[發明專利]一種小型化光學顯微鏡的直筒式組合設計方法

有效

• 申請號: 202110530311.9
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113219651B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 熊暉;吳淑貞
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B21/06;G02B21/08
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 李鵬

本發明公開了一種小型化光學顯微鏡的直筒式組合設計方法，確定顯微鏡的光路結構，計算物鏡的物方焦距以及光學筒長，確定最小系統放大倍數，確定縮小比例，根據縮小比例縮小光學筒長，計算縮小后的共軛距離，加入像差校正透鏡組，在光學仿真軟件中仿真調整，使得物體成像能被清晰分辨，將物鏡和目鏡與不同長度的鏡筒進行直筒式組合連接，設計小型化顯微鏡系統的輔助照明系統。本發明顯微鏡體積小，便于攜帶，成像質量優良，可得到不同放大倍率的小型化系統。另外還設計了配套的輔助照明系統，可以引入外部光源為被觀測樣品提供照明，同時起到支撐作用，可以幫助調節和固定顯微鏡的位置，獲得清晰成像。

技術領域

本發明屬于光學技術領域，具體涉及一種小型化光學顯微鏡的直筒式組合設計方法。

背景技術

在20世紀之前，人類僅用肉眼或者手持放大鏡來觀察世界上的物體，無法看到微小物質，直到人類發明了顯微鏡這一光學儀器之后，才開始對微觀世界有了新的認識。顯微鏡是一種由一個或幾個透鏡的組合構成的光學儀器，它打開了人類視野的新大門，也讓人類看到了一個全新的世界。從人們第一次看到微小的物質，到如今顯微鏡在醫療器械、生物研究、物質科學等方面發揮出巨大作用，顯微鏡不言而喻是人類認識微觀世界的重要工具，也是研究人員從事科學研究所需要的一種不可或缺的儀器。

由于傳統顯微鏡的體積較大，大多數都是放置在實驗室的儀器臺上使用，對使用環境有一定要求，使得顯微鏡的應用受到限制。隨著技術的發展，顯微鏡的成像質量在不斷提升，但很多新型的高分辨率顯微鏡的體積更加龐大，人們進行野外工作時，就會出現不便攜帶、不便放置以及不便操作等問題。為了適應不同環境的使用需求，需要對傳統顯微鏡進行改造設計，縮減顯微鏡的尺寸和重量，這對提高顯微鏡的易用性具有重大意義。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明提供一種小型化光學顯微鏡的直筒式組合設計方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種小型化光學顯微鏡的直筒式組合設計方法，包括以下步驟：

步驟1、確定顯微鏡的光路結構，顯微鏡的光路結構包括一個目鏡和一個物鏡；

步驟2、計算物鏡的物方焦距f_o以及光學筒長Δ；

步驟3、根據人眼分辨角和物鏡的數值孔徑，確定最小系統放大倍數；

步驟4、根據最小系統放大倍數和基礎系統放大倍數，確定縮小比例，系統基礎放大倍數為物鏡放大倍率和目鏡放大倍率的乘積，縮小比例為最小系統放大倍數除以基礎系統放大倍數；

步驟5、根據縮小比例縮小光學筒長Δ，計算縮小后的共軛距離L為L＝Δ+2f_o+X_F，其中，X_F＝f_of_o'/Δ，f_o'為物鏡的像方焦距，f_o為物鏡的物方焦距，物鏡的像方焦距f_o'的數值等于物鏡的物方焦距f_o的數值；

步驟6、在物鏡后表面和目鏡前表面之間加入像差校正透鏡組，進行像差校正；

步驟7、在光學仿真軟件中搭建按照縮小后的光學筒長Δ、縮小后的共軛距離L搭建目鏡、像差校正透鏡組、以及物鏡，調整像差校正透鏡組的各個透鏡鏡面的曲率半徑和像差校正透鏡組的的各個透鏡的厚度，使得物體成像能被清晰分辨；

步驟8、改變最小系統放大倍數，重復第4和第7步操作，得到不同系統放大倍數下的小型化顯微鏡系統的光路結構。

一種小型化光學顯微鏡的直筒式組合設計方法，還包括以下步驟：

步驟9、將物鏡和目鏡與不同長度的鏡筒進行直筒式組合連接，即可得到多種不同放大倍率的小型化顯微鏡系統。