【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生命科学，具体涉及一种宽光谱准直镜头、准直器及补偿光路系统。
技术介绍
1、多模光纤准直器，因数值孔径较大，传输光谱带宽不受限制，在医疗领域广泛应用，但因该类光纤准直器需结合波长范围及光纤参数具体定义，因此市面很少有对应产品，如果是是较大功率光信号传输，也会受到胶合剂损伤阈值的限制；
2、光谱仪是常见的光谱分离方法，但在很多弱光谱信号应用中，由于光谱仪狭缝宽度遮挡，绝大多数信号无法利用，这是不被允许的，比如流式细胞检测技术，目前还主要使用的是滤光片进行光谱分离；
3、市面上的流式细胞仪单只激光器目前可以匹配最多5～6个检测通道，主要受限于光学系统像差：信号收集物镜收集的荧光信号，在进入光谱分光模块之前，都要进行准直处理，但是难免存在残余像差问题，即不同的波长信号光束边缘高度不同、且伴随一定的发散角，导致信号光束无法在自由空间中长距离的传输。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种宽光谱准直镜头、准直器及补偿光路系统。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种宽光谱准直镜头，包括共轴且间隔布置的弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜，所述平凹透镜位于所述弯月透镜和所述双凸透镜之间；所述弯月透镜的凹面为光入射面；所述平凹透镜的平面为光入射面；所述双凸透镜的两个凸面中，曲率半径较大的一个凸面为光入射面。
3、本专利技术的有益效果是：本专利技术的宽光谱准直镜头，解决了多模光纤中宽光谱信号
4、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
5、进一步，所述弯月透镜与所述平凹透镜之间的空气间隙宽度不大于2mm，所述平凹透镜与双凸透镜之间的空气间隙宽度不大于2mm。
6、进一步，所述平凹透镜的材料为火石玻璃，所述双凸透镜的材料为冕牌玻璃，所述弯月透镜的材料和双凸透镜的材料相同。
7、进一步，所述弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜的边缘光线入射高度分别为h1、h2和h3，所述弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜的焦距分别为f1、f2和f3，h1、h2、h3、f1、f2和f3需满足如下公式：
8、
9、
10、
11、
12、上述公式中，f为准直镜头的焦距；为准直镜头的总光焦度，
13、v1、v2、v3分别为弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜所用玻璃的色散系数，v1＝v3＝53.274，v2＝23.78；
14、n1、n2、n3分别为弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜所用玻璃的折射率，n1＝n3＝1.6223，n2＝1.8467。
15、采用上述进一步方案的有益效果是：平凹透镜的光焦度为负，弯月透镜和双凸透镜光焦度为正，起到像面平坦化作用。
16、进一步，f、f1、f2和f3还需满足如下公式：
17、
18、
19、进一步，所述弯月透镜包括第一光入射面和第一光出射面，所述平凹透镜包括第二光入射面和第二光出射面，所述双凸透镜包括第三光入射面和第三光出射面；所述第一光入射面、第一光出射面、第二光入射面、第二光出射面、第三光入射面和第三光出射面需满足如下条件：
20、 表面 曲率半径(mm) 口径(mm) 第一光入射面 -28.597 5 第一光出射面 -3 5 第二光入射面 ∞ 7 第二光出射面 5.34 7 第三光入射面 21.448 7 第三光出射面 8.094 7
21、其中，弯月透镜的中心位置厚度为2mm，第一光出射面的中心位置与第二光入射面的中心位置之间的距离为1mm，平凹透镜的中心位置厚度为1.5mm，第二光出射面的中心位置与第三光入射面的中心位置之间的距离为1.5mm，双凸透镜的中心位置厚度为2.5mm。
22、一种准直器，包括上述的宽光谱准直镜头，还包括镜筒、适配头、光纤接头和光纤，所述宽光谱准直镜头安装在镜筒内，所述弯月透镜靠近所述镜筒的一端布置，所述适配头适配插接在所述镜筒的另一端，所述光纤通过光纤接头与所述适配头连接。
23、进一步，所述平凹透镜分别通过隔圈与弯月透镜和双凸透镜间隔布置，所述弯月透镜通过压圈固定在所述镜筒一端内侧。
24、一种补偿光路系统，包括上述的宽光谱准直镜头，还包括多个像差补偿镜、多个窄带二向性滤光片，所述窄带二向性滤光片的个数比像差补偿镜的个数多一个，多个像差补偿镜间隔排布成一列，多个窄带二向性滤光片间隔排布成一列，一列像差补偿镜和一列窄带二向性滤光片平行间隔布置，多个像差补偿镜和多个窄带二向性滤光片错位布置；所述宽光谱准直镜头布置在位于端部的一个窄带二向性滤光片的一侧，且所述宽光谱准直镜头的轴线与所述窄带二向性滤光片的轴线成角度布置；光束经过宽光谱准直镜头后，从端部的一个窄带二向性滤光片开始进入到一列像差补偿镜和一列窄带二向性滤光片之间形成z字型光路系统。
25、本专利技术的有益效果是：本专利技术的补偿光路系统，光路呈z字型传播，检测波长范围为500～850nm，可以实现密集分光。
26、进一步，光束从一个像差补偿镜反射到一个窄带二向性滤光片，再从该窄带二向性滤光片反射到下一个像差补偿镜的路径为光程l，像差补偿镜的球面腔曲率为r；其中，l和r需满足如下公式：
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1.一种宽光谱准直镜头，其特征在于，包括共轴且间隔布置的弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜，所述平凹透镜位于所述弯月透镜和所述双凸透镜之间；所述弯月透镜的凹面为光入射面；所述平凹透镜的平面为光入射面；所述双凸透镜的两个凸面中，曲率半径较大的一个凸面为光入射面。
2.根据权利要求1所述一种宽光谱准直镜头，其特征在于，所述弯月透镜与所述平凹透镜之间的空气间隙宽度不大于2mm，所述平凹透镜与双凸透镜之间的空气间隙宽度不大于2mm。
3.根据权利要求1所述一种宽光谱准直镜头，其特征在于，所述平凹透镜的材料为火石玻璃，所述双凸透镜的材料为冕牌玻璃，所述弯月透镜的材料和双凸透镜的材料相同。
4.根据权利要求1所述一种宽光谱准直镜头，其特征在于，所述弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜的边缘光线入射高度分别为h1、h2和h3，所述弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜的焦距分别为f1、f2和f3，h1、h2、h3、f1、f2和f3需满足如下公式：
5.根据权利要求4所述一种宽光谱准直镜头，其特征在于，f、f1、f2和f3还需满足如下公式：
6.根据权利要求1
7.一种准直器，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的宽光谱准直镜头，还包括镜筒、适配头、光纤接头和光纤，所述宽光谱准直镜头安装在镜筒内，所述弯月透镜靠近所述镜筒的一端布置，所述适配头适配插接在所述镜筒的另一端，所述光纤通过光纤接头与所述适配头连接。
8.根据权利要求7所述一种准直器，其特征在于，所述平凹透镜分别通过隔圈与弯月透镜和双凸透镜间隔布置，所述弯月透镜通过压圈固定在所述镜筒一端内侧。
9.一种补偿光路系统，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的宽光谱准直镜头，还包括多个像差补偿镜、多个窄带二向性滤光片，所述窄带二向性滤光片的个数比像差补偿镜的个数多一个，多个像差补偿镜间隔排布成一列，多个窄带二向性滤光片间隔排布成一列，一列像差补偿镜和一列窄带二向性滤光片平行间隔布置，多个像差补偿镜和多个窄带二向性滤光片错位布置；所述宽光谱准直镜头布置在位于端部的一个窄带二向性滤光片的一侧，且所述宽光谱准直镜头的轴线与所述窄带二向性滤光片的轴线成角度布置；光束经过宽光谱准直镜头后，从端部的一个窄带二向性滤光片开始进入到一列像差补偿镜和一列窄带二向性滤光片之间形成Z字型光路系统。
10.根据权利要求9所述一种补偿光路系统，其特征在于，光束从一个像差补偿镜反射到一个窄带二向性滤光片，再从该窄带二向性滤光片反射到下一个像差补偿镜的路径为光程L，像差补偿镜的球面腔曲率为R；其中，L和R需满足如下公式：
...【技术特征摘要】
1.一种宽光谱准直镜头，其特征在于，包括共轴且间隔布置的弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜，所述平凹透镜位于所述弯月透镜和所述双凸透镜之间；所述弯月透镜的凹面为光入射面；所述平凹透镜的平面为光入射面；所述双凸透镜的两个凸面中，曲率半径较大的一个凸面为光入射面。
2.根据权利要求1所述一种宽光谱准直镜头，其特征在于，所述弯月透镜与所述平凹透镜之间的空气间隙宽度不大于2mm，所述平凹透镜与双凸透镜之间的空气间隙宽度不大于2mm。
3.根据权利要求1所述一种宽光谱准直镜头，其特征在于，所述平凹透镜的材料为火石玻璃，所述双凸透镜的材料为冕牌玻璃，所述弯月透镜的材料和双凸透镜的材料相同。
4.根据权利要求1所述一种宽光谱准直镜头，其特征在于，所述弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜的边缘光线入射高度分别为h1、h2和h3，所述弯月透镜、平凹透镜和双凸透镜的焦距分别为f1、f2和f3，h1、h2、h3、f1、f2和f3需满足如下公式：
5.根据权利要求4所述一种宽光谱准直镜头，其特征在于，f、f1、f2和f3还需满足如下公式：
6.根据权利要求1所述一种宽光谱准直镜头，其特征在于，所述弯月透镜包括第一光入射面和第一光出射面，所述平凹透镜包括第二光入射面和第二光出射面，所述双凸透镜包括第三光入射面和第三光出射面；所述第一光入射面、第一光出射面、第二光入射面、第二光出射面、第三光入射面和第三光出射面需满足如下条件：...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，秦晓琨，赵军，马永波，孙合成，
申请(专利权)人：北京指真生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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