[實用新型]寬譜段大數值孔徑超高通量的顯微物鏡光學系統

有效

• 申請號: 201920583994.2
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN210072183U
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 張新;王超;曲賀盟;管海軍;史廣維
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所;長春長光智歐科技有限公司
• 主分類號: G02B21/02
• 分類號: G02B21/02;G02B17/08;G02B21/33;G02B1/00
• 代理公司: 44316 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 曹衛良

寬譜段大數值孔徑超高通量的顯微物鏡光學系統，光學系統從物平面到像平面沿其光軸方向依次包括第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組，共二十片透鏡；第一透鏡組為折反射透鏡組，通過兩次折疊光路將物平面發射出的光線成像到一次像面，第一透鏡組具有正光焦度；第二透鏡組、第三透鏡組將穿過一次像面的光線成像到二次像面，第二透鏡組、第三透鏡組均具有負光焦度；第四透鏡組將穿過二次像面的光線成像到像平面。本申請光學系統結構尺寸較小，同時成像譜段寬，視場角大。

技術領域

本發明涉及一種顯微物鏡光學系統，更具體的，涉及一種寬譜段大數值孔徑超高通量的顯微物鏡光學系統。

背景技術

基因測序設備作為納米、生物和信息三大科技的交匯點，集中體現了人們采用最先進的科學技術來探索生命信息，成為當今經濟持續發展、國家安全穩定的重要保證。基因測序是一個新興行業，處于快速發展階段。其中關鍵技術超高通量顯微物鏡成為限制基因測序儀國產化的瓶頸技術(測序通量是指基因測序設備在一定時間內獲得的數據輸出量，是評價測序技術先進與否的重要指標之一，更高的測序通量也意味著測序成本的降低)，超高通量基因測序儀中所需顯微物鏡在平面空間尺度和空間分辨率方面均提出了較高要求，這就需要顯微物鏡需要在具備大視場的同時兼顧高分辨。而在光學系統的設計中寬場和高分辨是此消彼長的，寬則不精，精則不寬是目前超高通量顯微物鏡的遇到的最大難點。

物鏡作為高通量基因測序儀的核心光學元件，是實現高通量乃至超高通量基因測序的關鍵，同時，目前生物醫學領域熱門的高通量基因測序、腦神經元檢測、癌細胞發展監測等研究方向，均對寬視場、高分辨的光學系統有著迫切需求。

當前國際上可以查詢到多個與本專利結構形式相近的浸液式大數值孔徑基因測序鏡頭：專利US20080247036，具體見圖1。此光學鏡頭只有7片透鏡，采用BK7和Caf2兩種透鏡材料校正色差，在可見光480nm-660nm譜段范圍內成像，系統數值孔徑為1.2，但成像視場只有0.25mm。

專利US7180658，具體見圖2。此專利光學鏡頭含有14片透鏡，采用熔石英和calcium fluoride兩種材料，在紫外波段297nm-313nm譜段范圍內成像，系統數值孔徑約為0.9，成像視場只有0.28mm；系統出瞳在系統內部，后接筒鏡尺寸較大導致整個系統結構尺寸較大。

現有技術的最大缺點就是光學系統整體長度過長，同時采用多種光學材料校正系統色差，不僅設計難度較大，而且在量產階段多種材料難以控制一致性；同時當前物鏡成像譜段窄，成像視場角小。

發明內容

本發明旨在克服現有技術存在的缺陷，提供一種寬譜段大數值孔徑超高通量的顯微物鏡光學系統，所述光學系統從物平面到像平面沿其光軸方向依次包括第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組，共二十片透鏡；

所述第一透鏡組為折反射透鏡組，通過兩次折疊光路將物平面發射出的光線成像到一次像面，所述第一透鏡組具有正光焦度；

所述第二透鏡組、第三透鏡組將穿過一次像面的光線成像到二次像面，所述第二透鏡組、第三透鏡組均具有負光焦度；

所述第四透鏡組將穿過二次像面的光線成像到像平面。

進一步的，所述第一透鏡組包括三片透鏡，從物平面到像平面沿光軸方向依次為凸向像平面的第一平凸正透鏡、第一彎月負透鏡、第二彎月負透鏡。

進一步的，所述第二透鏡組包括四片透鏡，從物平面到像平面沿光軸方向依次為第一彎月正透鏡、凸向像平面的第二平凸正透鏡、第二彎月正透鏡、第三彎月正透鏡。

進一步的，所述第三透鏡組包括五片透鏡，從物平面到像平面沿光軸方向依次為第一雙凸正透鏡、第三彎月負透鏡、第二雙凸正透鏡、凸向物平面的第三平凸正透鏡、第四彎月負透鏡。