[发明专利]显微镜物镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种显微镜物镜，其由至少四个透镜或透镜组组成并优选地被用于改进图像对比度。

背景技术

已知的显微镜相衬法允许看到在普通亮视场中不能看到的细胞中的物体结构。因此，在照明侧，只选择所确定的孔径区域(通常为环形)中的光束来照明相位物体。在图像侧，将由例如两个平面平行板组成的胶合部件插入到实际光瞳的位置，并将特定结构施加到该胶合表面上，以便操纵振幅和相位。这样做，零阶光束被削弱，并且较高阶的光束获得90°相位跃变。环形光瞳区域处的光强度的削弱通常受到金属层的影响，反过来这些金属层导致入射光的强烈反射。组合的振幅/相位结构(在下文中称之为相位结构)的典型反射值为50％以及更多。

对于图像比例尺较小(小于20x)的物镜来说，实际光瞳位于物镜的后部，在该后部中光束平行或者准平行。在这样的轴向平行的光束几乎垂直地入射到上述平的表面上的地方，特别是在包括具有高反射值的金属层的环形区域中，通过反射产生散射光。这可以对图像对比度造成严重的影响，这在用于对比法的显微镜物镜中是经常出现的问题。

JP 9197285 A1描述了一种通过弯曲胶合面来减少散射光的解决方案。为了实现该目的，使用两个透镜，也就是平凸透镜和平凹透镜。然后，在相位结构处反射的光不再直接返回到物体，而是通过弯曲胶合面展开，并分布在整个物体上。由于弯曲表面的制造以及在这些弯曲表面上施加相位结构是复杂的，所以相应的制造成本实际上非常高。

此外，公知以下解决方案，其中由两个平面平行板组成的相板被安装在物镜中，以致所述相板相对于物镜的光轴倾斜一角度。然而，由于该相板的倾斜，这样的物镜具有更长的结构长度。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种制造复杂度相对低的显微镜物镜，该显微镜物镜具有短的结构长度，而且提供亮视场图像和具有改进了的图像对比度并在相位结构处减小了观察光的散射的图像。

依照本发明，通过权利要求1的特征来实现上述类型的显微镜物镜方面的目标。有利的实施例在从属权利要求2至9中被说明。

在(如从物体侧来观察的)前两个透镜或透镜组之间布置相板并因此将实际光瞳偏移到这个空气空间中的可能性具有以下优点，即光束并不在这里平行而是以倾斜的方式射到被布置在这个空气空间中的相板的平表面上。相环被汽相沉积在两个平面板中的一个上，且剩下的容积充以光学胶合剂。最小化由相环处的双重反射(非常高的反射率)以及由玻璃板的外表面引起的散射光，使得与传统装置相比获得了图像对比度上的改进。

由于对校正诸如场曲、像散和横向色差等的成像误差所设置的要求，使得实际光瞳在物体方向上的移置更困难。因此，选择各个透镜的折光力，以致得到最佳折衷方案，并且因此实现平场消色差透镜级(Planachromat class)的总体校正目标。

在已平场消色差校正过的微物镜中，诸如球面像差、主纵向色差和慧差的成像误差例如被校正，并大大地最小化像散。而且，由光谱线C`-e和F`-e之间的焦点位置的偏差所限定的纵向色差(来自第二光谱的像差)是焦深的1.5倍，其中C`是643.847nm，F`是479.991nm以及e是546.074nm。由λ/NA²(λ是波长，NA是数值孔径)来限定焦深范围。这个范围被称为瑞利(Rayleigh)单位[R.U.]。

减小视场平化，以致该视场边缘处的最佳焦点位置偏离轴向焦点位置不到2.5倍的焦深。

所限定地布置相环和相关联地将实际光瞳偏移到显微镜透镜的前两个透镜或透镜组之间的空气空间中允许最初被设计为亮视场变型的显微镜物镜被重新设计为相对简单的相衬变型。

通过针对两个物镜系统使用相同的透镜能够获得相对廉价的制造过程。该对比度变型(contrast variant)仅仅要求通过插入中间环来机械地适配透镜的距离。然后，相位结构被施加到能够廉价制造的平面板上。这在任何情况下对于制造都是更有利的。

附图说明

下面将参照两个示例性实施例更加详细地阐述依据本发明的显微镜物镜。在附图中，

图1示出作为(没有相环的)亮视场变型的10×/0.25显微镜物镜的透镜剖面；

图2示出作为相衬变型的10×/0.25显微镜物镜的透镜剖面；

图3示出作为相衬变型的20×/0.4显微镜物镜的透镜剖面；

图4示出根据图1的10×/0.25显微镜物镜中的横向像差的表示；

图5示出根据图1的10×/0.25显微镜物镜中的纵向像差的表示；以及

图6示出根据图1的10×/0.25显微镜物镜中的与视场有关的图像误差的表示。