一种超长工作距离成像显微镜和应用其的显微成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超长工作距离成像显微镜，包括：入射窗，待观测物体位于入射窗前侧，入射窗包括中央部分和位于中央部分外周的边缘部分；物镜，物镜包括曲面反射主镜和曲面反射次镜，曲面反射主镜的中部开有中心开孔，曲面反射次镜设置于入射窗的中央部分上并位于入射窗的后侧，曲面反射主镜位于曲面反射次镜的后侧；透镜，透镜设置于曲面反射主镜的后侧，且入射窗、曲面反射次镜、曲面反射主镜、透镜共光轴；图像传感器，图像传感器设置于透镜的后侧。本发明专利技术具有较长的、达到10厘米量级的工作距离，便于对待观测物体进行成像操作，能够保证对待观测物体清晰、稳定地成像。

An ultra long working distance imaging microscope and its microscopic imaging system

The invention relates to an ultra-long working distance imaging microscope, which comprises an incident window, an object to be observed is located in front of the incident window, and an incident window comprises a central part and an edge part located in the peripheral part of the central part; an objective lens, including a curved reflecting primary mirror and a curved reflecting secondary mirror, and a central opening in the middle of the curved reflecting primary mirror. The secondary mirror is located in the central part of the incident window and at the rear of the incident window, and the primary mirror is located at the rear of the secondary mirror. The sensilla are arranged on the rear side of the lens. The invention has a long working distance of 10 cm order of magnitude, is convenient for imaging operation of the observed object, and can ensure clear and stable imaging of the observed object.

【技术实现步骤摘要】
一种超长工作距离成像显微镜和应用其的显微成像系统
本专利技术属于显微成像领域，具体涉及一种超长工作距离成像显微镜和应用该成像显微镜的显微成像系统。
技术介绍
现有的成像显微镜其工作距离较小，即其物镜与待观测物体之间的距离很小，例如当观测1μm尺寸的物体时，显微镜镜头到待观测物体的工作距离小于1mm，必须使物镜与待观测物体之间的距离保持在工作距离内才能清晰地对被观测物体成像。因此，在很多场合中，无法做到如此接近待观测物体，且即使能够接近待观测物体，对于如此小的工作距离也存在操作使用非常不便的问题。因此，现有的成像显微镜存在工作距离过小、使用困难的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有超长工作距离，从而非常方便使用的成像显微镜。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种超长工作距离成像显微镜，用于对待观测物体显微成像，所述成像显微镜包括：入射窗，所述待观测物体位于所述入射窗前侧，所述入射窗包括中央部分和位于所述中央部分外周的边缘部分；物镜，所述物镜包括曲面反射主镜和曲面反射次镜，所述曲面反射主镜的中部开有中心开孔，所述曲面反射次镜设置于所述入射窗的中央部分上并位于所述入射窗的后侧，所述曲面反射主镜位于所述曲面反射次镜的后侧；透镜，所述透镜设置于所述曲面反射主镜的后侧，且所述入射窗、所述曲面反射次镜、所述曲面反射主镜、所述透镜共光轴；图像传感器，所述图像传感器设置于所述透镜的后侧；所述待观测物体发出或反射的光线经所述入射窗的边缘部分后到达所述曲面反射主镜而向所述曲面反射次镜方向第一次反射，第一次反射后的光线到达所述曲面反射次镜而向所述曲面反射主镜方向第二次反射，第二次反射后的光线穿过所述曲面反射主镜中部的所述中心开孔到达所述透镜而透射并被所述图像传感器接收。优选的，所述曲面反射主镜采用凹面反射镜，所述曲面反射次镜采用凸面反射镜。优选的，所述成像显微镜还包括壳体、与所述壳体的后端串联的管体，所述入射窗安装于所述壳体的前端，所述物镜设置于所述壳体内，所述透镜设置于所述管体的后端，所述图像传感器连接于所述管体的后端。优选的，所述成像显微镜还包括与法兰相对接的环状连接件、固定环，所述壳体的前端插入所述环状连接件内，所述环状连接件上设置有用于抵住所述固定环的前端的凸缘，所述固定环的后端设置有内螺纹，所述壳体的外部设置有外螺纹，所述壳体通过所述外螺纹和所述内螺纹与所述固定环相可拆卸地连接。优选的，所述环状连接件上开设有若干个固定孔，所述环状连接件通过与所述固定孔相匹配的固定螺栓而与所述法兰相对接。优选的，所述环状连接件的前端面上开设有与所述法兰相匹配的凹槽，所述法兰的至少局部嵌入所述凹槽内。优选的，所述曲面反射主镜和所述曲面反射次镜之间设置有若干第一光圈。优选的，所述第一光圈设置于所述曲面反射主镜对应区域和/或所述中心开孔对应区域。优选的，设置于所述曲面反射主镜对应区域的所述第一光圈与所述壳体相连接，设置于所述中心开孔对应区域的所述第一光圈与设置在所述中心开孔内的光圈管相连接。优选的，所述曲面反射主镜与所述透镜之间设置有若干第二光圈。优选的，所述第二光圈与所述管体相连接。优选的，所述壳体的后端设置有盖板，所述管体通过所述盖板与所述壳体串联。优选的，所述曲面反射主镜安装于设置在所述壳体内的基座上，所述基座通过调节机构而沿所述曲面反射主镜的光轴方向滑动地与所述盖板相连接。优选的，所述调节机构包括两端分别与所述盖板和所述基座相连接并沿所述曲面反射主镜的光轴方向伸缩的可压缩弹簧、与所述基座相接触或连接并与所述盖板相连接的调节装置。优选的，所述调节装置包括一端与所述基座相接触或固定连接且另一端穿过所述盖板的调节螺栓、设置于所述盖板后侧并与所述调节螺栓相配合的调节螺母。优选的，所述基座通过多组所述调节机构而与所述盖板相连接，且多组所述调节机构环绕所述盖板的轴心线均匀分布。优选的，所述壳体至少中部呈锥形，且由其前端向后端外径递增。优选的，所述管体的后端固定安装有传感器连接件，所述图像传感器的外壳与所述传感器连接件相刚性连接。优选的，所述成像显微镜还包括光源、将所述光源所发的光引导至所述入射窗前侧的引导组件。一种显微成像系统，包括具有口部的腔体、设置于所述口部边缘的法兰、覆盖所述口部的观察窗、前述的超长工作距离成像显微镜，所述成像显微镜与所述法兰相刚性连接，所述观察窗与所述入射窗相对。优选的，所述腔体为真空腔体、大气腔体、高压腔体、体液腔体、高温腔体或者特定气氛腔体。优选的，所述法兰包围所述观察窗的外周。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术具有较长的、达到10厘米量级的工作距离，便于对待观测物体进行成像操作，能够保证对待观测物体清晰、稳定地成像。附图说明附图1为本专利技术的成像显微镜的外形示意图。附图2为本专利技术的成像显微镜的剖视示意图。附图3为本专利技术的显微成像系统的示意图。以上附图中：1、成像显微镜；2、壳体；3、环状连接件；4、观察窗；5、待观测物体；6、待观测物体与观察窗的距离；7、物镜；8、中心开孔；9、曲面反射主镜；10、曲面反射次镜；11、入射窗；12、第一光圈；13、第一光圈；14、第一光圈；15、光圈管；16、基座；17、盖板；18、管体；19、第二光圈；20、透镜；21、图像传感器；22、可压缩弹簧；23、调节装置；24、光轴；25、图像传感器的外壳；26、法兰；27、腔体；28、固定环；29、固定孔；31、传感器连接件。具体实施方式下面结合附图所示的实施例对本专利技术作进一步描述。实施例一：如附图1和附图2所示，待观测物体5位于一观察窗4的一侧，位于观察窗4另一侧的用于对待观测物体5显微成像的具有超长工作距离的成像显微镜1，主要包括依次设置且共光轴24的入射窗11、物镜7、透镜20和图像传感器21。在本专利技术中，定义在使用该成像显微镜1对待观测物体5显微成像时，靠近待观测物体5的一侧为前侧，而其反方向为后侧，即靠近入射窗11的一侧为前侧，靠近图像传感器21的一侧为后侧。在附图2中，前侧对应图左侧，而后侧对应图右侧。图中待观测物体5与观察窗4之间形成距离6。待观测物体5位于透光且为圆形的入射窗11的前侧并与入射窗11之间形成一定距离。该入射窗11包括中央部分和位于中央部分外周的边缘部分。物镜7包括由前向后设置的曲面反射次镜10和曲面反射主镜9，二者也共光轴24并且也为圆形镜片。曲面反射次镜10设置于入射窗11的中央部分上并位于入射窗11的后侧。曲面反射主镜9位于曲面反射次镜10的后侧。曲面反射主镜9的中部开设有中心开孔8，中心开孔8的轴线即与曲面反射主镜9的光轴24共线。能够透光的透镜20设置于曲面反射主镜9的后侧，图像传感器21设置于透镜20的后侧。在上述成像显微镜1中，待观测物体5发出或反射的光线经入射窗11的边缘部分后到达曲面反射主镜9而向曲面反射次镜10方向第一次反射，第一次反射后的光线到达曲面反射次镜10而向曲面反射主镜9方向第二次反射，第二次反射后的光线穿过曲面反射主镜9中部的中心开孔8到达透镜20而透射并被图像传感器21接收，从而形成完整的光路。基于上述物镜7的结构设计和所形成的光路，对于上述显微镜而言，其具有一个工作距离WD和一个角度α，根据角度α可以确定物镜7的数值孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超长工作距离成像显微镜，用于对待观测物体显微成像，其特征在于：所述成像显微镜包括：入射窗，所述待观测物体位于所述入射窗前侧，所述入射窗包括中央部分和位于所述中央部分外周的边缘部分；物镜，所述物镜包括曲面反射主镜和曲面反射次镜，所述曲面反射主镜的中部开有中心开孔，所述曲面反射次镜设置于所述入射窗的中央部分上并位于所述入射窗的后侧，所述曲面反射主镜位于所述曲面反射次镜的后侧；透镜，所述透镜设置于所述曲面反射主镜的后侧，且所述入射窗、所述曲面反射次镜、所述曲面反射主镜、所述透镜共光轴；图像传感器，所述图像传感器设置于所述透镜的后侧；所述待观测物体发出或反射的光线经所述入射窗的边缘部分后到达所述曲面反射主镜而向所述曲面反射次镜方向第一次反射，第一次反射后的光线到达所述曲面反射次镜而向所述曲面反射主镜方向第二次反射，第二次反射后的光线穿过所述曲面反射主镜中部的所述中心开孔到达所述透镜而透射并被所述图像传感器接收。

【技术特征摘要】
1.一种超长工作距离成像显微镜，用于对待观测物体显微成像，其特征在于：所述成像显微镜包括：入射窗，所述待观测物体位于所述入射窗前侧，所述入射窗包括中央部分和位于所述中央部分外周的边缘部分；物镜，所述物镜包括曲面反射主镜和曲面反射次镜，所述曲面反射主镜的中部开有中心开孔，所述曲面反射次镜设置于所述入射窗的中央部分上并位于所述入射窗的后侧，所述曲面反射主镜位于所述曲面反射次镜的后侧；透镜，所述透镜设置于所述曲面反射主镜的后侧，且所述入射窗、所述曲面反射次镜、所述曲面反射主镜、所述透镜共光轴；图像传感器，所述图像传感器设置于所述透镜的后侧；所述待观测物体发出或反射的光线经所述入射窗的边缘部分后到达所述曲面反射主镜而向所述曲面反射次镜方向第一次反射，第一次反射后的光线到达所述曲面反射次镜而向所述曲面反射主镜方向第二次反射，第二次反射后的光线穿过所述曲面反射主镜中部的所述中心开孔到达所述透镜而透射并被所述图像传感器接收。2.根据权利要求1所述的超长工作距离成像显微镜，其特征在于：所述曲面反射主镜采用凹面反射镜，所述曲面反射次镜采用凸面反射镜。3.根据权利要求1所述的超长工作距离成像显微镜，其特征在于：所述成像显微镜还包括壳体、与所述壳体的后端串联的管体，所述入射窗安装于所述壳体的前端，所述物镜设置于所述壳体内，所述透镜设置于所述管体的后端，所述图像传感器连接于所述管体的后端。4.根据权利要求3所述的超长工作距...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟力峰，王文冲，迪尔克·豪内斯，杨·泰拉斯，弗兰克·克里希，
申请(专利权)人：苏州驰鸣纳米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32