一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统的制作方法

本发明属于光学领域，尤其涉及一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统。

背景技术：

1、为了分辨和检查生物样本组织的细微结构，需要采用具有大视场高分辨的显微光学系统。但目前已有的显微光学系统(传统光学显微镜、电子显微镜、共聚焦显微镜乃至近年最先进的双光子显微镜)以及活体成像设备都难以实现高分辨率且无液体介质参与的大视场成像。为获取高分辨率下的大视场成像，需要增大显微成像光学系统的口径，但由于透镜轴外像差的影响，多镜片成像过程中近轴放大率与轴外放大率不匹配，导致大视场边缘畸变大，给生物样本组织的细微结构观察带来极大影响。目前已有的显微光学系统在大视场和高分辨率指标上存在内在的制约，不能同时获得优化，无法满足生命科学的研究需要，亟待改进与突破。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供了一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统，包括从物面到像面依次布置的载玻片、准直镜组、发射滤光片、类高斯镜组；准直镜组和发射滤光片之间的位置、发射滤光片与类高斯镜组之间的位置中，至少一个位置上布置有消色差镜组或消色差透镜；所得到的显微光学系统的数值孔径0.45-0.55，放大倍率5-10倍，物方视场直径4mm-6mm，物方分辨率0.4μm-0.6μm，工作距2mm-3mm，波长可见光范围460nm-680nm。

3、进一步的，所述准直镜组包括沿光轴方向依次布置的第一凹凸透镜、第二凹凸透镜、第三凹凸透镜、第一双凸透镜、第四凹凸透镜、第一双凹透镜、第二双凸透镜、第五凹凸透镜。

4、进一步的，所述消色差镜组包括沿光轴方向依次布置的第三双凸透镜、第一凸凹透镜、第二双凹透镜，其作用是用来消除系统色差。

5、进一步的，所述类高斯镜组包括沿光轴方向依次布置的第三双凹透镜、第六凹凸透镜、第二凸凹透镜、第三凸凹透镜，其作用是用来缩短物像共轭距。

6、进一步的，所述显微光学系统具有物方远心和像方远心，物方工作距为2mm-3mm。

7、进一步的，所述显微光学系统物镜初始结构采用以显微物镜结构为主兼顾光刻物镜结构特征的形式。

8、进一步的，所述显微光学系统无液体作为介质。

9、本发明的有益效果是：根据以上技术方案，利用现有计算机辅助光学设计与优化软件，合理选择镜组数量和结构，并通过对各镜组的位置和参数进行优化设计，各透镜材料均为普通商用玻璃，降低了光学系统材料采购难度和制造成本；各透镜面型均为球面，共轴放置，方便加工和装调。显微光学系统的mtf值在工作波段全视场范围内接近衍射极限，相对畸变在工作波段全视场范围内小于1％，相比于同等视场的传统物镜具有更高的成像分辨率，更小的相对畸变，更大的工作距，且无需液体介质参与。

技术特征：

1.一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统，其特征在于，包括从物面到像面（p）依次布置的载玻片（s）、准直镜组（g1）、发射滤光片（f）、类高斯镜组（g3）；准直镜组（g1）和发射滤光片（f）之间的位置、发射滤光片（f）与类高斯镜组（g3）之间的位置中，至少一个位置上布置有消色差镜组（g2）或消色差透镜；所得到的显微光学系统的数值孔径0.45-0.55，放大倍率5-10倍，物方视场直径4mm-6mm，物方分辨率0.4μm-0.6μm，工作距2mm-3mm，波长可见光范围460nm-680nm。

2.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统，其特征在于，所述准直镜组（g1）包括沿光轴方向依次布置的第一凹凸透镜（l1）、第二凹凸透镜（l2）、第三凹凸透镜（l3）、第一双凸透镜（l4）、第四凹凸透镜（l5）、第一双凹透镜（l6）、第二双凸透镜（l7）、第五凹凸透镜（l8）。

3.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统，其特征在于，所述消色差镜组（g2）包括沿光轴方向依次布置的第三双凸透镜（l9）、第一凸凹透镜（l10）、第二双凹透镜（l11），其作用是用来消除系统色差。

4.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统，其特征在于，所述类高斯镜组（g3）包括沿光轴方向依次布置的第三双凹透镜（l12）、第六凹凸透镜（l13）、第二凸凹透镜（l14）、第三凸凹透镜（l15），其作用是用来缩短物像共轭距。

5.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统，其特征在于，显微光学系统具有物方远心和像方远心，物方工作距2mm-3mm。

6.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统，其特征在于，显微光学系统初始结构采用以显微物镜结构为主且具有光刻物镜结构特征的形式。

7.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统，其特征在于，显微光学系统无液体作为介质。

技术总结本发明涉及一种大视场高分辨大工作距无液显微光学系统，包括从物面到像面依次布置的载玻片、准直镜组、发射滤光片、类高斯镜组；准直镜组和发射滤光片之间的位置、发射滤光片与类高斯镜组之间的位置中，至少一个位置上布置有消色差镜组或消色差透镜；所得到的显微光学系统的数值孔径0.45‑0.55，放大倍率5‑10倍，物方视场直径4mm‑6mm，物方分辨率0.4μm‑0.6μm，工作距2mm‑3mm，波长可见光范围460nm‑680nm。显微光学系统的MTF值在工作波段全视场范围内接近衍射极限，相对畸变在工作波段全视场范围内小于1％，相比于同等视场的传统物镜具有更高的成像分辨率，更小的相对畸变，更大的工作距。技术研发人员：郭建宇,王俊受保护的技术使用者：杭州志达光电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29