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照明成像共聚焦高分辨率共轴生物荧光检测镜头的制作方法

时间:2022-02-15 阅读: 作者:专利查询

照明成像共聚焦高分辨率共轴生物荧光检测镜头的制作方法

1.本实用新型属于生物医疗体外检测镜头技术领域,具体涉及照明成像共聚焦高分辨率共轴生物荧光检测镜头。


背景技术:

2.市面上现有的分子诊断设备等生物医疗体外检测仪器基本都是采用单点扫描方式进行荧光检测,这样的检测方式耗时很久,不适合批量样品检测,对于医院检测样品份数多,严重影响医院的效率和被测人的等待时间;同时需要设备不断的移动位置进行扫描测试,对于设备的机械自动化程度要求更高,成本也较大;同时由于光源匀化系统比较简单,容易造成光源不均匀或者光强波动大,影响仪器重复性精度等问题;因此,缩短测试时间,提高重复性精度和降低成本也就非常有必要。


技术实现要素:

3.本实用新型的目的在于提出一种照明成像共聚焦高分辨率共轴生物荧光检测镜头,该检测镜头可以将照明系统光强匀化的同时实现高分辨率探测,且无需机械移动探测器。
4.为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
5.本实用新型照明成像共聚焦高分辨率共轴生物荧光检测镜头,其特征在于:包括:第一透镜、匀光元件、第二透镜、第一滤光片,二向色镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、被测焦面、第二滤光片和第七透镜;其中第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、被测焦面、第二滤光片和第七透镜的光轴为共光轴,即第一光轴,第一透镜、匀光元件、第二透镜、第一滤光片的光轴为共光轴,即第二光轴,第一光轴与第二光轴相互垂直,且第一光轴和第二光轴与二向色镜倾斜设置,第四透镜和第五透镜相互胶合成胶合透镜一;第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜组成透镜组为共用的第三透镜组和第四透镜组。
6.进一步的,上述第一透镜是具有正光焦度的1片光学透镜,
7.所述第二透镜是1片具有正光焦度的光学透镜,
8.所述第一滤光片表面镀有525
±
10nm窄带增透膜,以使其余光谱被截止,
9.所述二向色镜表面镀有400
‑‑
545nm高反射,565nm高透过的分光膜,实现光谱分光,
10.所述第三透镜组、第四透镜组由4片光学透镜组成,分别为具有正光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜、正光焦度的透镜五、正光焦度的透镜六,其中第四透镜和第五透镜相互胶合组成正光焦度的胶合透镜一,
11.所述被测焦面为照明和成像镜头共聚焦面,
12.所述第二滤光片表面镀有575
±
10nm窄带增透膜,其余光谱被截止,
13.所述第七透镜是具有正光焦度的1片光学透镜。
14.进一步的,上述匀光元件是一款平面衍射光学玻璃,或者是光学导光管或毛玻璃。
15.进一步的,上述匀光元件为具有匀化光源,高透过率,发散角小于6.5
°
的衍射光学玻璃。
16.进一步的,上述第三透镜是具有正光焦度的柱面透镜。
17.进一步的,具有光焦度的光学透镜满足:2《f1《20,0.1《f2/f《0.5,16《f3/f《50,-0.5《f4/f《-0.1,0.1《f5/f《0.5,0.2《f6/f《0.7,0.1《f7/f《0.5;
18.1.45《nd1《1.9,1.6《nd2《1.8,1.45《nd3《1.7,1.75《nd4《1.95,1.45《nd5《1.65,1.7《nd6《1.95,1.6《nd7《1.8;
19.15《vd1《75,45《vd2《60,20《vd3《75,15《vd4《33,46《vd5《76,18《vd6《48,45《vd2《60;
20.其中f1、f2、f3、f4、f5、f6和f7分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜的焦距,f为该镜头的焦距;nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6和nd7分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜的折射率;vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6和vd7分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜的阿贝数。
21.进一步的,上述二向色镜表面镀有短波反射,长波透过的分光膜,实现光谱分光。
22.进一步的,上述照明和成像镜头的焦距140.15mm;照明工作波长为525
±
10nm,成像工作波长575
±
10nm;被测焦面面积大于d6mm;被测焦面处na大于0.05;被测焦面距离镜片110mm;入瞳直径d16.3mm;成像面小于d6mm;畸变小于0.3%。
23.本实用新型通过对照明成像系统共轴共聚焦方案,可以将照明系统光强匀化的同时实现高分辨率探测,可以一次性采集n份阵列被测样品(n≥1),无需机械移动探测器,可以大大缩短测试采集时间,提高重复性精度和降低成本。
附图说明:
24.图1是本实用新型检测镜头光学结构示意图;
25.图2是本实施例照明系统被测焦面匀光模拟结果示意图;
26.图3是成像系统mtf模拟结果图;
27.图4是成像系统弥散斑模拟结果图;
28.图5是成像系统畸变模拟结果图。
具体实施方式:
29.下面结合附图和具体实施方式,对本实用新型做进一步说明。
30.如图1所示,为本实用新型的实施例1,主要包括:第一透镜l100、匀光元件f100、第二透镜l200、第一滤光片f200,二向色镜f300、第三透镜l310、第四透镜l321、第五透镜l322、第六透镜l330、被测焦面t100、第二滤光片f400、第七透镜l500;其中第三透镜l310、第四透镜l321、第五透镜l322、第六透镜l330、被测焦面t100、第二滤光片f400和第七透镜l500的光轴为共光轴,即第一光轴,第一透镜l100、匀光元件f100、第二透镜l200、第一滤光片f200的光轴为共光轴,即第二光轴,第一光轴与第二光轴相互垂直,且第一光轴和第二光轴与二向色镜f300倾斜设置,第四透镜l321和第五透镜l322相互胶合成胶合透镜一l320;第三透镜l310、第四透镜l321、第五透镜l322、第六透镜l330组成透镜组为共用的第三透镜
组l300和第四透镜组l400;第二透镜l200和第七透镜l500为相同的光学透镜。
31.具体实施例中:第一透镜l100是具有正光焦度的1片光学透镜。
32.匀光元件f100是一款平面衍射光学玻璃,也可以是光学导光管或毛玻璃等光学元件。
33.第二透镜l200是1片具有正光焦度的光学透镜。
34.第一滤光片f200表面镀有525
±
10nm窄带增透膜,以使其余光谱被截止。
35.二向色镜f300表面镀有400
‑‑
545nm高反射,565
‑‑
780nm高透过的分光膜,实现光谱分光。
36.第三透镜组l300、第四透镜组l400由4片光学透镜组成,分别为具有正光焦度的第三透镜l310、负光焦度的第四透镜l321、正光焦度的透镜五l322、正光焦度的透镜六l330,其中第四透镜l321和第五透镜l322相互胶合组成正光焦度的胶合透镜一l320。
37.被测焦面t100为照明和成像镜头共聚焦面。
38.第二滤光片f400表面镀有575
±
10nm窄带增透膜,其余光谱被截止。
39.第七透镜l500是具有正光焦度的1片光学透镜。
40.本实施例中,该镜头满足:第三透镜l310是具有正光焦度的柱面透镜。
41.本实施例中,该镜头具有光焦度的光学透镜满足:2《f1《20,0.1《f2/f《0.5,16《f3/f《50,-0.5《f4/f《-0.1,0.1《f5/f《0.5,0.2《f6/f《0.7,0.1《f7/f《0.5;
42.1.45《nd1《1.9,1.6《nd2《1.8,1.45《nd3《1.7,1.75《nd4《1.95,1.45《nd5《1.65,1.7《nd6《1.95,1.6《nd7《1.8;
43.15《vd1《75,45《vd2《60,20《vd3《75,15《vd4《33,46《vd5《76,18《vd6《48,45《vd2《60。
44.其中f1、f2、f3、f4、f5、f6和f7分别为第一透镜l100、第二透镜l200、第三透镜l310、第四透镜l321、第五透镜l322、第六透镜l330和第七透镜l500的焦距,f为该镜头的焦距;nd1、nd2、nd3、nd4、nd5、nd6和nd7分别为第一透镜l100、第二透镜l200、第三透镜l310、第四透镜l321、第五透镜l322、第六透镜l330和第七透镜l500的折射率;vd1、vd2、vd3、vd4、vd5、vd6和vd7分别为第一透镜l100、第二透镜l200、第三透镜l310、第四透镜l321、第五透镜l322、第六透镜l330和第七透镜l500的阿贝数。
45.本实施例中,该镜头满足:所述匀光元件f100为具有匀化光源,高透过率,发散角小于6.5
°
的衍射光学玻璃。
46.本实施例中,照明和成像镜头的焦距140.15mm;照明工作波长为525
±
10nm,成像工作波长575
±
10nm;被测焦面面积大于d6mm;被测焦面处na大于0.05;被测焦面距离镜片110mm;入瞳直径d16.3mm;成像面小于d6mm;畸变小于0.3%。
47.本实施例的详细光学数据如表1、表2、表3所示
48.表1
[0049][0050]
表2
[0051][0052][0053]
表3
[0054][0055]
说明:透镜的凹凸判断依据该领域中默认规则判定,即通过表中曲率半径的正负号来判定,以曲面指向圆心的方向沿光线传播方向为正号,沿光线传播反方向为负号。
[0056]
本实施例实现了照明与成像共轴共聚焦高分辨率的功能,照明系统能较好的实现光斑匀化效果;同时通过图3、图4的模拟结果可以看出,镜头具有高分辨率的成像效果。
[0057]
上面结合附图对本实用新型的实施加以描述,但是本实用新型不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式为本

技术实现要素:
的一部分,本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。