一种双光路活体成像微型显微物镜的制作方法

1.本实用新型涉及一种双光路活体成像微型显微物镜，属于活体成像光学系统技术领域。


背景技术：

2.随着检测技术的飞速发展,人们对活体检测的要求也不断提高,红外光检测，作为荧光检测的辅助，被逐渐应用在医学前沿领域上。
3.目前使用的单光子微型显微镜存在几个问题：分辨率不够，成像速度太慢；而双光子显微镜重达半吨，无法实现被检测活体的自由活动。另外一种使用自聚焦透镜的微型活体检测方案，成本很高，且存在边缘像差较差等问题。
4.同时目前活体检测大多是荧光检测，但有时也需要红外光的辅助检测，以实现病理的准确判断。迫切需要一个可以同时进行红外光和荧光双光路检测、同时可满足分辨率和色差的轻质化的方案来解决这些问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种双光路活体成像微型显微物镜，通分束镜和微型物镜的组合，实现了低成本、高分辨率、低色散的小型化双光路检测，体积小，质量轻。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
7.一种双光路活体成像微型显微物镜，包括依次设置的分束镜和物镜；
8.物镜沿光路传播方向包括依次相接的光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和保护窗；第一透镜为具有正光焦度的双凸球面透镜；第二透镜为具有负光焦度的双凹球面透镜；第三透镜为具有正光焦度且凸面弯向物方的弯月形球面透镜；第四透镜为具有正光焦度的双凸球面透镜；第五透镜为具有正光焦度且凸面弯向光阑的弯月形球面透镜；第六透镜为具有负光焦度的双凹球面透镜。
9.上述物镜为固定焦距，总长保持不变。上述光阑位于远离检测物体方向的最左侧。
10.上述分束镜与光阑相邻，也即分束镜位于靠近光阑的一侧(远离保护窗的一侧)。
11.被测活体的图像经物镜成像后，荧光光束经分束镜直接透射水平出射，红外光束经分束镜被反射垂直向下出射，两束光分别被接收处理。
12.为了降低成本，方便组装，分束镜由两个45度棱镜胶合形成；胶合面镀有分束膜层，实现荧光0.4-0.7um透射，0.7-2um近红外光反射，以此实现荧光和红外光的同时检测。
13.为了更好地满足成像要求，物镜的焦距为f；第一透镜的焦距f1满足1.3≤f1/f≤1.4；第二透镜的焦距f2满足-0.9≤f2/f≤-0.8；第三透镜的焦距f3满足1.8≤f3/f≤1.9；第四透镜的焦距f4满足1.7≤f4/f≤1.8；第五透镜的焦距f5满足1.2≤f5/f≤1.3；第六透镜的焦距f6满足-0.7≤f6/f≤-0.6。
14.为了更好地保证分辨率和色差，第一透镜和第二透镜之间的中心间隔为0.843
±ꢀ
0.001mm；第二透镜和第三透镜之间的中心间隔为0.646
±
0.001mm；第三透镜和第四透镜之
间的中心间隔为0.493
±
0.001mm；第四透镜和第五透镜之间的中心间隔为0.491
±ꢀ
0.001mm；第五透镜和第六透镜之间的中心间隔为0.569
±
0.001mm；第六透镜和保护窗之间的中心间隔为0.750
±
0.005mm。中心间隔指相邻两镜片、相邻面中心之间的距离。
15.为了兼顾轻质化和成像质量，进一步优选，第一透镜的中心厚度为0.999
±
0.001mm；第二透镜的中心厚度为0.798
±
0.001mm；第三透镜的中心厚度为1.109
±
0.001mm；第四透镜的中心厚度为1.237
±
0.001mm；第五透镜的中心厚度为1.182
±
0.001mm；第六透镜的中心厚度为0.798
±
0.001mm。透镜的中心厚度指透镜中心的厚度。
16.上述沿光路传播方向，第一透镜的两侧面依次为第一入射面s1和第一出射面s2，第二透镜的两侧面依次为第二入射面s3和第二出射面s4，第三透镜的两侧面依次为第三入射面s5和第三出射面s6，第四透镜的两侧面依次为第四入射面s7和第四出射面s8，第五透镜的两侧面依次为第五入射面s9和第五出射面s10，第六透镜的两侧面依次为第六入射面s11和第六出射面s12；
17.第一入射面s1的曲率半径为6.453
±
0.003mm，第一出射面s2的曲率半径为-595.846
ꢀ±
0.003mm；第二入射面s3的曲率半径为-4.785
±
0.003mm，第二出射面s4的曲率半径为22.928
±
0.003mm；第三入射面s5的曲率半径为-20.384
±
0.003mm，第三出射面s6 的曲率半径为-5.555
±
0.003mm；第四入射面s7的曲率半径为8.951
±
0.003mm，第四出射面s8的曲率半径为-13.197
±
0.003mm；第五入射面s9的曲率半径为4.712
±
0.003mm，第五出射面s10的曲率半径为68.830
±
0.003mm；第六入射面s11的曲率半径为-14.133
ꢀ±
0.003mm，第六出射面s12的曲率半径为3.776
±
0.003mm。
18.上述双光路活体成像微型显微物镜的焦距为f为4.6mm，数值孔径为0.3。
19.上述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的口径均《5mm。
20.本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
21.本实用新型双光路活体成像微型显微物镜，具有如下优异效果：
22.1、在保证分辨率和色差的前提下，具有结构小、且易于加工的特点：
23.(1)光学系统总长短，光学系统从第一片镜片到最后一片镜片总长《10mm；
24.(2)光学系统口径小、镜片数量少，无胶合镜，透镜总数为6片，最大透镜口径《5mm，无胶合镜片，全部为球面镜，有利于批量加工和装配，提高产品良率；
25.(3)物镜总重轻，光学件总重《0.4克，可作为单独的活体穿戴检测镜头。
26.2、双光路设计可以同时进行荧光活体检测和红外光活体检测，以此增加检测数据，增大检测的范围，提高检测效率和准确度。
附图说明
27.图1是本发明中物镜光路结构图。
28.图2是本发明中双光路结构图。
29.图3是本发明中物镜的mtf曲线图。
30.图4是本发明中物镜的垂轴色差曲线图。
具体实施方式
31.为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
32.如图2所示，一种双光路活体成像微型显微物镜，包括依次设置的分束镜10和物镜；分束镜10由两个45度棱镜胶合形成；胶合面镀有分束膜层，实现荧光0.4-0.7um透射， 0.7-2um近红外光反射，以此实现荧光和红外光的同时检测。
33.如图1所示，物镜沿光路传播方向包括依次相接的光阑8、第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和保护窗7；
34.本实施物镜为无限筒长物镜，光阑8位于远离检测物体方向的最左侧。
35.设所物镜焦距为f,第一透镜到第六透镜的焦距依次为f1，f2，f3，f4,f5,f6，满足下列条件：
36.第一透镜1为具有正光焦度的双凸球面透镜；1.3≤f1/f≤1.4；
37.第二透镜2为具有负光焦度的双凹球面透镜；-0.9≤f2/f≤-0.8；
38.第三透镜3为具有正光焦度且凸面弯向物方的弯月形球面透镜；1.8≤f3/f≤1.9；
39.第四透镜4为具有正光焦度的双凸球面透镜；1.7≤f4/f≤1.8；
40.第五透镜5为具有正光焦度且凸面弯向光阑的弯月形球面透镜；1.2≤f5/f≤1.3；
41.第六透镜6为具有负光焦度的双凹球面透镜；-0.7≤f6/f≤-0.6。
42.本实施例光学系统总长《10mm，光学件总重《0.4克，最大镜片口径《5mm。表1为本实施例光学系统的技术指标，表2为本实施例光学系统的具体光学参数，表3为分束镜的光学参数。
43.表1双光路活体成像微型显微物镜的技术指标
[0044][0045]
表2各透镜光学参数
[0046][0047][0048]
表3分束镜参数
[0049][0050]
如图2所示，被测活体的图像经物镜成像后，荧光光束经分束镜直接透射水平出射，红外光束经分束镜被反射垂直向下出射，两束光分别被接收处理，在保证分辨率(图3) 和色差(图4)的前提下，采用了全球面、非胶合结构，降低系统的加工难度和装配难度，提高了良率。