用于便携反射式共聚焦显微镜的标准扩束镜头的制作方法

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标准扩束镜头。

背景技术：

1、传统光学共焦扫描系统通常包括高分辨率无限共轭的物镜以及用于实现扫描的两个一维振镜，由于物镜共轭距无限，因此这样的系统中，不仅在添加照明系统、棱镜、滤光片以及偏振片时不引起像点位置变动而产生又像叠影等问题，还有利于系统的装配。

2、随着电子技术发展以及产品集成化程度越来越高，两个一维振镜正逐渐被更小型化部件替代，例如在用于皮肤组织检测目的的便携反射式共聚焦显微镜中，可考虑采用高性能小型化的二维振镜，其器件尺寸更小，有利于实现便携反射式共聚焦显微镜整体的小型化，使其具有更好的手持式特性，并且二维振镜的振动频率极快，可大大缩短扫描时间。然而，二维振镜的使用也带来了多个问题：其一是由于二维振镜的工作面过小，其直径通常仅为约1mm，因此很难直接作为大数值孔径的物镜入瞳面进行扫描成像，使得整个反射式共聚焦显微镜系统的分辨能力受限；其二是为了避免扫描过程中光线无法被物镜完全接收而造成光能量损失，二维振镜的工作面需要作为共聚焦扫描系统的孔径光阑，然而，市面上常见的物镜的入瞳通常位于物镜的镜组内，由于机械干涉无法直接进行光瞳匹配。因此，如何能够在使用二维振镜的情况下实现便携反射式共聚焦显微镜的高分辨成像、避免扫描过程中的光能量损失是当前需要解决的问题。

3、另一方面，用于皮肤组织检测目的的便携反射式共聚焦显微镜通常采用具有单一工作波长的激光作为光源，考虑到人体组织对不同波长的激光的吸收系数，目前通常采用的激光波长主要有830nm、980nm和1064nm这三种。虽然不同的工作波长可以满足不同成像质量、成像视场以及成像深度的需求，但同一个光学系统往往在设计过程中难以兼顾多种工作波长的不同设计指标，不同工作波长对应光学系统结构往往差别较大，而导致很难进行一体化光机设计。

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采用二维振镜的便携反射式共聚焦显微镜、且能够经过简单改装适应多种不同工作波长转换的标准扩束镜头，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标准扩束镜头，设置在便携反射式共聚焦显微镜的二维振镜与物镜之间，其具有这样的技术特征，该标准扩束镜头包括：镜筒；透镜组，包括多个透镜，用于对所述二维振镜出射的光束进行扩束，使得扩束后的光束与所述物镜的入瞳相匹配；以及固定组件，用于将所述透镜组与所述镜筒进行固定，其中，所述多个透镜包括同轴依次排列的正弯月透镜、平凸透镜、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜以及双凸透镜，所述正弯月透镜的像端凸面朝向所述平凸透镜的物端凸面，所述平凸透镜的像端平面朝向所述第一双胶合透镜的物端凸面，所述第一双胶合透镜的像端凹面朝向所述第二双胶合透镜的物端凹面，所述第二双胶合透镜的像端凸面朝向所述双凸透镜的物端凸面。

3、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的标准扩束镜头，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，所述正弯月透镜的物端凹面的曲率半径为-89.108±5％mm，所述正弯月透镜的像端凸面的曲率半径为-24.490±5％mm，所述平凸透镜的物端凸面的曲率半径为39.450±5％mm，所述第一双胶合透镜的物端凸面的曲率半径为8.644±5％mm，述第一双胶合透镜的像端凹面的曲率半径为16.140±5％mm，所述第二双胶合透镜的物端凹面的曲率半径为-27.710±5％mm，所述第二双胶合透镜的像端凸面的曲率半径为-19.198±5％mm，所述双凸透镜的物端凸面的曲率半径为90.730±5％mm，所述双凸透镜的像端凸面的曲率半径为-116.720±5％mm，所述正弯月透镜的厚度为5.80±0.02mm，所述平凸透镜的厚度为6.00±0.02mm，所述第一双胶合透镜由第一双凸透镜和第一双凹透镜胶合形成，所述第一双凸透镜的厚度为9.70±0.02mm，所述第一双凹透镜的厚度为6.00±0.02mm，所述第二双胶合透镜由第二双凹透镜和第二双凸透镜胶合形成，所述第二双凹透镜的厚度为5.90±0.02mm，所述第二双凸透镜的厚度为8.40±0.02mm，所述双凸透镜的厚度为3.20±0.02mm，所述正弯月透镜与所述平凸透镜之间的空气厚度为0.80±0.02mm，所述平凸透镜与所述第一双胶合透镜之间的空气厚度为3.50±0.02mm，所述第一双胶合透镜与所述第二双胶合透镜之间的空气厚度为11.00±0.02mm，所述第二双胶合透镜与所述双凸透镜之间的空气厚度为21.80±0.02mm。

4、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的标准扩束镜头，还可以具有这样的技术特征，其中，所述正弯月透镜的材料为h-laf10la，所述双凸透镜的材料为h-zf13。

5、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的标准扩束镜头，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，所述正弯月透镜的物端凹面的曲率半径为-100.000±5％mm，所述正弯月透镜的像端凸面的曲率半径为-24.972±5％mm，所述平凸透镜的物端凸面的曲率半径为39.450±5％mm，所述第一双胶合透镜的物端凸面的曲率半径为8.644±5％mm，所述第一双胶合透镜的像端凹面的曲率半径为16.140±5％mm，所述第二双胶合透镜的物端凹面的曲率半径为-27.710±5％mm，所述第二双胶合透镜的像端凸面的曲率半径为-19.198±5％mm，所述双凸透镜的物端凸面的曲率半径为95.000±5％mm，所述双凸透镜的像端凸面的曲率半径为-106.600±5％mm，所述正弯月透镜的厚度为5.90±0.02mm，所述平凸透镜的厚度为6.00±0.02mm，所述第一双胶合透镜由第一双凸透镜和第一双凹透镜胶合形成，所述第一双凸透镜的厚度为9.70±0.02mm，所述第一双凹透镜的厚度为6.00±0.02mm，所述第二双胶合透镜由第二双凹透镜和第二双凸透镜胶合形成，所述第二双凹透镜的厚度为5.90±0.02mm，所述第二双凸透镜的厚度为8.40±0.02mm，所述双凸透镜的厚度为3.20±0.02mm，所述正弯月透镜与所述平凸透镜之间的空气厚度为0.70±0.02mm，所述平凸透镜与所述第一双胶合透镜之间的空气厚度为3.50±0.02mm，所述第一双胶合透镜与所述第二双胶合透镜之间的空气厚度为11.00±0.02mm，所述第二双胶合透镜与所述双凸透镜之间的空气厚度为21.80±0.02mm。

6、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的标准扩束镜头，还可以具有这样的技术特征，其中，所述正弯月透镜的材料为h-laf10la，所述双凸透镜的材料为h-laf50b。

7、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的标准扩束镜头，还可以具有这样的技术特征，其中，所述平凸透镜的材料为h-laf50b，所述第一双凸透镜的材料为h-laf50b，所述第一双凹透镜的材料为h-zk21，所述第二双凸透镜的材料为h-laf50b，所述第二双凹透镜的材料为h-f4。

8、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的标准扩束镜头，还可以具有这样的技术特征，其中，所述固定组件包括多个机械夹具，分别用于对各个所述透镜进行夹持固定，并用于对所述透镜之间的相对位置进行定位，所述机械夹具均具有定位部，所述定位部设置在所述镜筒内，且所述定位部的外周形状与所述镜筒的内壁形状相匹配，相邻两个所述机械夹具的所述定位部相抵接。

9、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的标准扩束镜头，还可以具有这样的技术特征，其中，所述多个机械夹具包括弯月透镜夹具、平凸透镜夹具、第一双胶合透镜夹具、第二双胶合透镜夹具以及双凸透镜夹具，所述第二双胶合透镜为敏感光学元件，所述第二双胶合透镜夹具设置在所述镜筒内，所述镜筒上与所述第二双胶合透镜夹具对应的位置开设有至少一个定位孔，用于对所述第二双胶合透镜夹具的安装位置进行微调。

10、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的标准扩束镜头，还可以具有这样的技术特征，其中，所述双凸透镜夹具还具有从所述双凸透镜夹具的定位部延伸的夹具延伸部以及双凸透镜固定部，所述双凸透镜固定部的外径小于所述镜筒的外径，且所述双凸透镜固定部设置在所述镜筒的外部，所述双凸透镜固定在所述双凸透镜固定部的外端部处，所述平凸透镜夹具还具有从其定位部延伸的平凸透镜固定部，所述第一双胶合透镜夹具还具有从其定位部延伸的第一双胶合透镜固定部，所述第二双胶合透镜夹具还具有从其定位部延伸的第二双胶合透镜固定部，所述平凸透镜固定部、所述第一双胶合透镜固定部以及所述第二双胶合透镜固定部分别具有至少一个贯通的气孔。

11、本发明提供的用于便携反射式共聚焦显微镜的标准扩束镜头，还可以具有这样的技术特征，其中，所述镜筒的后端内侧具有内螺纹，所述固定组件还包括固定压圈，所述固定压圈外周具有外螺纹，用于设置在所述镜筒的后端内，并将所述镜筒内的多个所述机械夹具压紧固定。

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标准扩束镜头，包括镜筒、透镜组以及固定组件，能够通过固定组件来实现多个透镜的准确定位，并通过多个透镜实现对二维振镜出射的光束的扩束，使得扩束后的光束能够与物镜的入瞳相匹配，从而能够在便携反射式共聚焦显微镜中采用高性能、小尺寸的二维振镜，并且在使用二维振镜的情况下实现便携反射式共聚焦显微镜的高分辨成像、避免扫描过程中的光能量损失。

14、具体地，透镜组包括同轴依次排列的正弯月透镜、平凸透镜、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜以及双凸透镜，其中，正弯月透镜、平凸透镜和双凸透镜用于平衡球差、像散以及畸变场曲，第一双胶合透镜和第二双胶合透镜用于消除色差影响，从而提高成像质量，同时，该透镜组结构的视场比伽利略结构的视场更大。此外，正弯月透镜、平凸透镜和第一双胶合透镜构成第一镜组部分，第二双胶合透镜和双凸透镜构成第二镜组部分，两个镜组部分构成双高斯对称系统。在光学设计过程中，第一镜组部分和第二镜组部分均可分别独立矫正像差，保证出入瞳匹配拼接后使用，在透镜组的装配过程中，也可分别单独验证两个镜组部分的有效焦距及成像质量，保证放大倍率。同时，这类双高斯对称系统也可有效减小畸变、像散、场曲的影响。