[发明专利]用于聚焦激光束的消色差消像散变形投影物镜

说明书

在流式细胞仪中，物镜(20)将具有四个不同波长的输入激光束聚焦到共同平面(P)中。物镜(20)包括三个单透镜(CL1,CL2,FFL)，两个第一单透镜(CL1,CL2)成形为圆柱形并且减小输入激光束的尺寸，第三单透镜(FFL)是球形的以将减小尺寸的激光束聚焦到共同平面(P)中。

优先权

本申请要求于2016年7月18日提交的美国临时申请序号62/363,532和2017年7月11日提交的美国非临时专利申请号15/646,688的优先权，所述申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明一般涉及投影透镜。本发明特别涉及用于将具有不同波长的两个或更多个激光束聚焦到共同的椭圆焦点中的变形投影透镜。

背景技术

流式细胞术的基本原理是细胞在流体流中通过聚焦激光束，从而可以对细胞进行检测，识别，计数和分选。细胞成分被荧光标记，然后被激光束激发，以发射不同波长的光。然后可以测量荧光以确定样品中存在的细胞的量和类型。当它们通过流体流时，可以分析每秒多达数千个颗粒。

在流体通过聚焦光束的点处，在流体流周围小心地放置几个检测器。悬浮颗粒或细胞的尺寸可以在0.2微米(μm)至150μm的范围内，穿过聚焦光束并散射辐射。荧光标记的细胞成分也被聚焦的激光束激发，并以比激光束更长的波长发射光(荧光)。然后由检测器检测荧光。检测器测量散射光和荧光的组合。然后使用特殊软件，通过与流式细胞仪连接的计算机来分析测量数据。

通常认为，上述流式细胞术过程对于包括在激光束中的更多光波长更灵活且更准确。在实践中，这是通过沿着共同路径组合来自不同激光器的分量光束以提供聚焦到流体流中的组合光束来实现的。二极管激光器模块通常用于提供分量光束。商业上可获得的二极管激光器模块可以在近紫外(UV)到近红外(NIR)的范围内提供选定基波波长的激光辐射。

越来越多的波长和波长范围在用于将组合激光束聚焦到流体流中的光学物镜的设计和构造中提出了重大问题。通常认为，为了在公共位置(焦平面)聚焦两个显着不同的波长，聚焦物镜必须包括至少两个具有不同的，例如高和低光谱色散的透镜元件。布置成将两个不同波长(红色和蓝色)聚焦在共同焦平面中的物镜通常被称为消色差物镜。

如果要将三个显着不同的波长(例如，红色、绿色和蓝色波长)聚焦在共同位置，则聚焦物镜必须包括具有不同光谱色散的至少三个透镜元件。布置成将三个显着不同的波长(红色、绿色和蓝色)聚焦在共同焦平面中的物镜通常被称为复消色差物镜。

在消色差或复消色差物镜中，不同光谱色散的单个(单态)透镜元件可能需要以透镜设计领域的从业者称为“双重透镜”或“三重透镜”的形式“粘合”在一起。这可能会造成在流式细胞仪中包含UV波长的问题，因为光学胶合剂(粘合剂)可能会被UV辐射降解。

基于传统的光学设计智慧，可以预期，随着流式细胞仪中包括更多的激光辐射波长，例如四个或更多波长，将波长聚焦到流体流中所需的物镜将更复杂和昂贵。这可能导致聚焦物镜的成本和复杂性决定了在流式细胞仪中可以使用多少激光辐射波长的实际上限。

需要一种简单的聚焦物镜，能够将四个或更多个激光辐射波长聚焦在共同的焦平面中，但是其中所需的不同光学材料(玻璃)的数量小于物镜要在共同的焦平面上聚焦的不同波长的数量。优选地，聚焦物镜不应包括任何胶合的双重或三重元件。

发明概述