光学组件、成像系统和光学装置的制作方法

本技术涉及基因测序技术，尤其涉及一种光学组件、成像系统和光学装置。

背景技术：

1、在基因测序技术中，可以先使带有荧光基团的碱基与待测核酸样品上的碱基进行结合，然后通过光路成像系统激发荧光基团产生荧光并对荧光进行采集形成图像，通过图像进行碱基识别，从而实现核酸样品的碱基序列测定。但是，用于对荧光形成图像的成像光学组件存在难以与无限远共轭物镜匹配，导致物面上的碱基荧光点难以清晰地汇聚于相机像面上。

技术实现思路

1、本实用新型实施方式提供一种光学组件、成像系统和光学装置。

2、本实用新型实施方式的光学组件依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜具有负屈折力，所述第二透镜具有正屈折力，所述第三透镜具有正屈折力，所述第四透镜具有负屈折力，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜四者的物侧面以及像侧面均为球面，一组相邻透镜中一个透镜的物侧面和另一透镜的像侧面相对设置。

3、本技术实施方式的光学组件采用四透镜结构，并且四个透镜的物侧面和像侧面均为球面，使得光学组件可以将波长范围553nm～712nm的可见光像差大大降低，光学组件可以与无限远共轭物镜匹配，使得物面上的碱基荧光点可以清晰地汇聚于相机像面上。

4、在某些实施方式中，光学组件满足以下关系式：

5、

6、其中，δl′fc为光学组件的轴向色差，β为光学组件的放大倍率，dof为光学组件的景深。

7、上述关系式为光学组件景深分配给轴向色差的公差部分，在此条件下有利于各波长的光在像面处有较佳的清晰度，实现在同一视场fov中对多个波段的荧光信号进行采集。

8、在某些实施方式中，第一透镜的物侧面于光轴处为第一凸面，第一透镜的像侧面于光轴处为第一凹面，第一凸面的曲率半径为100mm～200mm，第一凹面的像侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm。

9、满足上述曲率半径时，可以避免第一透镜过度平缓或过度弯曲，从而降低所述光学组件的设计难度与组装敏感度，同时还有利于减小周边视角的主光线入射至成像面的角度，抑制像散的产生，使成像面的中心到边缘的整体成像画质清晰、均匀。

10、在某些实施方式中，第二透镜的物侧面于光轴处为第二凸面，第二透镜的像侧面于光轴处为第三凸面，第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm，第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为-250mm～-200mm。

11、满足上述曲率半径时，可以避免第二透镜过度平缓或过度弯曲，从而降低所述光学组件的设计难度与组装敏感度，同时还有利于减小周边视角的主光线入射至成像面的角度，抑制像散的产生，使成像面的中心到边缘的整体成像画质清晰、均匀。

12、在某些实施方式中，第三透镜的物侧面于光轴处为第四凸面，第三透镜的像侧面于光轴处为第二凹面，第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm，第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为400mm～500mm。

13、满足上述曲率半径时，可以避免第三透镜过度平缓或过度弯曲，从而降低所述光学组件的设计难度与组装敏感度，同时还有利于减小周边视角的主光线入射至成像面的角度，抑制像散的产生，使成像面的中心到边缘的整体成像画质清晰、均匀。

14、在某些实施方式中，第四透镜的物侧面于光轴处为第五凸面，第四透镜的像侧面于光轴处为第三凹面，第四透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为400mm～500mm，第四透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm。

15、满足上述曲率半径时，可以避免第四透镜过度平缓或过度弯曲，从而降低所述光学组件的设计难度与组装敏感度，同时还有利于减小周边视角的主光线入射至成像面的角度，抑制像散的产生，使成像面的中心到边缘的整体成像画质清晰、均匀。

16、在某些实施方式中，第一透镜的物侧面于光轴处为第一凸面，第一透镜的像侧面于光轴处为第一凹面，第二透镜的物侧面于光轴处为第二凸面，第二透镜的像侧面于光轴处为第三凸面，第三透镜的物侧面于光轴处为第四凸面，第三透镜的像侧面于光轴处为第二凹面，第四透镜的物侧面于光轴处为第五凸面，第四透镜的像侧面于光轴处为第三凹面；

17、第一凸面的曲率半径为100mm～200mm；和/或，第一凹面的像侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm；和/或，

18、第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm；和/或，第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为-250mm～-200mm；和/或，

19、第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm；和/或，第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为400mm～500mm；和/或，

20、第四透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为400mm～500mm；和/或，第四透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm。

21、在满足上述曲率半径的情况下，可使得光学组件的像侧端具备较强的屈折力，不需要增加其他结构来提升光学组件的像侧端的屈折力，减小了光学组件的体积，有利于光学组件的微型化设计。

22、在一个实施方式中，第一透镜的物侧面于光轴处为第一凸面，第一透镜的像侧面于光轴处为第一凹面，第二透镜的物侧面于光轴处为第二凸面，第二透镜的像侧面于光轴处为第三凸面，第三透镜的物侧面于光轴处为第四凸面，第三透镜的像侧面于光轴处为第二凹面，第四透镜的物侧面于光轴处为第五凸面，第四透镜的像侧面于光轴处为第三凹面；

23、第一凸面的曲率半径为100mm～200mm，第一凹面的像侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm；

24、第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm，第二透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为-250mm～-200mm；

25、第三透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm，第三透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为400mm～500mm；

26、第四透镜的物侧面于光轴处的曲率半径为400mm～500mm，第四透镜的像侧面于光轴处的曲率半径为20mm～40mm。

27、在某些实施方式中，第一透镜于光轴处的厚度为2.0mm～3.0mm；和/或，

28、第二透镜于光轴处的厚度为9mm～12mm；和/或，

29、第三透镜于光轴处的厚度为7mm～10mm；和/或，

30、第四透镜于光轴处的厚度为2.0mm～3.0mm。

31、通过不同透镜的厚度合理配置，获得光学组件110的小型化与可透镜制造性的最佳平衡，避免透镜过薄而影响光学组件的强度从而影响制造良率。另外，各个透镜于光轴处的厚度范围处于以上范围的情况下，使得光学组件可以将波长范围553nm～712nm的可见光像差大大降低，光学组件存在可以与无限远共轭物镜匹配，使得物面上的碱基荧光点可以清晰地汇聚于相机像面上。

32、在一个实施方式中，第一透镜于光轴处的厚度为2.0mm～3.0mm；

33、第二透镜于光轴处的厚度为9mm～12mm；

34、第三透镜于光轴处的厚度为7mm～10mm；

35、第四透镜于光轴处的厚度为2.0mm～3.0mm。

36、在某些实施方式中，第一透镜和第二透镜胶合形成透镜组；和/或，第三透镜和第四透镜胶合形成透镜组。

37、通过胶合透镜，能够使第一透镜和第二透镜的光轴一致，第三透镜和第四透镜的光轴一致，消除第一透镜和第二透镜的色差，第三透镜和第四透镜的色差，并且有利于光学组件的组装和调试。

38、本实用新型实施方式的成像系统包括成像装置和光学组件，成像装置位于光学组件的像侧。

39、在成像系统中加入本实用新型实施方式的光学组件，通过对光学组件中各透镜的面型和曲折力进行合理的设计，能够使成像系统具有大像面和高分辨率的特点，可实现高品质的成像效果。

40、在某些实施方式中，成像系统包括物镜，物镜用于接收来自待测物体的光线，并将该光线传递至光学组件。

41、在某些实施方式中，光学组件与物镜配合的物方视场大于1.0mm。

42、满足上述物方视场时，有助于检测更大面积的样品，使系统的测量结果更加全面细致、信息丰富，由此，使光学组件能够更广泛地配套不同的光学设备。

43、在某些实施方式中，光学组件满足以下关系式：

44、120mm＜f＜140mm；

45、其中，f为光学组件的有效焦距。

46、在满足上述关系式的情况下，光学组件能有效地控制像差，从而提高成像质量。

47、在某些实施方式中，光学组件的后截距大于或等于70mm。

48、满足上述后截距时，光学组件的机械长度缩小，有利于光学组件的小型化设计。

49、在某些实施方式中，成像系统包括转光组件，转光组件用于将来自物镜的光线转至光学组件。

50、在某些实施方式中，转光组件包括第一二向色镜，第一二向色镜用于将来自物镜的光线分成第一光束和第二光束，成像装置包括第一相机和第二相机，第一相机用于接收第一光束，第二相机用于接收第二光束。

51、在某些实施方式中，转光组件还包括第二二向色镜，第二二向色镜用于将来自物镜的光线反射至第一二向色镜。

52、本实用新型实施方式的光学装置用于测序设备并包括以上任一实施方式所述的成像系统。

53、本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。