的移动，达到完全防止像面移动，这种系统叫做机械补偿系统。光学补偿是不能达到完全防止像面移动的，而机械补偿则可以通过精确控制两个运动组元的移动轨迹来达到像完全不移动，本发明属于机械补偿系统。它是专门为CCD视频系统而设计的连续变焦光学系统。 

发明内容

本发明的目的是提供一种显微镜光学变焦系统，它可以解决现有光学系统为达到中等变倍比(8:1)而采用很复杂的光学结构，而且成像质量不是很理想的问题。 

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：这种显微镜光学变焦系统，包括有有从物方到像方的顺序依次排列的具有正光焦度的前组元，具有正光焦度的变倍组元，具有负光焦度的补偿组元和具有正光焦度的后组元组成的系统； 

前组元为一个具有正光焦度的胶合组，由第一负透镜与第一正透镜胶合而成；第一负透镜采用平凹结构形式，平面朝向物方，凹面为胶合面；第一正透镜为双凸结构形式，球面半径较小的面为胶合面；前组作为一个整体是一个平凸结构形式，符合物或像处于无限远时的正透镜最小球差的结构形式；

变倍组元由第五正透镜组成，采用平凸结构形式，它的凸面朝向来自物方的平行光束，平面则向像方，它也符合物方无限远时球差最小的透镜结构形式；

补偿组元为一个具有负光焦度的胶合组，由第二负透镜与第二正透镜胶合而成；第二负透镜为双凹透镜，半径较大的凹面朝向物方，半径较小的凹面为胶合面；第二正透镜）为弯月结构形式，凸面为胶合面，凹面朝向像方；

后组元具有正的光焦度，它由第三正透镜，第四正透镜及第三负透镜组成；第三正透镜为双凸结构形式，半径较大的凸面朝向物方，半径较小的凸面朝向像方；第四正透镜为双凸结构形式，半径较小的凸面朝向物方，半径较大的凸面朝向像方；第三负透镜为双凹结构形式，半径较小的凹面朝向物方，半径较大的凹面朝向像方；

前组元的焦距为fG1，它的值满足以下条件：115< fG1<125；变倍组元的焦距为fG2，它满足下述条件：0.6< fG2/ fG1<0.7；补偿组元的焦距为fG3，它的值满足下述条件：-15.8< fG3<-14.3；后组元的焦距为fG4，它的值满足以下条件：33.8< fG4<35.8；当变倍组元沿像方到物方的方向移动，然后再沿物方到像方的方向移动；补偿组元固定沿物方到像方的方向移动，而前组元和后组元在整个系统中固定不动，所述系统的倍率则可从最低值-0.4倍达到最高值-3.2倍。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果： 

1、本发明具有光学结构简单，中等的变焦比(8:1)，成像质量卓越的特点。

2、本发明当变倍组元沿像方到物方的方向移动，然后再沿物方到像方的方向移动；补偿组元固定沿物方到像方的方向移动，而前组元和后组元在整个系统中固定不动，所述系统的倍率可从最低值-0.4倍达到最高值-3.2倍。 

3、本发明在变焦过程中，所有倍率的像方视场边缘具有很高的渐晕系数，严格保证了整个像面亮度的均匀性，很好地满足了CCD成像的要求。 

4、本发明的各个光学元件工艺性良好，易于加工，各元件的精度能得到很好的保证；所采用的玻璃材料均为常规材料，物理、化学性能稳定，确保系统能长时间保持优异的成像质量。 

附图说明

图1是本发明的光学系统示意图。 

图2为-0.4倍的光学传递函数图。 

图3为-0.4倍的像曲及畸变图。 

图4为-0.4倍的渐晕曲线图。 

图5为-2倍的光学传递函数图。 

图6为-2倍的像曲及畸变图。 

图7为-2倍的渐晕曲线图。 

图8为-3.2倍的光学传递函数图。 

图9为-3.2倍的像曲及畸变图。