CN118091917A - 一种紫外双波长显微物镜 - Google Patents

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黄荣
宋龙
张正新
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Abstract

本发明提出了一种紫外双波长显微物镜，从出射平行光至被观测物面依次包括弯月负透镜A、双凸正透镜B、双凸正透镜C、弯月负透镜D、弯月正透镜E和弯月正透镜F；紫外双波长显微物镜的总焦距f和总长L满足以下条件：f/L≥0.3；紫外双波长显微物镜的总焦距f和工作距离S满足以下条件：f/S≤1.5。与现有的技术相比，本发明的大数值孔径显微物镜具有紫外双波长、高分辨率、高透过率和结构紧凑等特点，可应用于生物组织的微弱荧光探测。

Description

一种紫外双波长显微物镜
技术领域
本发明涉及显微成像光学系统领域，特别涉及一种紫外双波长显微物镜。
背景技术
355nm激光与生物组织中的光敏剂相互作用会产生370nm的荧光，观测370nm的荧光剂量与位置可以反馈生物组织的信息，但是370nm的荧光剂量非常小，需要大数值孔径的高分辨率显微物镜。然而，在紫外波长可用的光学玻璃非常有限，目前市场上大部分显微物镜只能在可见光条件下使用，少数可以提供紫外显微物镜也只能工作于单波长，无法满足生物医学观测的紫外双波长需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种可以同时对355nm和370nm紫外光成像的显微物镜，并且其具有大数值孔径和高分辨率等特点。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种紫外双波长显微物镜，从出射平行光至被观测物面依次包括弯月负透镜A、双凸正透镜B、双凸正透镜C、弯月负透镜D、弯月正透镜E和弯月正透镜F；紫外双波长显微物镜的总焦距f和总长L满足以下条件：f/L≥0.3；紫外双波长显微物镜的总焦距f和工作距离S满足以下条件：f/S≤1.5。
进一步地，所述弯月负透镜A的焦距fA满足：1.5≤|fA/f|≤2.5。
进一步地，所述双凸正透镜B和所述双凸正透镜C的组合焦距fBC满足：1.0≤|fBC/f|≤2.0。
进一步地，所述弯月负透镜D的焦距fD满足：1.5≤|fD/f|≤2.5。
进一步地，所述弯月正透镜E和所述弯月正透镜F的组合焦距fEF满足：1.0≤|fEF/f|≤2.0。
进一步地，所述弯月负透镜A、双凸正透镜B、双凸正透镜C、弯月负透镜D、弯月正透镜E和弯月正透镜F材质均采用i线玻璃。
进一步地，所述i线玻璃为H-QK3LGTi玻璃、H-K90GTi玻璃、QF50GTi玻璃或F4GTi玻璃中的一种。
本发明的有益效果如下：
激光聚焦波长：355nm；
激光聚焦孔径：NA≥0.25；
聚焦光斑直径：RMS小于0.5um；
成像波长：370nm；
数值孔径：NA＞0.45；
分辨率：RMS小于0.5um；
视场范围：≥Φ0.8mm；
系统透过率：大于等于90％；
显微物镜放大率(250mm管镜)：6X至8X；
与现有的技术相比，本发明的大数值孔径显微物镜具有紫外双波长、高分辨率、高透过率和结构紧凑等特点，可应用于生物组织的微弱荧光探测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的光学系统结构示意图；
图2为本发明实施例2在370nm波长的光斑点RMS图；
图3为本发明实施例2在355nm波长的光斑点RMS图；
图4为本发明实施例3在370nm波长的光斑点RMS图；
图5为本发明实施例3在355nm波长的光斑点RMS图；
图6为本发明实施例4在370nm波长的光斑点RMS图；
图7为本发明实施例4在355nm波长的光斑点RMS图。
图中附图标号为：A-弯月负透镜A，B-双凸正透镜B，C-双凸正透镜C，D-弯月负透镜D，E-弯月正透镜E，F-弯月正透镜F。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图1，一种紫外双波长显微物镜，从出射平行光至被观测物面依次包括弯月负透镜A、双凸正透镜B、双凸正透镜C、弯月负透镜D、弯月正透镜E和弯月正透镜F；紫外双波长显微物镜的总焦距f和总长L满足以下条件：f/L≥0.3；紫外双波长显微物镜的总焦距f和工作距离S满足以下条件：f/S≤1.5。
进一步地，所述弯月负透镜A的焦距fA满足：1.5≤|fA/f|≤2.5。
进一步地，所述双凸正透镜B和所述双凸正透镜C的组合焦距fBC满足：1.0≤|fBC/f|≤2.0。
进一步地，所述弯月负透镜D的焦距fD满足：1.5≤|fD/f|≤2.5。
进一步地，所述弯月正透镜E和所述弯月正透镜F的组合焦距fEF满足：1.0≤|fEF/f|≤2.0。
进一步地，所述弯月负透镜A、双凸正透镜B、双凸正透镜C、弯月负透镜D、弯月正透镜E和弯月正透镜F材质均采用i线玻璃。
进一步地，所述i线玻璃为H-QK3LGTi、H-K90GTi、QF50GTi或F4GTi中的一种。
本发明的紫外双波长显微物镜效果参数如下：
激光聚焦波长：355nm；
激光聚焦孔径：NA≥0.25；
聚焦光斑直径：RMS小于0.5um；
成像波长：370nm；
数值孔径：NA＞0.45；
分辨率：RMS小于0.5um；
视场范围：≥Φ0.8mm；
系统透过率：大于等于90％；
显微物镜放大率(250mm管镜)：6X至8X；
与现有的技术相比，本发明的大数值孔径显微物镜具有紫外双波长、高分辨率、高透过率和结构紧凑等特点，可应用于生物组织的微弱荧光探测。
实施例2
参见图1，在本实施例中，所有透镜的材料均为i线玻璃，其中弯月负透镜A采用QF50GTI玻璃、双凸正透镜B采用H-QK3LGTI玻璃、双凸正透镜C采用H-QK3LGTI玻璃、弯月负透镜D采用QF50GTI玻璃、弯月正透镜E采用H-QK3LGTI玻璃、弯月正透镜F采用H-QK3LGTI玻璃。
在本实施例中，紫外双波长显微物镜的总焦距f和总长L满足：f/L＝0.35；紫外双波长显微物镜的总焦距f和工作距离S满足：f/S＝1.18；所述弯月负透镜A的焦距fA满足：|fA/f|＝2.05；所述双凸正透镜B和所述双凸正透镜C的组合焦距fBC满足：|fBC/f|＝1.36；所述弯月负透镜D的焦距fD满足：|fD/f|＝2.18；所述弯月正透镜E和所述弯月正透镜F的组合焦距fEF满足：|fEF/f|＝1.06。
本实施例的个透镜分布与详细参数，见下表1，其中盖玻片不属于显微物镜，但是实际应用和仿真成像需要这个元件。
表1
本实施例的显微物镜可以实现以下技术指标：
激光聚焦波长：355nm
激光聚焦孔径：NA＝0.271
聚焦光斑直径：RMS≤0.378um，如图2所示，图中黑色圆圈表示衍射极限，可以看出分辨率接近衍射极限。
成像波长：370nm
数值孔径：NA＝0.452
分辨率：RMS≤0.347um，如图3所示，图中黑色圆圈表示衍射极限，可以看出分辨率接近衍射极限。
视场范围：≥Φ0.9mm
系统透过率：大于等于90％
显微物镜放大率：7.04X
实施例3
本实施例中结构与实施例1类似，参见图1，所有透镜的材料均为i线玻璃，其中，弯月负透镜A采用F4GTI玻璃、双凸正透镜B采用H-K90GTI玻璃、双凸正透镜C采用H-K90GTI玻璃、弯月负透镜D采用F4GTI玻璃、弯月正透镜E采用H-K90GTI玻璃、弯月正透镜F采用H-K90GTI玻璃。
在本实施例中，紫外双波长显微物镜的总焦距f和总长L满足：f/L＝0.35；紫外双波长显微物镜的总焦距f和工作距离S满足：f/S＝1.17；所述弯月负透镜A的焦距fA满足：|fA/f|＝1.88；所述双凸正透镜B和所述双凸正透镜C的组合焦距fBC满足：|fBC/f|＝1.35；所述弯月负透镜D的焦距fD满足：|fD/f|＝2.37；所述弯月正透镜E和所述弯月正透镜F的组合焦距fEF满足：|fEF/f|＝1.09。
本实施例的个透镜分布与详细参数，见下表2，其中盖玻片不属于显微物镜，但是实际应用和仿真成像需要这个元件。
表2
本实施例的显微物镜可以实现以下技术指标：
激光聚焦波长：355nm
激光聚焦孔径：NA＝0.293
聚焦光斑直径：RMS≤0.325um，如图4所示，图中黑色圆圈表示衍射极限，可以看出分辨率接近衍射极限。
成像波长：370nm
数值孔径：NA＝0.452
分辨率：RMS≤0.282um，如图5所示，图中黑色圆圈表示衍射极限，可以看出分辨率接近衍射极限。
视场范围：≥Φ0.9mm
系统透过率：大于等于90％
显微物镜放大率：6.94X
实施例4
本实施例中结构与实施例1类似，参见图1，所有透镜的材料均为i线玻璃，其中，弯月负透镜A采用QF50GTI玻璃、双凸正透镜B采用H-K90GTI玻璃、双凸正透镜C采用H-K90GTI玻璃、弯月负透镜D采用F4GTI玻璃、弯月正透镜E采用H-K90GTI玻璃、弯月正透镜F采用H-QK3LGTI玻璃。
在本实施例中，紫外双波长显微物镜的总焦距f和总长L满足：f/L＝0.35；紫外双波长显微物镜的总焦距f和工作距离S满足：f/S＝1.16；所述弯月负透镜A的焦距fA满足：|fA/f|＝1.95；所述双凸正透镜B和所述双凸正透镜C的组合焦距fBC满足：|fBC/f|＝1.26；所述弯月负透镜D的焦距fD满足：|fD/f|＝1.98；所述弯月正透镜E和所述弯月正透镜F的组合焦距fEF满足：|fEF/f|＝1.05。
本实施例的个透镜分布与详细参数，见下表3，其中盖玻片不属于显微物镜，但是实际应用和仿真成像需要这个元件。
表3
本实施例的显微物镜可以实现以下技术指标：
激光聚焦波长：355nm
激光聚焦孔径：NA＝0.268
聚焦光斑直径：RMS≤0.5um，如图6所示，图中黑色圆圈表示衍射极限，可以看出分辨率接近衍射极限。
成像波长：370nm
数值孔径：NA＝0.452
分辨率：RMS≤0.5um，如图7所示，图中黑色圆圈表示衍射极限，可以看出分辨率接近衍射极限。
视场范围：≥Φ0.9mm
系统透过率：大于等于90％
显微物镜放大率：6.96X
以上实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (7)

1.一种紫外双波长显微物镜，其特征在于：
从出射平行光至被观测物面依次包括弯月负透镜A、双凸正透镜B、双凸正透镜C、弯月负透镜D、弯月正透镜E和弯月正透镜F；
紫外双波长显微物镜的总焦距f和总长L满足以下条件：
f/L≥0.3；
紫外双波长显微物镜的总焦距f和工作距离S满足以下条件：
f/S≤1.5。
2.如权利要求1所述的紫外双波长显微物镜，其特征在于：所述弯月负透镜A的焦距fA满足：1.5≤|fA/f|≤2.5。
3.如权利要求1所述的紫外双波长显微物镜，其特征在于：所述双凸正透镜B和所述双凸正透镜C的组合焦距fBC满足：1.0≤|fBC/f|≤2.0。
4.如权利要求1所述的紫外双波长显微物镜，其特征在于：所述弯月负透镜D的焦距fD满足：1.5≤|fD/f|≤2.5。
5.如权利要求1所述的紫外双波长显微物镜，其特征在于：所述弯月正透镜E和所述弯月正透镜F的组合焦距fEF满足：1.0≤|fEF/f|≤2.0。
6.如权利要求1所述的紫外双波长显微物镜，其特征在于：所述弯月负透镜A、双凸正透镜B、双凸正透镜C、弯月负透镜D、弯月正透镜E和弯月正透镜F材质均采用i线玻璃。
7.如权利要求6所述的紫外双波长显微物镜，其特征在于：所述i线玻璃为H-QK3LGTi玻璃、H-K90GTi玻璃、QF50GTi玻璃或F4GTi玻璃中的一种。
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