[發(fā)明專利]用于聚焦激光束的消色差消像散變形投影物鏡

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780044891.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110036327B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟磊;M·W·文斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 相干公司
• 主分類號(hào): G02B9/16
• 分類號(hào): G02B9/16;G02B13/00;G02B27/09;G01N15/14;A61B18/20;G02B13/08
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33239
• 代理人: 鄭洪成

在流式細(xì)胞儀中，物鏡(20)將具有四個(gè)不同波長(zhǎng)的輸入激光束聚焦到共同平面(P)中。物鏡(20)包括三個(gè)單透鏡(CL1,CL2,FFL)，兩個(gè)第一單透鏡(CL1,CL2)成形為圓柱形并且減小輸入激光束的尺寸，第三單透鏡(FFL)是球形的以將減小尺寸的激光束聚焦到共同平面(P)中。

優(yōu)先權(quán)

本申請(qǐng)要求于2016年7月18日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序號(hào)62/363,532和2017年7月11日提交的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?5/646,688的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及投影透鏡。本發(fā)明特別涉及用于將具有不同波長(zhǎng)的兩個(gè)或更多個(gè)激光束聚焦到共同的橢圓焦點(diǎn)中的變形投影透鏡。

背景技術(shù)

流式細(xì)胞術(shù)的基本原理是細(xì)胞在流體流中通過(guò)聚焦激光束，從而可以對(duì)細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，識(shí)別，計(jì)數(shù)和分選。細(xì)胞成分被熒光標(biāo)記，然后被激光束激發(fā)，以發(fā)射不同波長(zhǎng)的光。然后可以測(cè)量熒光以確定樣品中存在的細(xì)胞的量和類型。當(dāng)它們通過(guò)流體流時(shí)，可以分析每秒多達(dá)數(shù)千個(gè)顆粒。

在流體通過(guò)聚焦光束的點(diǎn)處，在流體流周圍小心地放置幾個(gè)檢測(cè)器。懸浮顆粒或細(xì)胞的尺寸可以在0.2微米(μm)至150μm的范圍內(nèi)，穿過(guò)聚焦光束并散射輻射。熒光標(biāo)記的細(xì)胞成分也被聚焦的激光束激發(fā)，并以比激光束更長(zhǎng)的波長(zhǎng)發(fā)射光(熒光)。然后由檢測(cè)器檢測(cè)熒光。檢測(cè)器測(cè)量散射光和熒光的組合。然后使用特殊軟件，通過(guò)與流式細(xì)胞儀連接的計(jì)算機(jī)來(lái)分析測(cè)量數(shù)據(jù)。

通常認(rèn)為，上述流式細(xì)胞術(shù)過(guò)程對(duì)于包括在激光束中的更多光波長(zhǎng)更靈活且更準(zhǔn)確。在實(shí)踐中，這是通過(guò)沿著共同路徑組合來(lái)自不同激光器的分量光束以提供聚焦到流體流中的組合光束來(lái)實(shí)現(xiàn)的。二極管激光器模塊通常用于提供分量光束。商業(yè)上可獲得的二極管激光器模塊可以在近紫外(UV)到近紅外(NIR)的范圍內(nèi)提供選定基波波長(zhǎng)的激光輻射。

越來(lái)越多的波長(zhǎng)和波長(zhǎng)范圍在用于將組合激光束聚焦到流體流中的光學(xué)物鏡的設(shè)計(jì)和構(gòu)造中提出了重大問(wèn)題。通常認(rèn)為，為了在公共位置(焦平面)聚焦兩個(gè)顯著不同的波長(zhǎng)，聚焦物鏡必須包括至少兩個(gè)具有不同的，例如高和低光譜色散的透鏡元件。布置成將兩個(gè)不同波長(zhǎng)(紅色和藍(lán)色)聚焦在共同焦平面中的物鏡通常被稱為消色差物鏡。

如果要將三個(gè)顯著不同的波長(zhǎng)(例如，紅色、綠色和藍(lán)色波長(zhǎng))聚焦在共同位置，則聚焦物鏡必須包括具有不同光譜色散的至少三個(gè)透鏡元件。布置成將三個(gè)顯著不同的波長(zhǎng)(紅色、綠色和藍(lán)色)聚焦在共同焦平面中的物鏡通常被稱為復(fù)消色差物鏡。

在消色差或復(fù)消色差物鏡中，不同光譜色散的單個(gè)(單態(tài))透鏡元件可能需要以透鏡設(shè)計(jì)領(lǐng)域的從業(yè)者稱為“雙重透鏡”或“三重透鏡”的形式“粘合”在一起。這可能會(huì)造成在流式細(xì)胞儀中包含UV波長(zhǎng)的問(wèn)題，因?yàn)楣鈱W(xué)膠合劑(粘合劑)可能會(huì)被UV輻射降解。

基于傳統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)智慧，可以預(yù)期，隨著流式細(xì)胞儀中包括更多的激光輻射波長(zhǎng)，例如四個(gè)或更多波長(zhǎng)，將波長(zhǎng)聚焦到流體流中所需的物鏡將更復(fù)雜和昂貴。這可能導(dǎo)致聚焦物鏡的成本和復(fù)雜性決定了在流式細(xì)胞儀中可以使用多少激光輻射波長(zhǎng)的實(shí)際上限。

需要一種簡(jiǎn)單的聚焦物鏡，能夠?qū)⑺膫€(gè)或更多個(gè)激光輻射波長(zhǎng)聚焦在共同的焦平面中，但是其中所需的不同光學(xué)材料(玻璃)的數(shù)量小于物鏡要在共同的焦平面上聚焦的不同波長(zhǎng)的數(shù)量。優(yōu)選地，聚焦物鏡不應(yīng)包括任何膠合的雙重或三重元件。

發(fā)明概述