[实用新型]一种大视场显微镜物镜

说明书

本实用新型属于光学显微成像技术领域，具体公开了一种大视场显微镜物镜，包括扫描器和若干镜片，物镜根据激发光波长计算的后焦平面位于物镜镜体之外；扫描器为单一的单轴扫描器或单一的双轴扫描器时，单一的单轴扫描器或单一的双轴扫描器位于物镜的后焦平面；扫描器为一组两个的单轴扫描器时，物镜的后焦平面位于一组两个的单轴扫描器的中间位置。本实用新型采用保持入射光束直径不变，增大视场角，外置物镜后焦平面的设计理念，为标准台式多光子显微镜提供一种低成本、小体积的高数值孔径大视场成像显微镜物镜。

技术领域

本实用新型涉及光学显微成像技术领域，具体涉及一种大视场显微镜物镜。

背景技术

传统显微物镜是一种大孔径角和小视场角的光学系统。由于显微物镜被用来提供极高的分辨率(约为200nm，不考虑超分辨技术)，其放大率较高造成视场很小。2001年Martin Oheim等(“Two-photon microscopy in brain tissue:parameters influencingthe imaging depth”,Journal of Neuroscience Methods.111:29-37.)对近似数值孔径的高放大率物镜和低放大率物镜的性能进行对比，指出增大物镜前孔径对于提高荧光的收集效率有很大好处，特别对于深部的多光子荧光激发来说，文中所测试的日本奥林巴斯公司20倍放大率0.95数值孔径物镜相对于63倍放大率0.9数值孔径物镜可提供10倍以上的荧光收集效率。因此，最近日本奥林巴斯公司推出了10倍放大率0.6数值孔径物镜(视场＝1.8mm,焦距＝18mm,视场角5.725度，出曈直径16.24mm)和一系列25倍放大率0.95-1.05数值孔径物镜(视场＝0.72mm，焦距＝7.2mm，视场角5.725度，出瞳直径10.83mm)，日本尼康公司也推出了CFI75 16倍放大率0.8数值孔径物镜(视场＝1.5625mm，焦距＝12.5mm，视场角7.15度，出瞳直径15mm)和25倍放大率1.1数值孔径物镜(视场＝1mm，焦距＝8mm，视场角7.15度，出瞳直径13.233mm)。这些低放大率，高数值孔径的物镜主要依靠大大提高光束直径从而带来了大视场，大通光量的优点，其视场角与原有小光束直径的物镜保持一致。

随着近年来神经科学的发展，传统多光子显微镜的狭小视场无法满足对于海量神经细胞功能性成像的要求，一些研究组陆续实现了超大视场的多光子显微镜。2015年美国P.S.Tsai等(“Ultra-large field-of-view two-photon microscopy”，OptExpress.2015Jun 1；23(11):13833–13847.)依靠优化透镜色差实现了10mm直径超大视场，但其设计基于4倍放大率0.28数值孔径物镜，分辨率过低。2016年英国Gail McConell等(“Anovel optical microscope for imaging large embryos and tissue volumes withsub-cellular resolution throughout”,eLife 2016；5：e18659.)实现了6mm宽，3mm厚样品的共聚焦和非线性成像，采用直径30mm的入射光束，定制了扫描器和直径63mm的大型物镜Mesolens。同样2016年美国K.Svoboda等(“A large field of view two-photonmesoscope with subcellular resolution for in vivo imaging”,eLife 2016；5：e14472.)实现了5mm超大视场，采用了直径20mm的入射光束，并结合线扫描提高成像速度。该设计已进行商业化。目前世界上真正具有使用价值，并已经或正在商业化的超大视野显微镜只有英国和美国K.Svoboda的两种设计。这些超大视场，高数值孔径的物镜也是依靠大大提高入射光束直径从而带来了大视场，大通光量的优点，然而会造成物镜非常昂贵而且体积巨大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大视场显微镜物镜，以解决现有大视场显微镜物镜体积大的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：