一种显微成像系统的扫描透镜技术方案

本发明专利技术公开了一种显微成像系统的扫描透镜，由光阑、焦距为负的第一透镜、焦距为正的第二透镜、焦距为正的第三透镜和焦距为负的第四透镜组成，整个系统满足以下关系：arctan(HI/EFL)≤11.8

【技术实现步骤摘要】
一种显微成像系统的扫描透镜


[0001]本专利技术涉及一种显微成像系统，尤其是涉及一种显微成像系统的扫描透镜。

技术介绍

[0002]由于传统光学收到光波衍射的限制，为了提高显微镜可观测微小细胞的能力，1957vin Minsky提出了共聚焦显微镜技术。1978年德国的托马斯
·
克里默(Thomas Cremer)和克里斯托夫
·
克里默(Christoph Cremer)兄弟，通过将扫描透镜与大功率的激光器结合，采用将激光所有的能量汇聚成点，逐点扫描并通过计算机处理手段合成图样，解决了最初共聚焦显微镜技术对高亮度能源的需求。由于观察的样品的色彩比较丰富，为了实现同时观察不同颜色的样品，显微成像系统上使用的扫描透镜满足在不同波长同时观测情况下，将像差矫正在同一水平。目前光学领域使用扫描透镜较多的场合是激光雕刻行业，这种场合大多数情况下只要将一种波长的平行光束通过扫描透镜形成一个圆形点状光斑即可，如CN114029609A中国专利技术专利申请说明书描述的内容。但是这种扫描透镜在用于显微成像系统时，当不同的波长的光束通过同一个扫描透镜后，由于玻璃的色散，不同波长光线汇聚的焦点会有所不同，多种波长的光线会产生不同的轴向色差。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可以矫正多色像差的显微成像系统的扫描透镜，并同时满足显微系统特定的结构尺寸要求。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种显微成像系统中的扫描透镜，由光阑、焦距为负的第一透镜、焦距为正的第二透镜、焦距为正的第三透镜和焦距为负的第四透镜组成，整个系统满足以下关系：arctan(HI/EFL)≤11.8
°
，2.2≤|F
S1
/EFL|≤2.9，1.9≤|F
S2
/EFL|≤2.2，1.0≤|F
S3
/EFL|≤1.3，1.4≤|F
S4
/EFL|≤1.7，所述的光阑距离所述的第一透镜的第一面的距离≥0.65*EFL，所述的光阑距离所述的像面的距离<3*EFL，其中HI为像面的半像高，EFL表示的为整个扫描透镜的焦距，F
S1
为所述的第一透镜的焦距，F
S2
为所述的第二透镜的焦距，F
S3
为所述的第三透镜的焦距，F
S4
为所述的第四透镜的焦距。
[0005]与现有技术相比，本专利技术的优点在于通过特定参数的多片式透镜结构，在实现多光谱同时扫描成像的情况下，消除了多种色差，成像质量高，畸变小；且结构紧凑，入光侧可保留足够的结构空间，可大范围的调节边缘视场的远心度；光阑距离第一透镜的第一面的距离≥0.65*EFL，可以方便组装装配。
[0006]优选方案之一，由6片透镜组成，所述的第一透镜为一片弯月透镜L1，所述的第二透镜为由负透镜L2与正透镜L3构成的胶合透镜，所述的第三透镜为一片正透镜L4，所述的第四透镜为由正透镜L6与负透镜L7构成的胶合透镜。
[0007]其中，所述的负透镜L2像侧面为凹面，所述的正透镜L3为双凸透镜，所述的正透镜L4为双凸透镜，所述的正透镜L6为双凸透镜，所述的负透镜L7为双凹透镜。
[0008]优选方案之二，由7片透镜组成，所述的第一透镜为一片弯月透镜L1，所述的第二
透镜为由负透镜L2与正透镜L3构成的胶合透镜，所述的第三透镜为一片正透镜L4和一片正透镜L5构成的组合透镜，所述的第四透镜为由正透镜L6与负透镜L7构成的胶合透镜。
[0009]其中，所述的负透镜L2为像侧面为凹面，所述的正透镜L3为双凸透镜，所述的正透镜L4为双凸透镜，所述的正透镜L5为弯月透镜，所述的正透镜L6为双凸透镜，所述的负透镜L7为双凹透镜。
[0010]上述的方案中，所述的第三透镜可由一片或多片透镜组成，只要组合焦距是正的，但考虑到成本，一般选择一片或两片透镜。
[0011]优选地，所述的第一透镜为折射率高、色散系数低的火石玻璃，所述的第二透镜、所述的第三透镜和所述的第四透镜中的正透镜为折射率低、色散系数高的冕牌玻璃，所述的第四透镜中的负透镜为折射率高、色散系数低的火石玻璃。
[0012]整个扫描透镜镜中仅采用一片弯月透镜，且全部采有玻璃材质球面镜片，更易于加工，可降低加工成本。
附图说明
[0013]图1为扫描透镜在整个显微成像系统中的位置的示意图，后端接的为显微成像系统的管透镜，管透镜以F200/F180两种为主，后端匹配物镜形成显微成像系统；
[0014]图2为本专利技术显微成像系统中的扫描透镜的结构示意图，图中：从最左到右共分为6个部分，分别为最左侧的光阑G、第一透镜S1、第二透镜S2、第三透镜S3、第四透镜S4和最右侧的成像面I；
[0015]图3为本专利技术实施例一的扫描透镜的结构示意图；
[0016]图4为本专利技术实施例一的扫描透镜的不同波长的焦点偏移量的曲线图；
[0017]图5为本专利技术实施例一的扫描透镜的不同波长的畸变曲线图；
[0018]图6为本专利技术实施例二的扫描透镜的结构示意图；
[0019]图7为本专利技术实施例二的扫描透镜的不同波长的焦点偏移量的曲线图；
[0020]图8为本专利技术实施例二的扫描透镜的不同波长的畸变曲线图；
[0021]图9为本专利技术实施例三的扫描透镜的结构示意图；
[0022]图10为本专利技术实施例三的扫描透镜的不同波长的焦点偏移量的曲线图；
[0023]图11为本专利技术实施例三的扫描透镜的不同波长的畸变曲线图。
具体实施方式
[0024]以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0025]实施例一：结构如图3所示，具体参数如下表。
[0026][0027]本实施例中第一面为光阑面G，最后一面为成像面I，光线从光阑面通过扫描透镜镜片汇聚在成像面位置；本实施例扫整个描透镜的焦距EFL＝60.08mm，半像高HI＝12.5mm，校正波长范围为400nm～700nm；arctan(HI/EFL)＝arctan(12.5mm/60.08mm)＝11.75
°
；第一透镜S1的第一面与第四透镜S4的最后一面的距离为58.27mm，光阑面G距离像面I距离为152.68mm；第一透镜S1焦距：F
S1
＝
‑
171.67mm；第二透镜S2焦距：F
S2
＝125.84mm；第三透镜S3焦距：F
S3
＝70.68mm；第四透镜S4焦距：F
S4
＝
‑
96.29mm。图4表示了本实施例在不同波长下像面位置的偏差范围，可看出偏差较小。图5分别表示了在短波400nm及长波700nm下本实施例的畸变情况，可看出畸变较小。
[0028]实施例二：结构如图6所示，具体参数如下表。
[0029][0030]本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种显微成像系统的扫描透镜，其特征在于由光阑、焦距为负的第一透镜、焦距为正的第二透镜、焦距为正的第三透镜和焦距为负的第四透镜组成，整个系统满足以下关系：arctan(HI/EFL)≤11.8
°
，2.2≤|F
S1
/EFL|≤2.9，1.9≤|F
S2
/EFL|≤2.2，1.0≤|F
S3
/EFL|≤1.3，1.4≤|F
S4
/EFL|≤1.7，所述的光阑距离所述的第一透镜的第一面的距离≥0.65*EFL，所述的光阑距离所述的像面的距离<3*EFL，其中HI为像面的半像高，EFL表示的为整个扫描透镜的焦距，F
S1
为所述的第一透镜的焦距，F
S2
为所述的第二透镜的焦距，F
S3
为所述的第三透镜的焦距，F
S4
为所述的第四透镜的焦距。2.如权利要求1所述的一种显微成像系统的扫描透镜，其特征在于所述的第一透镜为一片弯月透镜L1，所述的第二透镜为由负透镜L2与正透镜L3构成的胶合透镜，所述的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇，崔志英，毛昊阳，王红飞，张丽，龚谱银，
申请(专利权)人：宁波永新光学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：