專利名稱：一種長波非致冷紅外顯微物鏡的制作方法
技術領域：
本實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、大數值孔徑、高分辨率的非致冷型紅外物鏡。
背景技術：
常用顯微鏡觀測研究物體的細節，顯微鏡可分為可見光顯微鏡和紅外顯微鏡兩種。可見光顯微鏡已經普遍用于醫學、化學、生物等領域。研究表明，物質的物理化學變化約70%與溫度有關，在觀察對溫度變化比較敏感的目標時，可見光顯微鏡受到極大的限制。 而紅外顯微鏡由于對目標的溫度變化的敏感特性，可更詳細地觀測、記錄、分析目標的細微變化歷程。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節，還能觀測溫度變化的細節，在納米技術、生化技術、基因技術、微電子技術、材料科學等研究領域，紅外顯微鏡得到廣泛應用。與可見光顯微鏡的物鏡相比，紅外顯微鏡的物鏡要求結構簡單，體積小，鏡片數量盡量少，并具有較高的透過率。紅外顯微物鏡還要滿足物方遠心光路，即入瞳位于無窮遠， 軸外點主光線平行于光軸，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，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條件。
發明內容針對目前紅外顯微物鏡存在的技術問題，本實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透鏡，第三透鏡為凸向物面的彎月型負透鏡；第三透鏡安裝于鏡筒內靠像面一側，另外一側用壓圈固定，第二透鏡和第一透鏡安裝于鏡筒內靠物面一側，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用壓圈固定，三個透鏡與鏡筒同光軸；物鏡的光焦度分布分別為正、負、負，其工作波段為7 12 μ m，放大倍率為5倍，數值孔徑為0. 5，分辨率為12. 22 μ m,工作距離為22mm ；物鏡系統采用非對稱式正負光焦度結合結構的方式，使第二透鏡和第三透鏡產生的正色差，與具有負色差的第一透鏡相補償，達到消色差的目的；在第一透鏡的后表面設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，實現復消色差。本實用新型的有益效果是結構簡單，體積小，鏡片數量少，具有較高的透過率，物鏡采用正負光焦度分配的結構控制消除色差及其它像差，運用紅外光學材料校正了系統中的二級光譜，實現了復消色差，整個物鏡系統的成像質量良好，接近衍射極限。
圖1是本實用新型結構總圖；圖2是本實用新型的光學傳遞函數曲線圖。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。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。如圖1所示，本實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透鏡，第三透鏡8為凸向物面的彎月型負透鏡；第三透鏡8安裝于鏡筒6內靠像面一側，另外一側用壓圈7固定，第二透鏡5和第一透鏡3安裝于鏡筒6內靠物面一側， 第二透鏡5和第一透鏡3之間用隔圈4隔開，第一透鏡3靠物面一側用壓圈2固定，三個透鏡與鏡筒同光軸；物鏡的光焦度分布分別為正、負、負，其工作波段為7 12μπι，放大倍率為5倍，數值孔徑為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光焦度結合結構，使得第二透鏡5和第三透鏡8產生的正色差，與第一透鏡3產生的負色差相補償，達到消色差的目的；第一透鏡3的后表面為光闌面且在該面設置了偶次非球面以控制消除系統中的部分球差；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行保護，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，實現了復消色差。偶次非球面的方程為
權利要求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透鏡，第三透鏡(8)為凸向物面的彎月型負透鏡；第三透鏡(8)安裝于鏡筒(6)內靠像面一側，另外一側用壓圈(7)固定，第二透鏡( 和第一透鏡C3)安裝于鏡筒(6)內靠物面一側，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)靠物面一側用壓圈( 固定，三個透鏡與鏡筒同光軸；物鏡的光焦度分布分別為正、 負、負，其工作波段為7 12 μ m，放大倍率為5倍，數值孔徑為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)產生的正色差與第一透鏡(3)產生的負色差相補償的非對稱式正負光焦度結構；在第一透鏡(3)的后表面設置有偶次非球面；物鏡的透鏡材料依次為Ge，ZnSe, Ge。
2.按照權利要求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透鏡，第三透鏡為凸向物面的彎月型負透鏡；物鏡的光焦度分布為正、負、負，工作波段7～12μm，放大倍率5倍，數值孔徑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生的正色差與第一透鏡產生的正色差相補償的非對稱式正負光焦度結構；在第一透鏡的后表面設置有偶次非球面；物鏡的透鏡材料依次為Ge，ZnSe，Ge。本實用新型結構簡單，體積小，鏡片數量少，具有較高的透過率，能控制消除色差及其它像差，并能運用紅外光學材料校正二級光譜，實現復消色差。
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 優先權日2011年9月6日
發明者丁黎梅, 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