[發明專利]共聚焦顯微鏡的管鏡的光學系統

在審

• 申請號: 202211030020.4
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115308892A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 劉怡;張琥杰;張和君;章智偉
• 申請（專利權）人: 深圳市中圖儀器股份有限公司
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00
• 代理公司: 深圳舍穆專利代理事務所(特殊普通合伙) 44398
• 代理人: 邱爽

本公開描述一種共聚焦顯微鏡的管鏡的光學系統，管鏡在沿著共聚焦顯微鏡的光軸由物側至光源側依次包括具有正光焦度的第一透鏡組、具有負光焦度的第二透鏡組、具有正光焦度的第三透鏡組。本公開結合像差設計理論、光焦度分配合理原則及公差設計理念，對管鏡的光學系統進行參數修改和優化設計，通過合理的光學結構設置，使得共聚焦顯微鏡的照明光路和檢測成像光路可以共用管鏡，物鏡和管鏡之間的平行光光路可擴展其他光路部件，通過采用消像差設計，保證顯微系統在可見光范圍內成像清晰，畫面兩側清晰度均勻對稱，同時優化了各透鏡的排列方式及外形結構，使管鏡的光學系統具有裝配簡單、容差性能好的特點。

技術領域

本公開大體涉及一種智能制造裝備產業，具體涉及一種共聚焦顯微鏡的管鏡的光學系統。

背景技術

隨著近年來顯微技術的不斷發展，共聚焦顯微技術已成為光學顯微領域重要技術之一，其具有高精度、高分辨率、非接觸和獨特的軸向層析掃描成像特點，可輕松實現三維圖像重構，在微納檢測、精密測量和生命科學研究等領域得到了廣泛的應用。但是傳統的共焦顯微鏡具有成像速度慢、視場小的缺點。并行掃描共聚焦顯微技術的出現提高了原有單點共聚焦測量的測量速度。

在共聚焦顯微鏡中，根據功能的不同，通常可以將共聚焦顯微鏡的光學系統分為照明光路和檢測成像光路。照明光路是將光源發出的光經過共聚焦顯微鏡的光學系統照射在被測物品面；檢測成像光路是通過聚焦成像光學系統，將物鏡焦平面處的被測樣品反射回來的光束聚焦成像在探測器上。

在并行掃描共聚焦顯微鏡中，為了提升光學性能，照明光路與檢測成像光路需要共用針孔掃描系統，以提升光學性能，此時需要將管鏡設置于物鏡和分光鏡之間的光路中，也即照明光路與檢測成像光路都會經過管鏡，此時，現有的管鏡無法同時滿足檢測成像光路和照明光路的需求，也即無法滿足并行掃描共聚焦顯微鏡的光路需求的。

發明內容

本公開有鑒于上述現有技術的狀況而完成，其目的在于提供一種共聚焦顯微鏡的管鏡的光學系統，在并行掃描共聚焦顯微系統中，可實現照明光路與檢測成像光路共用管鏡的雙光路需求。

為此，本公開提供一種共聚焦顯微鏡的管鏡的光學系統，所述共聚焦顯微鏡在沿著所述共聚焦顯微鏡的光軸由物側至光源側依次包括物鏡、所述管鏡、轉盤，其特征在于：所述管鏡在沿著所述共聚焦顯微鏡的光軸由物側至光源側依次包括具有正光焦度的第一透鏡組、具有負光焦度的第二透鏡組、具有正光焦度的第三透鏡組；所述第一透鏡組與所述物鏡的像后焦平面在光軸上的間隔設為第一距離；所述第二透鏡組與所述第三透鏡組在光軸上的間隔設為第二距離；所述光源位置與所述轉盤在光軸上的最小的間隔設為第三距離；所述第一距離與所述管鏡的焦距的比值的絕對值在第一預設范圍內；所述第三距離、所述第三透鏡組的焦距和所述第二距離之間滿足以下條件：-L3*F3/(F3-L3)L2，其中L3代表所述第三距離，F3代表所述第三透鏡組的焦距，L2代表所述第二距離；所述第一透鏡組的焦距與所述管鏡的焦距的比值的絕對值在第二預設范圍內。在這種情況下，本公開給出了所述管鏡在共聚焦顯微鏡系統中的適當位置，保證顯微鏡整體的縱向高度尺寸在合理范圍的同時，使得所述管鏡與所述物鏡之間具有擴展光學元件的空間。同時，確保照明光路的光線經所述管鏡聚焦在所述物鏡的像后焦平面上，從而照明光路經過所述物鏡后，是以平行光形式均勻照射在被測物品面。并通過對各個透鏡組的光焦度進行合理分配，從而滿足消像差要求和保證成像質量。由此，使得共聚焦顯微鏡的照明光路和檢測成像光路可以共用所述管鏡，可實現照明光路與檢測成像光路共用所述管鏡的雙光路需求。

另外，在本實施方式所涉及的管鏡的光學系統中，可選地，所述第一透鏡組包括至少一個第一透鏡。在這種情況下，能夠利用至少一個第一透鏡配合形成特定的光焦度，不僅能夠降低第一透鏡組中每一個第一透鏡所承擔的光焦度，還能使第一透鏡配合形成的光焦度滿足設計需求。