一种显微物镜的条形照明光学系统技术方案

一种显微物镜的条形照明光学系统，包括沿着光路依次设置的矩形光纤、准直透镜组、无焦缩放透镜组和光瞳变换透镜组。矩形光纤对光源发射的照明光具有均化作用，照明均匀性好；在矩形光纤的光路后设置有无焦缩放透镜组，无焦缩放透镜组能够将一定长宽比例的光束进一步缩放形成更大长宽比例的光束，最终形成大长宽比的照明区域；在无焦缩放透镜组的光路后设置有光瞳变换透镜组，光瞳变换透镜组能够将照明出瞳成像在显微物镜入瞳上，实现超长工作距离的光瞳衔接，形成临界照明，光源能量利用率高。光源能量利用率高。光源能量利用率高。

A strip illumination optical system for microscope objective

【技术实现步骤摘要】
一种显微物镜的条形照明光学系统


[0001]本专利技术涉及光学领域，具体涉及一种显微物镜的条形照明光学系统。

技术介绍

[0002]显微物镜的照明方式可分为透射式照明和落射式照明，每种方式又可分为明场照明和暗场照明，所以可以组合出四种照明方式，如图1所示。
[0003]四种照明方式依据各自不同的特点适用于不同的应用，其中落射式明场照明因其照明与成像完美准直、以及照明光不透过样本而减少透射和散射损失的特点，适用范围更广，特别是适用于金相显微物镜和荧光显微物镜。
[0004]落射式明场照明从原理上又分为柯勒照明和临界照明。
[0005]柯勒照明的光路特点是“光瞳对视场、视场对光瞳”，其优点是从原理上解决了由于光源自身不均匀而导致的照明不均匀问题，多数情况下成为显微物镜照明系统的最佳选择。但是柯勒照明也有缺点：一，由于复杂的光路结构，光源的面积与光束出射角度难以同时充分利用；二，由于聚光镜的孔径光阑是照明系统的视场光阑，而对于数字成像系统，照明视场区域通常为矩形，所以矩形的孔径光阑也不利于光源光束的充分利用。因此柯勒照明往往对光源能量利用率较低。
[0006]临界照明的光路特点是“光瞳对光瞳、视场对视场”，其优点是对光源能量利用率高，缺点是受光源自身不均匀而影响照明均匀性。
[0007]越来越多的落射式明场照明应用要求同时满足照明均匀性好和光源能量利用率高，并且对照明区域有着严格的限制，成像区域需要均匀照明，而非成像区域要求不能被照明。例如宽场高通量荧光显微物镜，由于照明激光功率较高，需要避免非成像照明带来的光损伤。
[0008]同时满足照明均匀性好、光源能量利用率高和特定照明区域照明是显微物镜落射式明场照明的追求目标和发展方向。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供了一种照明均匀性好、光源能量利用率高和能够特定照明区域照明的显微物镜的条形照明光学系统。
[0010]一种实施例中提供一种显微物镜的条形照明光学系统，包括沿着光路依次设置的矩形光纤、准直透镜组、无焦缩放透镜组和光瞳变换透镜组；
[0011]所述矩形光纤用于将光源发射的照明光均化后出射形成发散的均化光，所述矩形光纤的矩形出射口的长宽比为m；
[0012]所述准直透镜组用于将所述矩形光纤出射的均化光准直后出射形成准直光；
[0013]所述无焦缩放透镜组用于将所述准直透镜组出射的准直光缩放后出射形成缩放光，所述缩放光与所述准直光相比在第一方向上缩小n倍，在第二方向上不变，所述第一方向为所述矩形光纤的矩形出射口的宽度方向，所述第二方向为所述矩形光纤的矩形出射口
的长度方向；
[0014]所述光瞳变换透镜组用于将所述无焦缩放透镜组出射的缩放光准直后出射形成准直光，并且所述光瞳变换透镜组用于照明出瞳成像在显微物镜的入瞳上。
[0015]进一步地，所述准直透镜组为第一球面镜组，所述准直透镜组的入射面和出射面均为凸面。
[0016]进一步地，所述无焦缩放透镜组包括第一柱面镜组和第二柱面镜组，所述第一柱面镜组和第二柱面镜组依次间隔设置在所述准直透镜组出射的光路上。
[0017]进一步地，所述第一柱面镜组的入射面为平面，所述第一柱面镜组的出射面在第一方向的截面为凸形，在第二方向的截面为矩形；所述第二柱面镜组的入射面在第一方向的截面为凸形，在第二方向的截面为矩形，所述第二柱面镜组的出射面为平面。
[0018]进一步地，所述光瞳变换透镜组包括第二球面镜组和第三球面镜组，所述第二球面镜组和第三球面镜组依次设置在所述无焦缩放透镜组出射的光路上。
[0019]进一步地，所述第二球面镜组的入射面和出射面均为凸面，所述第三球面镜组的入射面和出射面均为凸面。
[0020]进一步地，条形照明光学系统还包括光源，所述光源位于所述矩形光纤的光路前端，所述光源用于发射照明光。
[0021]进一步地，条形照明光学系统还包括像方无限远共轭的显微物镜，所述显微物镜位于所述光瞳变换透镜组出射的光路上，所述显微物镜的焦面上形成长宽比为m
×
n的矩形区域照明。
[0022]依据上述实施例的显微物镜的条形照明光学系统，矩形光纤对光源发射的照明光具有均化作用，照明均匀性好；在矩形光纤的光路后设置有无焦缩放透镜组，无焦缩放透镜组能够将一定长宽比例的光束进一步缩放形成更大长宽比例的光束，最终形成大长宽比的照明区域；在无焦缩放透镜组的光路后设置有光瞳变换透镜组，光瞳变换透镜组能够将照明出瞳成像在显微物镜入瞳上，实现超长工作距离的光瞳衔接，形成临界照明，光源能量利用率高。
附图说明
[0023]图1为现有技术中显微物镜照明的示意图；
[0024]图2为一种实施例中条形照明光学系统的光学原理图；
[0025]图3为一种实施例中条形照明光学系统的结构示意图；
[0026]图4为一种实施例中条形照明光学系统的均匀性对比图。
具体实施方式
[0027]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们
根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0028]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0029]本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。前后方向根据光路方向进行定义，面向光源的方向为前方，背向光源的方向为后方。
[0030]本实施例提供了一种显微物镜的条形照明光学系统，本条形照明光学系统适用于照明区域为大长宽比的矩形区域，例如TDI成像模式的高通量荧光显微物镜，能够提高显微物镜的照明均匀性、提高光源的能量利用率。
[0031]如图2和图3所示，本实施例的条形照明光学系统包括矩形光纤10、准直透镜组20、无焦缩放透镜组30和光瞳变换透镜组40，矩形光纤10、准直透镜组20、无焦缩放透镜组30和光瞳变换透镜组40依次设置在光源发射的照明光的光路上，并且沿着光轴中心对齐。
[0032]矩形光纤10为纤芯为矩形的光纤，可以是标准商用矩形光纤，也可以是特殊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种显微物镜的条形照明光学系统，其特征在于，包括沿着光路依次设置的矩形光纤、准直透镜组、无焦缩放透镜组和光瞳变换透镜组；所述矩形光纤用于将光源发射的照明光均化后出射形成发散的均化光，所述矩形光纤的矩形出射口的长宽比为m；所述准直透镜组用于将所述矩形光纤出射的均化光准直后出射形成准直光；所述无焦缩放透镜组用于将所述准直透镜组出射的准直光缩放后出射形成缩放光，所述缩放光与所述准直光相比在第一方向上缩小n倍，在第二方向上不变，所述第一方向为所述矩形光纤的矩形出射口的宽度方向，所述第二方向为所述矩形光纤的矩形出射口的长度方向；所述光瞳变换透镜组用于将所述无焦缩放透镜组出射的缩放光准直后出射形成准直光，并且所述光瞳变换透镜组用于照明出瞳成像在显微物镜的入瞳上。2.如权利要求1所述的显微物镜的条形照明光学系统，其特征在于，所述准直透镜组为第一球面镜组，所述准直透镜组的入射面和出射面均为凸面。3.如权利要求1所述的显微物镜的条形照明光学系统，其特征在于，所述无焦缩放透镜组包括第一柱面镜组和第二柱面镜组，所述第一柱面镜组和第二柱面镜组依次间隔设置在所述准直透镜组出射的光路上。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，宋珊珊，常松涛，陈新东，
申请(专利权)人：长春长光华大智造测序设备有限公司，
类型：发明
国别省市：