專利名稱：一種長波非致冷紅外顯微物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種紅外鏡頭，尤其涉及一種用于顯微觀測的高放大倍率、大數(shù)值孔徑、高分辨率的非致冷型紅外物鏡。
背景技術(shù)：
常用顯微鏡觀測研究物體的細(xì)節(jié)，顯微鏡可分為可見光顯微鏡和紅外顯微鏡兩種?？梢姽怙@微鏡已經(jīng)普遍用于醫(yī)學(xué)、化學(xué)、生物等領(lǐng)域。研究表明，物質(zhì)的物理化學(xué)變化約70%與溫度有關(guān)，在觀察對溫度變化比較敏感的目標(biāo)時(shí)，可見光顯微鏡受到極大的限制。 而紅外顯微鏡由于對目標(biāo)的溫度變化的敏感特性，可更詳細(xì)地觀測、記錄、分析目標(biāo)的細(xì)微變化歷程。與可見光顯微鏡相比，紅外顯微鏡除了能觀測物體的形狀細(xì)節(jié)，還能觀測溫度變化的細(xì)節(jié)，在納米技術(shù)、生化技術(shù)、基因技術(shù)、微電子技術(shù)、材料科學(xué)等研究領(lǐng)域，紅外顯微鏡得到廣泛應(yīng)用。與可見光顯微鏡的物鏡相比，紅外顯微鏡的物鏡要求結(jié)構(gòu)簡單，體積小，鏡片數(shù)量盡量少，并具有較高的透過率。紅外顯微物鏡還要滿足物方遠(yuǎn)心光路，即入瞳位于無窮遠(yuǎn)， 軸外點(diǎn)主光線平行于光軸，為保證這一條件就必須加長顯微物鏡的工作距離。此外，物方孔徑等于像方孔徑乘以放大倍率，如果像方孔徑太小則會造成像面照度下降而無法辨別目標(biāo)，因此，像方孔徑不能太小。對于高倍率的顯微鏡來說還要求校正二級光譜。目前的紅外熱成像顯微物鏡還不能很好地符合上述的技術(shù)條件。
發(fā)明內(nèi)容針對目前紅外顯微物鏡存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種用于顯微觀測的高放大倍率、大孔徑、高分辨率的長波非致冷型紅外鏡頭。本實(shí)用新型所述的長波非致冷紅外顯微物鏡，其特征在于由第一透鏡，第二透鏡和第三透鏡共三片鏡片組成，其中，第一透鏡為凸向像面的彎月型正透鏡，第二透鏡為凸向像面的彎月型負(fù)透鏡，第三透鏡為凸向物面的彎月型負(fù)透鏡；第三透鏡安裝于鏡筒內(nèi)靠像面一側(cè)，另外一側(cè)用壓圈固定，第二透鏡和第一透鏡安裝于鏡筒內(nèi)靠物面一側(cè)，第二透鏡和第一透鏡之間用隔圈隔開一段距離，第一透鏡靠物面一側(cè)用壓圈固定，三個(gè)透鏡與鏡筒同光軸；物鏡的光焦度分布分別為正、負(fù)、負(fù)，其工作波段為7 12 μ m，放大倍率為5倍，數(shù)值孔徑為0. 5，分辨率為12. 22 μ m,工作距離為22mm ；物鏡系統(tǒng)采用非對稱式正負(fù)光焦度結(jié)合結(jié)構(gòu)的方式，使第二透鏡和第三透鏡產(chǎn)生的正色差，與具有負(fù)色差的第一透鏡相補(bǔ)償，達(dá)到消色差的目的；在第一透鏡的后表面設(shè)置有偶次非球面以消除物鏡中的球差；物鏡的透鏡材料依次為Ge，ZnSe, Ge，這種材料組合的方式有效的校正了物鏡的二級光譜，實(shí)現(xiàn)復(fù)消色差。本實(shí)用新型的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，體積小，鏡片數(shù)量少，具有較高的透過率，物鏡采用正負(fù)光焦度分配的結(jié)構(gòu)控制消除色差及其它像差，運(yùn)用紅外光學(xué)材料校正了系統(tǒng)中的二級光譜，實(shí)現(xiàn)了復(fù)消色差，整個(gè)物鏡系統(tǒng)的成像質(zhì)量良好，接近衍射極限。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)總圖；圖2是本實(shí)用新型的光學(xué)傳遞函數(shù)曲線圖。圖中，1.物面，2.壓圈，3.第一透鏡，4.隔圈，5.第二透鏡，6.鏡筒，7.壓圈，8.第三透鏡，9.紅外探測器焦平面，dl為被測目標(biāo)到第一透鏡的距離，d2為第一透鏡到第二透鏡的距離，d3為第二透鏡到第三透鏡的距離，d4為第三透鏡到紅外探測器焦平面的距離。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)用新型所述的長波非致冷紅外顯微物鏡，是一種用于顯微觀測的高放大倍率、大孔徑、高分辨率的非致冷型紅外鏡頭。由第一透鏡3，第二透鏡5和第三透鏡8三片鏡片組成，其中，第一透鏡3為凸向像面的彎月型正透鏡，第二透鏡5為凸向像面的彎月型負(fù)透鏡，第三透鏡8為凸向物面的彎月型負(fù)透鏡；第三透鏡8安裝于鏡筒6內(nèi)靠像面一側(cè)，另外一側(cè)用壓圈7固定，第二透鏡5和第一透鏡3安裝于鏡筒6內(nèi)靠物面一側(cè)， 第二透鏡5和第一透鏡3之間用隔圈4隔開，第一透鏡3靠物面一側(cè)用壓圈2固定，三個(gè)透鏡與鏡筒同光軸；物鏡的光焦度分布分別為正、負(fù)、負(fù)，其工作波段為7 12μπι，放大倍率為5倍，數(shù)值孔徑為0. 5，分辨率為12. 22 μ m,工作距離為22mm ；物鏡采用非對稱式正負(fù)光焦度結(jié)合結(jié)構(gòu)，使得第二透鏡5和第三透鏡8產(chǎn)生的正色差，與第一透鏡3產(chǎn)生的負(fù)色差相補(bǔ)償，達(dá)到消色差的目的；第一透鏡3的后表面為光闌面且在該面設(shè)置了偶次非球面以控制消除系統(tǒng)中的部分球差；第一透鏡3的前表面、第二透鏡5的前、后表面以及第三透鏡8 的前、后表面均采用普通球面。第一透鏡3的前表面鍍類金剛石硬碳膜進(jìn)行保護(hù)，其余透鏡表面鍍高效增透膜；第一透鏡材料為Ge，第二透鏡材料為第三透鏡材料為Ge，這種材料組合的方式有效的校正了物鏡的二級光譜，實(shí)現(xiàn)了復(fù)消色差。偶次非球面的方程為
權(quán)利要求1.一種長波非致冷紅外顯微物鏡，其特征在于由第一透鏡(3)，第二透鏡( 和第三透鏡(8)共三片鏡片組成，其中，第一透鏡C3)為凸向像面的彎月型正透鏡，第二透鏡(5)為凸向像面的彎月型負(fù)透鏡，第三透鏡(8)為凸向物面的彎月型負(fù)透鏡；第三透鏡(8)安裝于鏡筒(6)內(nèi)靠像面一側(cè)，另外一側(cè)用壓圈(7)固定，第二透鏡( 和第一透鏡C3)安裝于鏡筒(6)內(nèi)靠物面一側(cè)，第二透鏡( 和第一透鏡C3)之間用隔圈(4)隔開一段距離，第一透鏡C3)靠物面一側(cè)用壓圈( 固定，三個(gè)透鏡與鏡筒同光軸；物鏡的光焦度分布分別為正、 負(fù)、負(fù)，其工作波段為7 12 μ m，放大倍率為5倍，數(shù)值孔徑為0. 5，分辨率為12. 22 μ m，工作距離為22mm;物鏡采用第二透鏡(5)和第三透鏡(8)產(chǎn)生的正色差與第一透鏡(3)產(chǎn)生的負(fù)色差相補(bǔ)償?shù)姆菍ΨQ式正負(fù)光焦度結(jié)構(gòu)；在第一透鏡(3)的后表面設(shè)置有偶次非球面；物鏡的透鏡材料依次為Ge，ZnSe, Ge。
2.按照權(quán)利要求1所述的長波非致冷紅外顯微物鏡，其特征在于被測物體到紅外顯微物鏡第一透鏡(3)的距離dl = 4. 9mm，第一透鏡(3)到第二透鏡(5)的距離d2 = 19. 5mm, 第二透鏡( 到第三透鏡(8)的距離d3 = 28. 1mm，第三透鏡(8)到紅外探測器焦平面(9) 的距離d4 = 16mm。
專利摘要一種長波非致冷紅外顯微物鏡，由第一透鏡，第二透鏡和第三透鏡組成，其中，第一透鏡為凸向像面的彎月型正透鏡，第二透鏡為凸向像面的彎月型負(fù)透鏡，第三透鏡為凸向物面的彎月型負(fù)透鏡；物鏡的光焦度分布為正、負(fù)、負(fù)，工作波段7～12μm，放大倍率5倍，數(shù)值孔徑0.5，分辨率12.22μm，工作距離22mm；物鏡采用第二透鏡和第三透鏡產(chǎn)生的正色差與第一透鏡產(chǎn)生的正色差相補(bǔ)償?shù)姆菍ΨQ式正負(fù)光焦度結(jié)構(gòu)；在第一透鏡的后表面設(shè)置有偶次非球面；物鏡的透鏡材料依次為Ge，ZnSe，Ge。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，體積小，鏡片數(shù)量少，具有較高的透過率，能控制消除色差及其它像差，并能運(yùn)用紅外光學(xué)材料校正二級光譜，實(shí)現(xiàn)復(fù)消色差。
文檔編號G02B21/02GK202230242SQ20112033246
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者丁黎梅, 劉建紅, 劉玉英, 吳紹華, 姜杰, 李林濤, 李茂忠, 白玉琢 申請人:云南北方馳宏光電有限公司