[发明专利]一种显微物镜的条形照明光学系统

说明书

一种显微物镜的条形照明光学系统，包括沿着光路依次设置的矩形光纤、准直透镜组、无焦缩放透镜组和光瞳变换透镜组。矩形光纤对光源发射的照明光具有均化作用，照明均匀性好；在矩形光纤的光路后设置有无焦缩放透镜组，无焦缩放透镜组能够将一定长宽比例的光束进一步缩放形成更大长宽比例的光束，最终形成大长宽比的照明区域；在无焦缩放透镜组的光路后设置有光瞳变换透镜组，光瞳变换透镜组能够将照明出瞳成像在显微物镜入瞳上，实现超长工作距离的光瞳衔接，形成临界照明，光源能量利用率高。

技术领域

本发明涉及光学领域，具体涉及一种显微物镜的条形照明光学系统。

背景技术

显微物镜的照明方式可分为透射式照明和落射式照明，每种方式又可分为明场照明和暗场照明，所以可以组合出四种照明方式，如图1所示。

四种照明方式依据各自不同的特点适用于不同的应用，其中落射式明场照明因其照明与成像完美准直、以及照明光不透过样本而减少透射和散射损失的特点，适用范围更广，特别是适用于金相显微物镜和荧光显微物镜。

落射式明场照明从原理上又分为柯勒照明和临界照明。

柯勒照明的光路特点是“光瞳对视场、视场对光瞳”，其优点是从原理上解决了由于光源自身不均匀而导致的照明不均匀问题，多数情况下成为显微物镜照明系统的最佳选择。但是柯勒照明也有缺点：一，由于复杂的光路结构，光源的面积与光束出射角度难以同时充分利用；二，由于聚光镜的孔径光阑是照明系统的视场光阑，而对于数字成像系统，照明视场区域通常为矩形，所以矩形的孔径光阑也不利于光源光束的充分利用。因此柯勒照明往往对光源能量利用率较低。

临界照明的光路特点是“光瞳对光瞳、视场对视场”，其优点是对光源能量利用率高，缺点是受光源自身不均匀而影响照明均匀性。

越来越多的落射式明场照明应用要求同时满足照明均匀性好和光源能量利用率高，并且对照明区域有着严格的限制，成像区域需要均匀照明，而非成像区域要求不能被照明。例如宽场高通量荧光显微物镜，由于照明激光功率较高，需要避免非成像照明带来的光损伤。

同时满足照明均匀性好、光源能量利用率高和特定照明区域照明是显微物镜落射式明场照明的追求目标和发展方向。

发明内容

本发明提供了一种照明均匀性好、光源能量利用率高和能够特定照明区域照明的显微物镜的条形照明光学系统。

一种实施例中提供一种显微物镜的条形照明光学系统，包括沿着光路依次设置的矩形光纤、准直透镜组、无焦缩放透镜组和光瞳变换透镜组；

所述矩形光纤用于将光源发射的照明光均化后出射形成发散的均化光，所述矩形光纤的矩形出射口的长宽比为m；

所述准直透镜组用于将所述矩形光纤出射的均化光准直后出射形成准直光；

所述无焦缩放透镜组用于将所述准直透镜组出射的准直光缩放后出射形成缩放光，所述缩放光与所述准直光相比在第一方向上缩小n倍，在第二方向上不变，所述第一方向为所述矩形光纤的矩形出射口的宽度方向，所述第二方向为所述矩形光纤的矩形出射口的长度方向；

所述光瞳变换透镜组用于将所述无焦缩放透镜组出射的缩放光准直后出射形成准直光，并且所述光瞳变换透镜组用于照明出瞳成像在显微物镜的入瞳上。

进一步地，所述准直透镜组为第一球面镜组，所述准直透镜组的入射面和出射面均为凸面。

进一步地，所述无焦缩放透镜组包括第一柱面镜组和第二柱面镜组，所述第一柱面镜组和第二柱面镜组依次间隔设置在所述准直透镜组出射的光路上。

进一步地，所述第一柱面镜组的入射面为平面，所述第一柱面镜组的出射面在第一方向的截面为凸形，在第二方向的截面为矩形；所述第二柱面镜组的入射面在第一方向的截面为凸形，在第二方向的截面为矩形，所述第二柱面镜组的出射面为平面。