CN102778706A - 光学透镜以及使用该光学透镜的光学显微镜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学透镜，包含一第一曲面以及设置在第一曲面上并与第一曲面直接接触的环型遮罩，其中环型遮罩阻挡了第一曲面上的一环型区域，以避免光线经过环型区域。本发明另外提供了一种使用该光学透镜的光学显微镜装置。

Description

光学透镜以及使用该光学透镜的光学显微镜系统

技术领域

本发明是关于一种使用在光学显微镜系统的一种光学透镜，特别来说，是关于一种具有环型遮罩的光学透镜，其中环型遮罩可阻挡光线进入光学透镜的周围区域。

背景技术

光学透镜(optical lens)是指一种光学装置，具有几近完美的轴对称形状，可以穿透光线、反射光线、聚合或分散光线。然而，当一平行光源从一侧进入光学透镜时，无论光线的波长或强度为何，接近中心轴与远离中心轴的光线并无法正确聚焦在同一个点上，也就是指球面像差现象(spherical aberrationphenomenon)。

球面像差产生的原因在于，透镜接近中心轴的曲度以及周围的曲度不同，故两处的折射率也产生差异所导致。请参考图1，所示为习知球面像差现象的示意图。如图1所示，一近轴光线(paraxial)102以及一远轴光线(peripheral)100入射至一透镜104。近轴光线102与远轴光线100并不会精确地对焦在同一点上。这样的现象会使得影像的解析度降低，而成为一种需要解决的问题。

发明内容

本发明其中一种目的在于提供一种光学透镜，能减少球面像差现象，以具有锐利的成像品质。

根据一实施例，本发明提供了一种光学透镜，包含一第一曲面以及设置在第一曲面上并与第一曲面直接接触的环型遮罩，其中环型遮罩阻挡了第一曲面上的一环型区域，以避免光线经过环型区域。

根据另一实施例，本发明另外提供了一种光学显微镜系统，包含一物镜以及一目镜，其中物镜具有一第一曲面而目镜具有一第二曲面。一环型遮罩会设置在第一曲面或第二曲面的至少一个，以阻挡光线经过第一区面或第二曲面上的环型区域。

附图说明

图1所示为习知球面像差现象的示意图。

图2与图3所示为本发明第一实施例中光学透镜的结构示意图。

图4与图5所示为本发明第二实施例以及第三实施例中光学透镜的结构示意图。

图6所示为本发明的光学显微镜系统的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

100    远轴光线        402    聚光镜

102    近轴光线        404    物镜

104    透镜            406    投影镜

300    光学透镜        408    样品

302    第一曲面        410    第一曲面

304    第二曲面        412    第二曲面

306    边缘            414    第三曲面

308    环型遮罩        416    第四曲面

310    开孔            418    第五曲面

400    光学显微镜系统  420    第六曲面

具体实施方式

为使本发明的一般技术人员能更进一步了解本发明，下文特别列举本发明的几个优选实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。

请参考图2与图3，所示为本发明第一实施例中光学透镜的结构示意图，其中图2所示为光学透镜的剖面图，而图3所示为光学透镜的平视图。如图2以及图3所示，光学透镜300包含一第一曲面302、一第二曲面304以及一边缘(edge)306。第一曲面302以及第二曲面304是相对设置且相交于边缘306的地方。于一实施例中，第一曲面302以及第二曲面304为任何球形曲面且具有一特定的曲率，两者的曲率可以相同也可以不相同。如图2所示的实施例中，第一曲面302以及第二曲面304都是凸面(convex)。

如前所述，球面像差起因于近轴光线102与远轴光线100无法对焦在同一点上。为了解决此一问题，本发明的一实施例的光学透镜300另外设置有一环型遮罩(annular mask component)308，具有环状或圈状的图形，并具有一开孔(aperture)310设置于其中。开孔310可允许近轴光线102穿过光学透镜300并聚焦在焦点A上。由于光学透镜300外围的一环型区域被环型遮罩308所包覆，故远轴光线100并无法穿过光学透镜300的环型区域，仅有近轴光线102可以折射进入光学透镜300，因此习知近轴光线102和远轴光线100所造成的球面像差问题可以得到改善，光学透镜300的对焦可以更精确，也增加了光学透镜300成像的清晰度与锐利度。于一实施例中，环型遮罩308会在第一曲面302上延伸至边缘306，以完全覆盖第一曲面302的整个周围。

于本发明的一实施例中，环型遮罩308可以是选择性的半透明材质。于一实施例中，环型遮罩308为不透明(opaque)材质，以完全阻挡进入环型区域的光线。在最理想的状况下，环型遮罩308为一黑体材质(black body material)，可以吸收任何电磁辐射能量。于一实施例中，环型遮罩308是一碳膜(carbonfilm)，碳膜会形成在第一曲面302上并与其直接接触，形成碳膜的方式例如是涂布(coating)或其他适合的方式。

请参考图4与图5，所示为本发明第二实施例以及第三实施例中光学透镜的结构示意图。如第4图所示，本实施例的环型遮罩308是设置在第二曲面304而非设置在第一曲面302。如图5所示，环型遮罩308会同时设置在光学透镜300的第一曲面302以及第二曲面304上。在本实施例中，第一曲面302和第二曲面304为凹面(concave)。然而，值得注意的是，环型遮罩308的摆设位置以及第一曲面302和第二曲面304的实施方式可做任意的组合，在此不加以一一描述。

本发明的光学透镜300可以应用在各种光学领域当中，例如是光学显微镜。请参考图6，所示为本发明光学显微镜系统的结构示意图。如图6所示，本发明的光学显微镜系统400包含有一聚光镜(condenser lens)402、一物镜(objective lens)404以及一投影镜(projector lens)406。一样品(specimen)408则放置在聚光镜402以及物镜404之间。聚光镜402主要用以将点光源(pointsource)转换成为平行光源(collimated light)，而物镜404以及投影镜406则用以决定光学显微镜系统400的放大倍率。举例来说，当平行光穿过样品408而在物镜404以及投影镜406处折射时，会在位置C处产生一放大的影像。而为了得到更加清晰的影像，本发明的光学显微镜系统400中，聚光镜402、物镜404以及投影镜406中至少一个会具有一环状遮罩308包覆其周围区域，例如环状遮罩308可以分别设置在聚光镜402的一第一曲面410及/或一第四曲面416的周围区域上、或物镜404的一第二曲面412及/或一第五曲面418的周围区域上、或者投影镜406的一第三曲面414及/或一第六曲面420的周围区域上。于一实施例中，物镜404的第二曲面412及第五曲面418以及投影镜406的第三曲面414及第六曲面420的周围区域都设置有环状遮罩308。环状遮罩308的实施方式如前所述，在此不加以重复。藉由此环型遮罩308的设计，本发明的光学显微镜系统400可以改善球面像差现象，故能得到良好的成像品质。需要了解的是，本发明并不局限于前述的光学显微镜系统，而可以应用于其他光学相关的产品，例如电子显微镜等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光学透镜，其特征在于包含：

第一曲面；以及

环型遮罩，设置在所述第一曲面上且和所述第一曲面直接接触，其中所述环型遮罩阻挡光线通过所述第一曲面的所述周围区域。

2.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于所述环型遮罩包含不透光材质。

3.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于所述环型遮罩包含碳膜。

4.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于所述第一曲面为凸面或凹面。

5.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于还包含第二曲面与所述第一曲面相对设置。

6.如权利要求5所述的光学透镜，其特征在于所述第二曲面为凸面或凹面。

7.一种光学显微镜系统，其特征在于包含：

物镜，具有第一曲面；以及

一投影镜包含第二曲面，至少一环型遮罩设置于所述第一曲面或所述第二曲面的其中至少一个并与其直接接触，所述环型遮罩可阻挡光线通过所述第一曲面及/或所述第二曲面的周围区域。

8.如权利要求7所述的光学显微镜系统，其特征在于还包含聚光镜具有第三曲面，且所述环型遮罩设置在所述第三曲面上并与其直接接触。

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