[发明专利]消色差散光性变形物镜

说明书

变形的三元件物镜透镜将不同波长和不同直径的多个光束投射到工作平面中的细长焦斑中。在透镜的一个横向方向上，光束以相等的束腰宽度在工作平面中紧密聚焦，从而定义了焦斑的高度。在另一个横向方向上，不同的光束逐渐聚焦在工作平面之外，以使光束在工作平面上具有共同的束宽，从而定义了焦斑的宽度。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年1月30日提交的美国非临时申请序列号15/883,542的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及投影透镜。本发明尤其涉及用于将两个或更多个具有不同波长的激光束聚焦到共同的椭圆形焦斑上的变形投影透镜。

背景技术

流式细胞术的基本原理是使流体流中的粒子穿过聚焦的激光辐射束。可以检测，识别，计数和分类颗粒，特别是生物细胞。细胞成分被荧光标记，然后通过激光辐射照射。可以测量散射和发射的辐射以确定样品中存在的细胞的数量和类型。

在流体流通过聚焦激光束的点附近小心地放置了几个检测器。尺寸范围从0.2微米(μm)到150μm的悬浮颗粒穿过聚焦的激光束并散射激光辐射。荧光标记的细胞成分也被聚焦的激光束激发，并以比激光束更长的波长发射辐射(荧光)。散射和荧光辐射的这种组合由检测器测量。然后使用流式细胞仪附带的计算机使用专用软件分析测量数据。每秒可以测量和分析数千个颗粒。

通常认为，当在激光束中包括更多波长的激光辐射时，上述流式细胞术过程更灵活且更准确。实际上，这是通过沿公共路径组合来自不同激光器的分量激光束以提供聚焦到流体流中的组合激光束来实现的。二极管激光器模块通常用于提供分量激光束。市售的二极管激光器模块可以提供从近紫外到近红外的基本波长的激光辐射。

波长数量和范围的增加在用于将组合的激光束聚焦到流体流中的光学物镜的设计和构造中提出了重大问题。通常接受的是，为了将两个明显不同的波长(例如，红色和蓝色)聚焦在公共位置(焦平面)，聚焦物镜必须包括至少两个具有不同光谱色散的光学元件。例如，由具有高和低光谱色散的不同材料制成的两个透镜。布置为在公共焦平面上聚焦两个不同波长的物镜通常称为“消色差物镜”。

如果要将三个明显不同的波长(例如，红色、绿色和蓝色)聚焦在同一位置，则聚焦物镜必须至少包括三个具有不同光谱色散的光学元件。布置为在公共焦平面上聚焦三个明显不同的波长的物镜通常称为“复消色差物镜”。

在消色差或复消色差物镜中，可能需要将不同光谱色散的各个光学元件(单体)以透镜设计领域的从业人员称为“双连体”或“三连体”的形式“胶合”在一起。当流式细胞仪中包含紫外线波长时，这些形式可能会出现问题，因为光学胶粘剂(粘合剂)可能会因紫外线激光辐射而降解。

基于传统的光学设计思想，可以预期将激光束聚焦到流体流中所需的物镜将变得更加复杂，并且由于流式细胞仪中包含了其他波长的激光辐射，因此将变得更加昂贵。例如，具有四个或更多个波长的流式细胞仪。这可能导致聚焦物镜的复杂性和成本，这对可用于流式细胞仪的激光辐射波长数施加了实际上限。

需要简单的聚焦物镜，其能够在公共焦平面上聚焦四个或更多个激光辐射波长，但是其中所需的不同光学材料(玻璃)的数量小于要在该公共焦平面中聚焦的不同波长的数量。优选地，聚焦物镜不应包括任何胶合的二连体或三连体元件。优选地，聚焦物镜将在公共焦平面中产生组合激光束，该组合激光束对来自不同激光器的分量激光束的光束参数的任何波动都不敏感。

发明概述