[发明专利]对电子可调透镜光学路径的渐变式非球面校正

说明书

一种用于对由光学路径内的电子可调透镜(ETL)引起的在光学路径上的球面像差进行校正的方法及相应的光学装置。该方法包括将非球面校正透镜放置在光学路径中并将该非球面校正透镜放置成与ETL处于工作关系，该非球面校正透镜的尺寸设定成且构造成使离开ETL的光束中的球面像差减小。

相关申请的交叉引用

本文要求2018年11月2日提交的系列号为62/755,149的临时申请的优先权，该临时申请通过参引并入本文中。

背景技术

电子可调透镜(ETL)是已知的，并可以在市场上购得。例如，OptotuneSwitzerland AG(瑞士，迪蒂孔)制造了在全球范围内销售的一系列电子可调透镜。图1是现有技术的一部分，该图描述了由Optotune制造的电子可调透镜的基本设计类型。如图1中所示，该透镜是由封闭光学流体的柔性膜或膜状件制成。透镜的曲率是通过对环绕透镜周缘的音圈或线轴施加电流来调节的。因此，可以借助于配套的控制器(也可以在市场上购得)使透镜的焦距非常快速地(在几毫秒内)改变，在几毫秒内，透镜的焦距便可以被调整到所需的值。

ETL是可满足需求的，因为ETL中只有几微米的半径变化，就能产生与将整个透镜移动几厘米相同的光学效果。这允许使光学设备设计紧凑，同时仍然保持广泛的功能和操作范围。因此，电子可调透镜所产生的光学系统更紧凑，通常需要更少的透镜总数量，以及更少的透镜平移运动。这减少了对高精度机械致动器以物理方式来重新定位透镜的需求。透镜在光学路径内的潜在运动减少，使得设计更加稳固。

ETL的缺点是，ETL的球面像差分量(spherical aberration component)随着ETL功率或曲率(即焦距的减小)的增加而成比例增加。当ETL被推动朝向ETL的焦距范围的短端部时，ETL球面像差的增加会降低样品平面的轴向点扩散函数(PSF)。这又会使光学设备可以生成的最终图像模糊。

发明内容

本文公开了以下内容：

1.一种光学装置，包括：

电子可调透镜，该电子可调透镜设置在光学路径中并与非球面校正透镜处于工作关系：

该非球面校正透镜设置在光学路径中，并且该非球面校正透镜的尺寸设定成且构造成用于使离开电子可调透镜的光束的球面像差减小。

2.根据条款1的光学装置，其中，非球面校正透镜包括限定球面表面的第一面和限定非球面表面的第二面。

3.根据条款1的光学装置，其中，非球面校正透镜包括限定第一非球面表面的第一面和限定第二非球面表面的第二面。

4.根据条款1至3中的任一项的光学装置，其中，一个或更多个非球面表面的形式是渐变的非球面。

5.根据条款4的光学装置，其中，非球面校正透镜的所述一个或更多个非球面表面的非球面度由以下公式限定：

其中：

z＝表面凹陷

c＝曲率(其是曲率半径的倒数)

r＝透镜单元中的径向光圈分量

k＝圆锥常数

α＝高阶非球面系数

6.根据条款1至5中的任何一项的光学装置，该光学装置为共聚焦显微镜。

7.根据条款1至5中的任何一项的光学装置，该光学装置是尺寸设定成且构造成执行双光子激发显微镜检查的显微镜。

8.根据条款1至5中的任一项的光学装置，该光学装置的尺寸设定成且构造成执行单色反射光共聚焦显微镜检查。