专利名称：一种长波非致冷红外显微物镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种红外镜头，尤其涉及一种用于显微观测的高放大倍率、大数值孔径、高分辨率的非致冷型红外物镜。
背景技术：
常用显微镜观测研究物体的细节，显微镜可分为可见光显微镜和红外显微镜两种。可见光显微镜已经普遍用于医学、化学、生物等领域。研究表明，物质的物理化学变化约70%与温度有关，在观察对温度变化比较敏感的目标时，可见光显微镜受到极大的限制。 而红外显微镜由于对目标的温度变化的敏感特性，可更详细地观测、记录、分析目标的细微变化历程。与可见光显微镜相比，红外显微镜除了能观测物体的形状细节，还能观测温度变化的细节，在纳米技术、生化技术、基因技术、微电子技术、材料科学等研究领域，红外显微镜得到广泛应用。与可见光显微镜的物镜相比，红外显微镜的物镜要求结构简单，体积小，镜片数量尽量少，并具有较高的透过率。红外显微物镜还要满足物方远心光路，即入瞳位于无穷远， 轴外点主光线平行于光轴，为保证这一条件就必须加长显微物镜的工作距离。此外，物方孔径等于像方孔径乘以放大倍率，如果像方孔径太小则会造成像面照度下降而无法辨别目标，因此，像方孔径不能太小。对于高倍率的显微镜来说还要求校正二级光谱。目前的红外热成像显微物镜还不能很好地符合上述的技术条件。
发明内容针对目前红外显微物镜存在的技术问题，本实用新型提供一种用于显微观测的高放大倍率、大孔径、高分辨率的长波非致冷型红外镜头。本实用新型所述的长波非致冷红外显微物镜，其特征在于由第一透镜，第二透镜和第三透镜共三片镜片组成，其中，第一透镜为凸向像面的弯月型正透镜，第二透镜为凸向像面的弯月型负透镜，第三透镜为凸向物面的弯月型负透镜；第三透镜安装于镜筒内靠像面一侧，另外一侧用压圈固定，第二透镜和第一透镜安装于镜筒内靠物面一侧，第二透镜和第一透镜之间用隔圈隔开一段距离，第一透镜靠物面一侧用压圈固定，三个透镜与镜筒同光轴；物镜的光焦度分布分别为正、负、负，其工作波段为7 12 μ m，放大倍率为5倍，数值孔径为0. 5，分辨率为12. 22 μ m,工作距离为22mm ；物镜系统采用非对称式正负光焦度结合结构的方式，使第二透镜和第三透镜产生的正色差，与具有负色差的第一透镜相补偿，达到消色差的目的；在第一透镜的后表面设置有偶次非球面以消除物镜中的球差；物镜的透镜材料依次为Ge，ZnSe, Ge，这种材料组合的方式有效的校正了物镜的二级光谱，实现复消色差。本实用新型的有益效果是结构简单，体积小，镜片数量少，具有较高的透过率，物镜采用正负光焦度分配的结构控制消除色差及其它像差，运用红外光学材料校正了系统中的二级光谱，实现了复消色差，整个物镜系统的成像质量良好，接近衍射极限。
图1是本实用新型结构总图；图2是本实用新型的光学传递函数曲线图。图中，1.物面，2.压圈，3.第一透镜，4.隔圈，5.第二透镜，6.镜筒，7.压圈，8.第三透镜，9.红外探测器焦平面，dl为被测目标到第一透镜的距离，d2为第一透镜到第二透镜的距离，d3为第二透镜到第三透镜的距离，d4为第三透镜到红外探测器焦平面的距离。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明。如图1所示，本实用新型所述的长波非致冷红外显微物镜，是一种用于显微观测的高放大倍率、大孔径、高分辨率的非致冷型红外镜头。由第一透镜3，第二透镜5和第三透镜8三片镜片组成，其中，第一透镜3为凸向像面的弯月型正透镜，第二透镜5为凸向像面的弯月型负透镜，第三透镜8为凸向物面的弯月型负透镜；第三透镜8安装于镜筒6内靠像面一侧，另外一侧用压圈7固定，第二透镜5和第一透镜3安装于镜筒6内靠物面一侧， 第二透镜5和第一透镜3之间用隔圈4隔开，第一透镜3靠物面一侧用压圈2固定，三个透镜与镜筒同光轴；物镜的光焦度分布分别为正、负、负，其工作波段为7 12μπι，放大倍率为5倍，数值孔径为0. 5，分辨率为12. 22 μ m,工作距离为22mm ；物镜采用非对称式正负光焦度结合结构，使得第二透镜5和第三透镜8产生的正色差，与第一透镜3产生的负色差相补偿，达到消色差的目的；第一透镜3的后表面为光阑面且在该面设置了偶次非球面以控制消除系统中的部分球差；第一透镜3的前表面、第二透镜5的前、后表面以及第三透镜8 的前、后表面均采用普通球面。第一透镜3的前表面镀类金刚石硬碳膜进行保护，其余透镜表面镀高效增透膜；第一透镜材料为Ge，第二透镜材料为第三透镜材料为Ge，这种材料组合的方式有效的校正了物镜的二级光谱，实现了复消色差。偶次非球面的方程为
权利要求1.一种长波非致冷红外显微物镜，其特征在于由第一透镜(3)，第二透镜( 和第三透镜(8)共三片镜片组成，其中，第一透镜C3)为凸向像面的弯月型正透镜，第二透镜(5)为凸向像面的弯月型负透镜，第三透镜(8)为凸向物面的弯月型负透镜；第三透镜(8)安装于镜筒(6)内靠像面一侧，另外一侧用压圈(7)固定，第二透镜( 和第一透镜C3)安装于镜筒(6)内靠物面一侧，第二透镜( 和第一透镜C3)之间用隔圈(4)隔开一段距离，第一透镜C3)靠物面一侧用压圈( 固定，三个透镜与镜筒同光轴；物镜的光焦度分布分别为正、 负、负，其工作波段为7 12 μ m，放大倍率为5倍，数值孔径为0. 5，分辨率为12. 22 μ m，工作距离为22mm;物镜采用第二透镜(5)和第三透镜(8)产生的正色差与第一透镜(3)产生的负色差相补偿的非对称式正负光焦度结构；在第一透镜(3)的后表面设置有偶次非球面；物镜的透镜材料依次为Ge，ZnSe, Ge。
2.按照权利要求1所述的长波非致冷红外显微物镜，其特征在于被测物体到红外显微物镜第一透镜(3)的距离dl = 4. 9mm，第一透镜(3)到第二透镜(5)的距离d2 = 19. 5mm, 第二透镜( 到第三透镜(8)的距离d3 = 28. 1mm，第三透镜(8)到红外探测器焦平面(9) 的距离d4 = 16mm。
专利摘要一种长波非致冷红外显微物镜，由第一透镜，第二透镜和第三透镜组成，其中，第一透镜为凸向像面的弯月型正透镜，第二透镜为凸向像面的弯月型负透镜，第三透镜为凸向物面的弯月型负透镜；物镜的光焦度分布为正、负、负，工作波段7～12μm，放大倍率5倍，数值孔径0.5，分辨率12.22μm，工作距离22mm；物镜采用第二透镜和第三透镜产生的正色差与第一透镜产生的正色差相补偿的非对称式正负光焦度结构；在第一透镜的后表面设置有偶次非球面；物镜的透镜材料依次为Ge，ZnSe，Ge。本实用新型结构简单，体积小，镜片数量少，具有较高的透过率，能控制消除色差及其它像差，并能运用红外光学材料校正二级光谱，实现复消色差。
文档编号G02B21/02GK202230242SQ20112033246
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者丁黎梅, 刘建红, 刘玉英, 吴绍华, 姜杰, 李林涛, 李茂忠, 白玉琢 申请人:云南北方驰宏光电有限公司