[發明專利]一種大視場高分辨的熒光顯微鏡物鏡

有效

• 申請號: 201910063663.0
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109633883B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 沈亦兵;白劍;胡靜;王政;松尾
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B21/02
• 分類號: G02B21/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種大視場高分辨的熒光顯微鏡物鏡，包括從物面向像面依次布置的載玻片S、二向色鏡D、發射濾光片E；載玻片S和二向色鏡D之間的位置、二向色鏡D和發射濾光片E之間的位置、發射濾光片E之后的位置中的至少一個位置上放置有透鏡或鏡組；所得到的熒光顯微鏡物鏡的放大倍率10?35倍，數值孔徑0.3?0.5，波長可見光范圍480nm?680nm，物方視場直徑4mm?10mm，物方分辨率0.4μm?2μm。熒光顯微鏡物鏡的MTF值在工作波段全視場范圍內接近衍射極限，相對畸變在工作波段全視場范圍內小于0.3％，相比于同等視場的傳統物鏡具有更高的成像分辨率和更小的相對畸變。

技術領域

本發明屬于光學領域，尤其涉及一種大視場高分辨的熒光顯微鏡物鏡。

背景技術

為了檢查生物對象和組織結構而采用具有大數值孔徑的顯微鏡物鏡，以分辨細微的結構。但目前已有的顯微鏡(傳統光學顯微鏡、電子顯微鏡、共聚焦顯微鏡乃至近年最先進的雙光子顯微鏡)、攝像和照相機以及活體成像設備難以實現高分辨率下的寬視場成像。為獲取高分辨率下的寬視場成像，必然需要增大成像光學系統的口徑。但由于透鏡軸外像差的影響，多鏡片成像過程中邊緣與中心放大率不匹配，導致寬視場邊緣畸變大。現在物鏡在大視場和高分辨率指標上存在內在的制約，不能同時獲得優化，無法滿足生命科學的研究需要，亟待改進與突破。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供了一種大視場高分辨的熒光顯微鏡物鏡。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種大視場高分辨的熒光顯微鏡物鏡，包括從物面向像面依次布置的載玻片S、二向色鏡D、發射濾光片E；載玻片S和二向色鏡D之間的位置、二向色鏡D和發射濾光片E之間的位置、發射濾光片E之后的位置中的至少一個位置上放置有透鏡或鏡組；所得到的熒光顯微鏡物鏡的放大倍率10-35倍，數值孔徑0.3-0.5，波長可見光范圍480nm-680nm，物方視場直徑4mm-10mm，物方分辨率0.4μm-2μm。

進一步的，熒光顯微鏡物鏡包括從物面向像面依次布置的載玻片S、介質W、準直鏡組G1、反遠距鏡組G2、二向色鏡D、發射濾光片E、消色差鏡組G3、類高斯鏡組G4。

進一步的，所述準直鏡組G1包括沿光軸方向依次布置的第一平凸透鏡L1、第一凸凹透鏡L2、第一凹凸透鏡L3、第二平凸透鏡L4。

進一步的，所述反遠距鏡組G2包括沿光軸方向依次布置的第一雙凹透鏡L5、第一雙凸透鏡L6、第二雙凸透鏡L7、第二凸凹透鏡L8。

進一步的，所述消色差鏡組G3包括沿光軸方向依次布置的第三雙凸透鏡L9、第三凸凹透鏡L10。

進一步的，所述類高斯鏡組包括沿光軸方向依次布置的第四凸凹透鏡L11、第二雙凹透鏡L12、第五凸凹透鏡L13、第二凹凸透鏡L14、第三凹凸透鏡L15，熒光顯微鏡物鏡采用由高斯鏡組變形的類高斯鏡組G4來縮短物像共軛距。

進一步的，所述二向色鏡入射端和發射濾光片出射端的主光線嚴格平行，且二向色鏡入射端和發射濾光片出射端的鏡組保留像差來補償兩平板產生的像差。

進一步的，熒光顯微鏡物鏡的像面為曲面。

進一步的，熒光顯微鏡物鏡兼顧物方遠心和像方遠心。

進一步的，熒光顯微鏡物鏡初始結構采用以顯微物鏡結構為主兼顧光刻物鏡結構特征的形式。

本發明的有益效果如下：通過計算機輔助光學設計和優化，合理選擇鏡組的數量和結構，各透鏡均為球面面型，共軸放置，便于加工和裝調，透鏡材料均為普通商用玻璃，降低了光學系統材料采購難度和制造成本。熒光顯微鏡物鏡的MTF值在工作波段全視場范圍內接近衍射極限，相對畸變在工作波段全視場范圍內小于0.3％，相比于同等視場的傳統物鏡具有更高的成像分辨率和更小的相對畸變。

附圖說明