[发明专利]一种大视场高分辨的荧光显微镜物镜

说明书

本发明公开了一种大视场高分辨的荧光显微镜物镜，包括从物面向像面依次布置的载玻片S、二向色镜D、发射滤光片E；载玻片S和二向色镜D之间的位置、二向色镜D和发射滤光片E之间的位置、发射滤光片E之后的位置中的至少一个位置上放置有透镜或镜组；所得到的荧光显微镜物镜的放大倍率10‑35倍，数值孔径0.3‑0.5，波长可见光范围480nm‑680nm，物方视场直径4mm‑10mm，物方分辨率0.4μm‑2μm。荧光显微镜物镜的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0.3％，相比于同等视场的传统物镜具有更高的成像分辨率和更小的相对畸变。

技术领域

本发明属于光学领域，尤其涉及一种大视场高分辨的荧光显微镜物镜。

背景技术

为了检查生物对象和组织结构而采用具有大数值孔径的显微镜物镜，以分辨细微的结构。但目前已有的显微镜(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)、摄像和照相机以及活体成像设备难以实现高分辨率下的宽视场成像。为获取高分辨率下的宽视场成像，必然需要增大成像光学系统的口径。但由于透镜轴外像差的影响，多镜片成像过程中边缘与中心放大率不匹配，导致宽视场边缘畸变大。现在物镜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。

发明内容

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的荧光显微镜物镜。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大视场高分辨的荧光显微镜物镜，包括从物面向像面依次布置的载玻片S、二向色镜D、发射滤光片E；载玻片S和二向色镜D之间的位置、二向色镜D和发射滤光片E之间的位置、发射滤光片E之后的位置中的至少一个位置上放置有透镜或镜组；所得到的荧光显微镜物镜的放大倍率10-35倍，数值孔径0.3-0.5，波长可见光范围480nm-680nm，物方视场直径4mm-10mm，物方分辨率0.4μm-2μm。

进一步的，荧光显微镜物镜包括从物面向像面依次布置的载玻片S、介质W、准直镜组G1、反远距镜组G2、二向色镜D、发射滤光片E、消色差镜组G3、类高斯镜组G4。

进一步的，所述准直镜组G1包括沿光轴方向依次布置的第一平凸透镜L1、第一凸凹透镜L2、第一凹凸透镜L3、第二平凸透镜L4。

进一步的，所述反远距镜组G2包括沿光轴方向依次布置的第一双凹透镜L5、第一双凸透镜L6、第二双凸透镜L7、第二凸凹透镜L8。

进一步的，所述消色差镜组G3包括沿光轴方向依次布置的第三双凸透镜L9、第三凸凹透镜L10。

进一步的，所述类高斯镜组包括沿光轴方向依次布置的第四凸凹透镜L11、第二双凹透镜L12、第五凸凹透镜L13、第二凹凸透镜L14、第三凹凸透镜L15，荧光显微镜物镜采用由高斯镜组变形的类高斯镜组G4来缩短物像共轭距。

进一步的，所述二向色镜入射端和发射滤光片出射端的主光线严格平行，且二向色镜入射端和发射滤光片出射端的镜组保留像差来补偿两平板产生的像差。

进一步的，荧光显微镜物镜的像面为曲面。

进一步的，荧光显微镜物镜兼顾物方远心和像方远心。

进一步的，荧光显微镜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。

本发明的有益效果如下：通过计算机辅助光学设计和优化，合理选择镜组的数量和结构，各透镜均为球面面型，共轴放置，便于加工和装调，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。荧光显微镜物镜的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0.3％，相比于同等视场的传统物镜具有更高的成像分辨率和更小的相对畸变。

附图说明