一种具有弧形接触面的三维大视场大数值孔径的显微物镜-凯发k8娱乐

本发明属于光学镜头领域，更具体地，涉及一种具有弧形接触面的三维大视场大数值孔径的显微物镜。

背景技术：

1、对于目前市面上的显微物镜而言，其参数为了符合大多数应用下的需求，通常都已标准化，对于数值孔径超过0.3的显微物镜而言，其视场范围通常不超过3mm，且能够观察的视场范围通常为平面，不具备轴向视场。目前一些新的成像或激光加工领域，对于显微物镜提出了更高的要求，例如飞秒激光屈光手术、飞秒激光活体扫描脑成像。这类研究希望所使用的物镜能够具备一个弯曲的弧面与目标物进行贴合，能够对一个与镜头贴合表面为弧面的物体进行扫描加工或成像。此外，还要求该类物镜具备大的视场去满足扫描加工或单次成像的范围，以及大的数值孔径去满足扫描加工的精度与成像的分辨率。

2、对于飞秒激光屈光手术而言，我们需要在以瞳孔中心为圆心，直径8mm的区域制造一个弧形的小切口，且在大约直径为6mm的光学区域内通过飞秒激光制作一个小透镜。这就要求手术物镜具有8mm以上的线视场。对于手术精度而言，物镜的数值孔径(na)是影响手术切削精度的关键因素。na越大，激光聚焦生成的光斑直径越小，进而使得在相同激光能量大小下激光加工角膜生成的气泡大小更小，加工的点间距可以设置的越密集，加工的精度越高，对角膜的损伤较小。因此手术物镜的数值孔径需要较大，通常需要在0.3以上。此外，为了在手术过程中保证患者的眼球固定，手术物镜最后一个镜面需要使用更加符合人眼曲率半径的凹面，这需要将物镜贴合的表面为一个弧面。

3、对于脑成像而言，常用的样本鼠脑，其成像的视场约为10mm，传统的显微物镜单次成像的面积小，需要花费额外的时间进行视场拼接，效率低下，而采用视场10mm左右的大视场的物镜，可以有效的提高成像的效率。而采用弧面的接触镜，也能使得观察的脑样本更加接近其真实形态。

4、在大视场大数值孔径且具备弧形三维视场物镜相关领域，相关的发明较少，目前通常只有眼科手术物镜具备相关特征，申请号为cn201080043155.3的中国专利公开了一种用于眼科手术的物镜，该物镜采用了弧面接触透镜，但其在轴向范围内物镜对于像差的校正能力不强，在视场从0-0.6mm深度变化中，物镜的中心视场斯特列尔率从1降低到了0.86，像质随轴向深度发生劣化，而在边缘视场，劣化将会更加严重，这意味着在整个视场范围内，所使用的切削能量是不均匀的，这将影响最终切削的平整度。申请号为us 9,265,658b2的美国专利公开了一种眼科手术物镜，数值孔径0.37，视场11mm，该手术物镜的特征在于使用了衍射元件对于像差进行补偿，该方案在实际实现中，衍射元件的加工和装调存在一定的困难。此外，其还带来了较大入射角度的光线，在加工公差的敏感性方面难以把控，容易造成产品良率较低的现象。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有弧形接触面的三维大视场大数值孔径的显微物镜，能够在弧面物面进行应用，同时还可具备一定的轴向深度，能够适应眼科手术以及活体脑成像等弧形物面应用的场景。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种具有弧形接触面的三维大视场大数值孔径的显微物镜，包括：

3、第一镜组，包括一或两个弯月透镜；

4、第二镜组，包括两个弯月透镜或弯月形态的双胶合镜组；

5、第三镜组，包括至少一个双胶合镜组；

6、第四镜组，包括一或两个弯月透镜或弯月形态的双胶合镜组；

7、第五镜组，包括平凹透镜，其凹面与弯曲的物面贴合；

8、所述第一至第五镜组顺序排列，且光焦度依次为正、负、正、正、负。

9、按照本发明的第二方面，提供了一种如第一方面所述的显微物镜在飞秒激光屈光手术中的应用。

10、按照本发明的第三方面，提供了一种如第一方面所述的显微物镜在活体脑成像中的应用。

11、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

12、本发明提供的具有弧形接触面的三维大视场大数值孔径的显微物镜，相比于现有的镜头，在采用弧面接触透镜的前提下，在整个三维视场范围内，均具备良好的像质，且易于加工。其中，良好的像质指的是斯特列尔率≥0.95，场曲≤10μm。良好的可加工性包括镜片不存在定心困难，弯折严重的情况，整个镜头保证使用球面镜，同时加工的公差敏感性不高，可使用常规工艺轻松达到高良率。

技术特征：

1.一种具有弧形接触面的三维大视场大数值孔径的显微物镜，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的显微物镜，其特征在于，所述第一镜组的焦距f1的满足90mm≤f1≤140mm；

3.如权利要求1或2所述的显微物镜，其特征在于，所述第一镜组中的弯月透镜的前、后表面的曲率半径r1front、r1rear满足r1front＞60mm，r1front/r1rear＞2。

4.如权利要求3所述的显微物镜，其特征在于，所述第二镜组中的弯月透镜之间或弯月形态的双胶合镜组之间的弯曲凹面相对；所述第二镜组的厚度大于或等于13mm；

5.如权利要求4所述的显微物镜，其特征在于，所述第三镜组中的双胶合镜组中的透镜均满足r3max/r3min＞2或r3max/r3min＜0；其中，r3max表示所述透镜的曲率半径较大的一个表面的曲率半径，r3min表示所述透镜的曲率半径较小的一个表面的曲率半径。

6.如权利要求5所述的显微物镜，其特征在于，所述第四镜组的双胶合镜组的前、后表面的曲率半径r4front、r4rear满足2＜r4front/r4rear＜3；

7.如权利要求6所述的显微物镜，其特征在于，还包括：设置于第四镜组与第五镜组之间的保护玻璃，所述保护玻璃无光焦度，厚度为1mm-6mm；所述第四镜组与第五镜组之间的中心距离d34≥15mm。

8.如权利要求9所述的显微物镜，其特征在于，所述的显微物镜的数值孔径为0.3-0.6，视场为弧形，最大视场为8mm-10mm，视场深度0.4mm-1.0mm，视场的斯特列尔率＞0.95，场曲＜10μm。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的显微物镜在飞秒激光屈光手术中的应用。

10.一种如权利要求1-8任一项所述的显微物镜在活体脑成像中的应用。

技术总结
本发明公开了一种具有弧形接触面的三维大视场大数值孔径的显微物镜，属于光学镜头领域，该显微物镜在采用弧面接触透镜的前提下，在整个三维视场范围内，均具备良好的像质，且易于加工。其中，良好的像质指的是斯特列尔率≥0.95，场曲≤10μm。良好的可加工性包括镜片不存在定心困难，弯折严重的情况，整个镜头保证使用球面镜，同时加工的公差敏感性不高，可使用常规工艺轻松达到高良率。能够在弧面物面进行应用的同时，还可具备一定的轴向深度，能够适应眼科手术以及活体脑成像等弧形物面应用的场景。

技术研发人员：吕晓华,曾绍群,刘逾凡,王柄稀
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17