一种大视场数的显微镜物镜制造技术

本发明专利技术适用光学器件技术领域，提供了一种大视场数的显微镜物镜，本发明专利技术在物镜中依次设置增大物方视场的第一透镜、承担高光焦度并调节彗差的第二透镜、校正二级色差的第一透镜组、具有正光焦度的第二透镜组、负光焦度的第三透镜组和用于校正场曲的第四透镜组，可以通过增加单次成像的面积来减少扫描和拼接的时间，使显微镜在达到高分辨率的同时增加视场扫描的速度，大大减少了数据采样的时间，实现采集信息的高通量和大数据。

【技术实现步骤摘要】
一种大视场数的显微镜物镜
本专利技术属于光学器件
，尤其涉及一种大视场数的显微镜物镜。
技术介绍
显微物镜以一定的视场角、焦距、相对孔径完成其特定的成像功能。但是受光学成像原理的限制，这些光学特性参数之间是相互制约的。显微物镜具备大数值孔径带来高分辨率的特点，但是受光学系统收集信息能力的限制，通常很难同时兼顾高分辨率和大视场。常规显微物镜的视场数(F.N.)为22mm，不能满足大面积甚至是全切片成像的要求。现有的技术多采用快速扫描和视场拼接的方法实现全切片成像。由于受到单个视场尺寸以及视场拼接算法的限制，全片成像速度较慢，需要数分钟才能完成全片扫描成像。如现有技术中，通过采用结构相同的粘合元件和透镜组来保证高数值孔径，但会导致高倍率以及常规像方线视场带来的物方视场会很小，不能满足宽视场的需求。又如通过采用对称性双高斯结构可以实现低倍率以及增大物方视场，但会导致数值孔径较小而不能满足高分辨率需求。同时，在基因测序系统、病理切片扫描成像系统等前沿科研仪器上又需要达到高分辨率的同时增加视场扫描的速度的条件，现有技术存在不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大视场数的显微镜物镜，旨在解决宽视场(即大视场数和低倍率)且达到较高数值孔径，同时具有平场、复消色差、成像质量优异、成本适中和便于加工的技术问题或者其中之一。本专利技术提供了一种大视场数的显微镜物镜，从物方开始依次由第一透镜、第二透镜、第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组组成；所述第一透镜设置为齐明透镜，用于高数值孔径时增大物方视场；所述第二透镜设置为正弯月透镜，用于承担高数值孔径所需的高光焦度并调节彗差；所述第一透镜组由从物方开始依次排列的高折射率的第三透镜、低色散且低折射率的第四透镜和高色散的第五透镜相互结合组成，用于校正二级色差；所述第三透镜组由从物方开始依次排列的第八透镜和第九透镜相互结合组成；所述第九透镜为双凹负透镜，其两个曲率中心位于像空间一侧；所述第四透镜组由从物方开始依次排列的第十透镜和第十一透镜相互结合组成，用于校正大视场带来的严重场曲；所述第十透镜为双凹负透镜，其两个曲率中心位于物空间一侧；所述第十一透镜为负弯月透镜，其两个曲率中心位于物空间一侧。优选的，还包括设置在所述第一透镜组与所述第三透镜组之间的第二透镜组；所述第二透镜组由从物方开始依次排列的第六透镜和第七透镜相互结合组成，所述第二透镜组设置为具有正光焦度的双胶合透镜组。优选的，所述第一透镜设置为具有负光焦度；所述第二透镜设置为具有正光焦度；所述第一透镜组设置为具有正光焦度的三胶合透镜组；所述第二透镜组设置为具有正光焦度的双胶合透镜组；所述第三透镜组设置为具有负光焦度的双胶合透镜组；所述第四透镜组设置为具有正光焦度的双胶合透镜组。优选的，所述第四透镜组的像方还设置有管镜，用以使像方成实像；所述管镜从物方开始依次由第五透镜组、第十四透镜和第十五透镜组成；所述第五透镜组由从物方开始依次排列的第十二透镜和第十三透镜相互结合组成；所述第十四透镜设置为弯月厚透镜，两个曲率中心位于像空间一侧；所述第十五透镜设置为弯月厚透镜，两个曲率中心位于像空间一侧。优选的，所述第五透镜组设置为具有正光焦度的双胶合透镜组；所述第十四透镜设置为具有负光焦度；所述第十五透镜设置为具有正光焦度。优选的，所述第一透镜的焦距与所述显微镜物镜的焦距比值大于-6.2且小于-5.1；所述第二透镜的焦距与所述显微镜物镜的焦距比值大于2.2且小于2.8；所述第一透镜组的焦距与所述显微镜物镜的焦距比值大于2.9且小于3.5；所述第二透镜组的焦距与所述显微镜物镜的焦距比值大于15.9且小于17.6；所述第三透镜组的焦距与所述显微镜物镜的焦距比值大于-4.2且小于-3.3；所述第四透镜组的焦距与所述显微镜物镜的焦距比值大于10.2且小于11.9。优选的，显微镜物镜的数值孔径大于等于0.8且小于1。优选的，显微镜物镜的视场数大于等于30且小于32。优选的，所述第一透镜与盖玻片的间距大于等于1且小于1.5。优选的，所述第三透镜、第五透镜、第六透镜和第八透镜在光谱为546.07nm时的折射率大于1.45且小于1.53；所述第三透镜、第五透镜、第六透镜和第八透镜在光谱为546.07nm时的阿贝数大于78且小于91。本专利技术在物镜中依次设置增大物方视场的第一透镜、承担高光焦度并调节彗差的第二透镜、校正二级色差的第一透镜组、具有正光焦度的第二透镜组、负光焦度的第三透镜组和用于校正场曲的第四透镜组，增大了物方视场，即增大了单次成像的面积，实现单位面积下扫描速度的增加以及拼接的时间减少，使显微镜在达到高分辨率的同时增加视场扫描的速度，大大减少了数据采样的时间，实现采集信息的高通量和大数据。附图说明图1是本专利技术实施例的结构示意图；图2是本专利技术实施例中的0视场横向像差图；图3是本专利技术实施例中的0视场波像差图；图4是本专利技术实施例中的0视场传递函数曲线图；图5是本专利技术是实施例中的轴向像差图；图6本专利技术实施例中的场曲畸变图；图7是本专利技术提供的管镜的结构示意图；图8是本专利技术实施例中添加管镜后的场曲畸变图。附图标记说明：L1、第一透镜；L2、第二透镜；L3、第三透镜；L4、第四透镜；L5、第五透镜；L5、第六透镜；L7、第七透镜；L8、第八透镜；L9、第九透镜；L10、第十透镜；L11、第十一透镜；L12、第十二透镜；L13、第十三透镜；L14、第十四透镜；L15、第十五透镜；G1、第一透镜组；G2、第二透镜组；G3、第三透镜组；G4、第四透镜组；G5、第五透镜组。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-8及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述：图1示出了本专利技术一种大视场数的显微镜物镜的具体结构。从物方(物方为物体的方向。相对方向为像方，即成像的方向。)开始依次由第一透镜L1、第二透镜L2、第一透镜组G1、第三透镜组G3和第四透镜组G4组成。第一透镜L1设置为齐明透镜，采用负光焦度，用于高数值孔径时增大物方视场。第二透镜L2设置为正弯月透镜，采用正光焦度，用于承担高数值孔径所需的高光焦度并调节彗差。第一透镜组G1由从物方开始依次排列的高折射率的第三透镜L3、低色散且低折射率的第四透镜L4和高色散的第五透镜L5相互结合组成，采用正光焦度，用于校正二级光谱带来的位置色差。第三透镜组G3由从物方开始依次排列的第八透镜L8和第九透镜L9相互结合组成；第九透镜L9为双凹负透镜，其两个曲率中心位于像空间一侧。以负光焦度形式平衡第一透镜、第二透镜、第一透镜组和第二透镜组的剩余球差。第四透镜组G4由从物方开始依次排列的第十透镜L10和第十一透镜L11相互结合组成，用于校正大视场带来的严重场曲；第十透镜L10为双凹负透镜，其两个曲率中心位于物空间一侧；第十一透镜L11为负弯月透镜，其两个曲率中心位于物空间一侧。采用正光焦度，用于校正场曲。作为一种优选的实施方式，还包括设置在第一透镜组G1与第三透镜组G3之间的第二透镜组G2；第二透镜组G2由从物方开始依次排列的第六透镜L6和第七透镜L7相互结合组成，第二透镜组G2设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大视场数的显微镜物镜，其特征在于，从物方开始依次由第一透镜、第二透镜、第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组组成；所述第一透镜设置为齐明透镜，用于高数值孔径时增大物方视场；所述第二透镜设置为正弯月透镜，用于承担高数值孔径所需的高光焦度并调节彗差；所述第一透镜组由从物方开始依次排列的高折射率的第三透镜、低色散且低折射率的第四透镜和高色散的第五透镜相互结合组成，用于校正二级色差；所述第三透镜组由从物方开始依次排列的第八透镜和第九透镜相互结合组成；所述第九透镜为双凹负透镜，其两个曲率中心位于像空间一侧；所述第四透镜组由从物方开始依次排列的第十透镜和第十一透镜相互结合组成，用于校正大视场带来的严重场曲；所述第十透镜为双凹负透镜，其两个曲率中心位于物空间一侧；所述第十一透镜为负弯月透镜，其两个曲率中心位于物空间一侧。

【技术特征摘要】
1.一种大视场数的显微镜物镜，其特征在于，从物方开始依次由第一透镜、第二透镜、第一透镜组、第三透镜组和第四透镜组组成；所述第一透镜设置为齐明透镜，用于高数值孔径时增大物方视场；所述第二透镜设置为正弯月透镜，用于承担高数值孔径所需的高光焦度并调节彗差；所述第一透镜组由从物方开始依次排列的高折射率的第三透镜、低色散且低折射率的第四透镜和高色散的第五透镜相互结合组成，用于校正二级色差；所述第三透镜组由从物方开始依次排列的第八透镜和第九透镜相互结合组成；所述第九透镜为双凹负透镜，其两个曲率中心位于像空间一侧；所述第四透镜组由从物方开始依次排列的第十透镜和第十一透镜相互结合组成，用于校正大视场带来的严重场曲；所述第十透镜为双凹负透镜，其两个曲率中心位于物空间一侧；所述第十一透镜为负弯月透镜，其两个曲率中心位于物空间一侧。2.如权利要求1所述的显微镜物镜，其特征在于，还包括设置在所述第一透镜组与所述第三透镜组之间的第二透镜组；所述第二透镜组由从物方开始依次排列的第六透镜和第七透镜相互结合组成，所述第二透镜组设置为具有正光焦度的双胶合透镜组。3.如权利要求2所述的显微镜物镜，其特征在于，所述第一透镜设置为具有负光焦度；所述第二透镜设置为具有正光焦度；所述第一透镜组设置为具有正光焦度的三胶合透镜组；所述第二透镜组设置为具有正光焦度的双胶合透镜组；所述第三透镜组设置为具有负光焦度的双胶合透镜组；所述第四透镜组设置为具有正光焦度的双胶合透镜组。4.如权利要求2所述的显微镜物镜，其特征在于，所述第四透镜组的像方还设置有管镜，用以使像方成实像；所述管镜从物方开始依次由第五...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡慧杰，巩岩，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32