用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜的制作方法

本发明涉及光学共焦扫描系统标准镜组领域，具体涉及一种用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜。

背景技术：

1、传统共聚焦扫描成像系统主要包括扫描模块、物镜模块以及辅助物镜模块，其中扫描模块与物镜模块组成照明光路，物镜模块和辅助物镜模块组成共聚焦成像光路。物镜作为其中的重要组成部分，需要特别关注以下三点：一是扫描模块的全视场角度的光线都需要被物镜完全接收，以避免光能量损失；二是各模块的出入瞳位置必须匹配；三是物镜的入瞳、物方视场角、分辨率以及成像面大小这些方面需要相互平衡，以实现相对更大视角、高质量的成像。传统物镜可以分为有限共轭物镜和无限共轭物镜，考虑到实际共聚焦扫描成像系统中通常需要棱镜、滤光片、偏振片等光学元件来辅助成像，而有限共轭物镜由于不存在平行光路，在引入这些光学元件时会产生相差，因此无限共轭物镜具有绝对优势。

2、然而，当将共聚焦扫描成像系统实现为用于人体皮肤组织成像目的的小型化设备时，现有的无限共轭物镜难以满足其成像要求，并且设计相应的新无限共轭物镜也非常困难。具体来说，考虑成像效率与设备小型化需要，扫描模块会采用例如二维振镜，二维振镜的工作角度一般为y＝±20°，x＝±12°，其工作面直径仅为约1mm，为保证物镜充分接收其工作面出射的偏转扫描光束同时达到成像分辨率要求，物镜的入瞳口径及位置需要与二维振镜的工作面的直径与位置完全匹配，而目前市面上的物镜由于机械干涉往往无法直接与二维振镜的工作面重和，而导致无法满足上述要求。并且，即使在二维振镜与物镜之间设置扩束镜组也难以解决这一问题，目前市面上的无限共轭物镜的入瞳口径一般在10mm～15mm，为了匹配其入瞳大小，需要采用大倍率的扩束镜组，而大倍率的扩束镜组会大大降低物镜的物方视场角，导致像方视场过小，而导致设备不具有实际应用价值。

3、进一步来说，在设备需要小型化且用于皮肤组织成像目的时，其中的物镜及相应的光学系统的设计困难。具体地，人体皮肤组织对不同波长有不同吸收系数，基于此，系统常见工作波长有830nm、980nm和1064nm，并不符合常见物镜的可见波段的设计指标。并且，物镜中的孔径光阑一般位于其镜组中央部分，入瞳距较大，从而要求二维振镜与物镜之间的扩束镜组具有大出瞳距，而这又与设备小型化要求相左，而造成光学设计困难。

技术实现思路

1、本发明是为解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够适用于小型的便携反射式共聚焦显微镜且能够实现高质量层析成像的无限共轭高分辨率物镜，本发明采用了如下技术方案：

2、本发明提供了一种用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，其具有这样的技术特征，该无限共轭高分辨率物镜包括：连接固定筒；以及透镜组件，可移动地设置在所述连接固定筒中，其中，所述透镜组件包括内镜筒以及设置在所述内镜筒中的多个透镜，所述多个透镜包括同轴依次设置的第一双凹透镜、孔径光阑、第一弯月透镜、双胶合透镜、双凸透镜、第二弯月透镜、第二双凹透镜以及平凸透镜，所述第一双凹透镜的像端凹面朝向所述第一弯月透镜的物端凹面，所述第一弯月透镜的像端凸面朝向所述双胶合透镜的物端凹面，所述双胶合透镜的像端凸面朝向所述双凸透镜的物端凸面，所述凸透镜的像端凸面朝向所述第二弯月透镜的物端凸面，所述第二弯月透镜的像端凹面朝向所述第二双凹透镜的物端凹面，所述第二双凹透镜的像端凹面朝向所述平凸透镜的物端凸面。

3、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，还可以具有这样的技术特征，其中，所述无限共轭高分辨率物镜的焦距与所述第二双凹透镜的曲率半径以及厚度相对应。

4、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，还可以具有这样的技术特征，其中，所述第一双凹透镜的材料为h-laf10la，所述第一弯月透镜的材料为h-laf3b，所述双胶合透镜由一片胶合用双凹透镜以及一片胶合用双凸透镜胶合成，该胶合用双凹透镜的材料为h-zf6，该胶合用双凸透镜的材料为h-zk11，所述双凸透镜的材料为h-lak53b，所述第二弯月透镜的材料为h-laf50b，所述第二双凹透镜的材料为h-zf13，所述平凸透镜的材料为h-zpk1a。

5、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，还可以具有这样的技术特征，其中，所述便携反射式共聚焦显微镜采用波长为830nm的激光光源，所述第一双凹透镜的厚度为1.20±0.02mm，其物端凹面的曲率半径为-6.195±5％mm，其像端凹面的曲率半径为8.164±5％mm。所述第一弯月透镜的厚度为3.20±0.02mm，其物端凹面的曲率半径为-55.090±5％mm，其像端凸面的曲率半径为-10.200±5％mm。所述双胶合透镜的厚度为6.50±0.02mm，其物端凹面的曲率半径为-20.561±5％mm，其像端凸面的曲率半径为-21.926±5％mm。所述双凸透镜的厚度为4.00±0.02mm，其物端凸面的曲率半径为22.570±5％mm，其像端凸面的曲率半径为-72.230±5％mm。所述第二弯月透镜的厚度为3.00±0.02mm，其物端凸面的曲率半径为14.029±5％mm，其像端凹面的曲率半径为80.000±5％mm。所述第二双凹透镜的厚度为3.20±0.02mm，其物端凹面的曲率半径为-66.800±5％mm，其像端凹面的曲率半径为19.616±5％mm。所述平凸透镜的厚度为4.50±0.02mm，其物端凸面的曲率半径为5.220±5％mm。所述第一双凹透镜与所述孔径光阑之间的间距为7.40±0.02mm，所述孔径光阑与所述第一弯月透镜之间的间距为1.00±0.02mm，所述第一弯月透镜与所述双胶合透镜之间的间距为0.80±0.02mm，所述双胶合透镜与所述双凸透镜之间的间距为0.70±0.02mm，所述双凸透镜与所述第二弯月透镜之间的间距为0.70±0.02mm，所述第二弯月透镜与所述第二双凹透镜之间的间距为1.20±0.02mm，所述第二双凹透镜与所述平凸透镜之间的间距为1.60±0.02mm。

6、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，还可以具有这样的技术特征，其中，所述便携反射式共聚焦显微镜采用波长为980nm的激光光源，所述第一双凹透镜的厚度为1.20±0.02mm，其物端凹面的曲率半径为-6.195±5％mm，其像端凹面的曲率半径为8.164±5％mm。所述第一弯月透镜的厚度为3.20±0.02mm，其物端凹面的曲率半径为-55.090±5％mm，其像端凸面的曲率半径为-10.200±5％mm。所述双胶合透镜的厚度为6.50±0.02mm，其物端凹面的曲率半径为-20.561±5％mm，其像端凸面的曲率半径为-21.926±5％mm。所述双凸透镜的厚度为4.00±0.02mm，其物端凸面的曲率半径为22.570±5％mm，其像端凸面的曲率半径为-72.230±5％mm。所述第二弯月透镜的厚度为3.00±0.02mm，其物端凸面的曲率半径为14.029±5％mm，其像端凹面的曲率半径为80.000±5％mm。所述第二双凹透镜的厚度为3.50±0.02mm，其物端凹面的曲率半径为-66.030±5％mm，其像端凹面的曲率半径为19.787±5％mm。所述平凸透镜的厚度为4.50±0.02mm，其物端凸面的曲率半径为5.220±5％mm。所述第一双凹透镜与所述孔径光阑之间的间距为7.40±0.02mm，所述孔径光阑与所述第一弯月透镜之间的间距为1.00±0.02mm，所述第一弯月透镜与所述双胶合透镜之间的间距为0.80±0.02mm，所述双胶合透镜与所述双凸透镜之间的间距为0.70±0.02mm，所述双凸透镜与所述第二弯月透镜之间的间距为0.70±0.02mm，所述第二弯月透镜与所述第二双凹透镜之间的间距为1.20±0.02mm，所述第二双凹透镜与所述平凸透镜之间的间距为1.30±0.02mm。

7、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，还可以具有这样的技术特征，其还包括：变焦配合组件，用于与所述透镜组件配合实现所述无限共轭高分辨率物镜的变焦，所述变焦配合组件包括：保护平板夹具，设置在所述连接固定筒的一端；以及保护平板，固定在所述保护平板夹具上且位于所述平凸透镜前。

8、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，还可以具有这样的技术特征，其中，所述保护平板的材料为h-k9l，所述保护平板与所述平凸透镜之间设置有耦合剂。

9、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，还可以具有这样的技术特征，其中，所述透镜组件还包括多个透镜夹具，分别用于将所述多个透镜固定在所述内镜筒中，每个所述透镜夹具具有定位部，所述定位部设置在所述内镜筒内，且所述定位部的外周形状与所述内镜筒的内壁形状相匹配，相邻两个所述透镜夹具的所述定位部相抵接。

10、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，还可以具有这样的技术特征，其中，所述多个透镜夹具包含用于固定所述第一双凹透镜的第一双凹透镜夹具，所述内镜筒上与所述第一双凹透镜夹具的安装位置对应的位置处具有至少一个调节用孔，用于对所述第一双凹透镜夹具的安装位置进行微调。

11、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，还可以具有这样的技术特征，其中，至少一个所述透镜夹具具有贯通的气孔，当该透镜夹具设置在所述内镜筒内时，所述气孔的贯通方向与所述内镜筒的轴向相一致。

12、发明作用与效果

13、根据本发明的用于便携反射式共聚焦显微镜的无限共轭高分辨率物镜，包括连接固定筒以及透镜组件，由于透镜组件可移动地设置在连接固定筒中，因此能够通过连接固定筒将该物镜安装在设备内，并通过连接固定筒与透镜组件之间的相对位移使得经过透镜组件的光束聚焦在待测目标的不同深度处，从而实现对待测目标不同深度的成像，即实现层析成像。透镜组件包含同轴设置的第一双凹透镜、孔径光阑、第一弯月透镜、双胶合透镜、双凸透镜、第二弯月透镜、第二双凹透镜以及平凸透镜，因此能够通过第一双凹透镜、第一弯月透镜和双胶合透镜对入射光束进行扩束，并且孔径光阑设置在靠近透镜组件前端，使得该物镜能够具有小口径的入瞳，能够在小型设备中与二维振镜很好地配合使用，再通过后续透镜进行聚焦，光路走向前后对称，各透镜能够承担较小的光线入射角度，可避免引入过多像差，并且，通过双胶合透镜能够减少色差影响，通过弯月透镜、双凸透镜、双凹透镜等能平衡球差、像散和彗差，从而能够实现高分辨率、高质量的成像。