一種雙通道多波段顯微成像光學鏡頭的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于光機電一體化設備領域，尤其是涉及一種雙通道多波段顯微成像光學鏡頭。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓物態(tài)方程是研究物質(zhì)在高溫高壓條件下熱力學性質(zhì)的基礎，對于激光約束核聚變等高能量密度物理研究有著重要意義。實驗室實現(xiàn)材料高溫高壓狀態(tài)的一般手段是對材料加載沖擊波，通過測量材料的輻射光譜實現(xiàn)對材料沖擊波溫度的診斷。因此輻射成像裝置對于診斷材料沖擊溫度分布有著至關(guān)重要的意義。
[0003]描述熱力學系統(tǒng)的狀態(tài)參量一般有四類:幾何參量(如體積)、力學參量(如壓強)、化學參量(如濃度)和電磁參量(如電場強度和磁場強度)。溫度是描述熱力學系統(tǒng)的最基本的熱力學參量之一，但不屬于上述任一組參量，溫度不是一個獨立的參量，而是以上四類參量的函數(shù)，每個狀態(tài)參量都與溫度保持一定的聯(lián)系，物態(tài)方程便是用來描述這種聯(lián)系的。當系統(tǒng)中某一狀態(tài)產(chǎn)量或者溫度發(fā)生變化時，系統(tǒng)將會由一個熱力學平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一個熱力學平衡狀態(tài)。一般描述系統(tǒng)體積V、壓強P和溫度T三者之間關(guān)系的物態(tài)方程可以表示為:
[0004]f(P,T,V)=0
[0005]對材料加載沖擊波是實驗室中讓材料處于高能量高密度狀態(tài)的一種有效手段。對于沖擊波的速度、壓強等動力學參量的測量方法在以往的沖擊波加載實驗中已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，但對于沖擊溫度的測量，由于溫度本身的復雜性和對測量儀器的較高要求，進展較慢。等離子體的溫度診斷有主動和被動兩類，主動診斷是從外部對等離子體射入電磁波或粒子束后測量其響應;被動診斷則是通過等離子體輻射的電磁波測量其溫度，也被稱為發(fā)射光譜診斷法。后者作為一種無干擾式的溫度診斷方法被廣泛應用于材料沖擊溫度的診斷實驗。成像光譜技術(shù)是一種將成像技術(shù)與光譜技術(shù)結(jié)合起來的診斷技術(shù)，對于沖擊波溫度的空間分布診斷有重要意義，光譜成像光學系統(tǒng)包括前置光學系統(tǒng)和光譜儀，本發(fā)明是以光譜成像光學系統(tǒng)在沖擊波溫度空間二維分辨診斷的應用為背景設計的。
[0006]顯微鏡是觀測物體內(nèi)部細微結(jié)構(gòu)的重要的光學儀器，廣泛應用于生物工程、醫(yī)療診斷、微細加工以及工業(yè)檢測等各個領域，為人類探測微觀世界起到不可或缺的作用。根據(jù)輻射測溫的測量需求顯微成像光路的設計可實現(xiàn)探測材料沖擊溫度分布的功能，而顯微物鏡是顯微鏡系統(tǒng)中重要的組成部分，對顯微鏡系統(tǒng)的成像能力起到?jīng)Q定性作用。
[0007]在多波段顯微成像使用中提出一系列顯微鏡，如專利申請CN104655283A公開一種通過紅外光、可見光雙波段光路設計，將紅外光、可見光圖像進行融合處理，實現(xiàn)顯微測溫功能，共光路系統(tǒng)設計只有一個接收端口。專利CN101251643B公開一種具有角分辨率的長焦距反射式顯微望遠鏡，具有雙通道僅用在目鏡觀測中并沒有實現(xiàn)不同放大倍率切換及接收，同時工作通道只有低倍率的前端光路系統(tǒng)。專利申請CN1621885公開一種多光路光學顯微鏡，其特征是顯微鏡含有多個成像光路單位，后端接收不具備不同放大倍率切換和同時工作功能。
[0008]傳統(tǒng)顯微鏡鏡頭的光學結(jié)構(gòu)采用折射或反射結(jié)構(gòu)方式僅用于單一光路通道的成像中，折射式結(jié)構(gòu)成像譜段較窄，而對于實驗室中多種探測器多光譜采集需求難以滿足，而實現(xiàn)兩種放大倍率可切換或同時工作的顯微鏡頭尚未有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、裝調(diào)簡單、模塊化設計的雙通道多波段顯微成像光學鏡頭。
[0010]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0011]—種雙通道多波段顯微成像光學鏡頭，包括前端兩鏡組件、切換機構(gòu)和后端透鏡組件，所述前端兩鏡組件與后端透鏡組件垂直設置，所述切換機構(gòu)設置于前端兩鏡組件和后端透鏡組件之間，所述前端兩鏡組件單獨形成第一光學通道或與切換機構(gòu)組合形成第一光學通道，所述前端兩鏡組件、切換機構(gòu)和后端透鏡組件形成第二光學通道，通過所述切換機構(gòu)的移動實現(xiàn)第一光學通道或第二光學通道單獨工作或兩路光學通道同時工作的切換。
[0012]所述前端兩鏡組件包括依次設置的第一窗口、次鏡、主反射鏡、補償鏡和第二窗口，其中，第一窗口和第二窗口均為平板玻璃，主反射鏡為凹面反射鏡，次鏡為凸面反射鏡，補償鏡為彎月透鏡。
[0013]所述第一窗口光學厚度為5mm?7mm，光學材料為JGS1;所述主反射鏡曲率半徑范圍為-650mm?-660mm ；所述次鏡曲率半徑范圍為-430mm?_410mm ；所述補償鏡前后表面曲率半徑范圍分別為_1650mm?-1550mm和-1450mm?-1400mm，光學厚度為7mm?9mm，光學材料為CAF2 ；所述窗二窗口光學厚度為10mm?15mm，光學材料為JGS1。
[0014]所述第一窗口與物面之間的距離為690mm?710mm，第一窗口與主反射鏡之間的距離為320mm?340mm，所述主反射鏡與次鏡之間的距離為-280mm?-320mm，所述次鏡與補償鏡之間的距離為320mm?350mm，所述補償鏡與窗二窗口之間的距離為360mm?380mm，所述窗二窗口與切換機構(gòu)之間的距離為230mm?250mm。
[0015]所述切換機構(gòu)包括折轉(zhuǎn)鏡或分光鏡。
[0016]所述折轉(zhuǎn)鏡為反射鏡。
[0017]所述分光鏡為棱鏡分光鏡，由光學材料為JGS1恪融石英制成，尺寸為18mm?22mm。
[0018]所述后端透鏡組件由依次設置的后組透鏡a、后組透鏡b、后組透鏡c、后組透鏡d、后組透鏡e組成，其中，后組透鏡a、后組透鏡c和后組透鏡e均為凸透鏡，后組透鏡b和后組透鏡d均為凹透鏡。
[0019]所述后組透鏡a前后表面曲率半徑范圍分別為-13mm?-10mm和10mm?13mm，光學厚度為5_?7_，光學材料為BK7玻璃;所述后組透鏡b前后表面曲率半徑范圍分別為6_?7mm和2 5mm?3 0mm，光學厚度為4mm?5mm，光學材料為F2玻璃;所述后組透鏡c前后表面曲率半徑范圍分別為-20mm?-15mm和90mm?100mm，光學厚度為5mm?7mm，光學材料為BK7玻璃；所述后組透鏡d前后表面曲率半徑范圍分別為無窮大和-80mm?-90mm，光學厚度為5mm?6mm，光學材料為F2玻璃；所述后組透鏡e前后表面曲率半徑范圍分別為120mm?130mm和28mm?32mm，光學厚度為6mm?7mm，光學材料為BK7玻璃。其中:規(guī)定圖中所有光學元件左側(cè)表面為前表面，右側(cè)表面為后表面。
[0020]所述切換機構(gòu)與后組透鏡a之間的距離為-210mm?-230mm，所述后組透鏡a與后組透鏡b之間的距離為-3mm?-1mm，所述后組透鏡b與后組透鏡c之間的距離為-2mm?-1mm，所述后組透鏡c與后組透鏡d之間的距離為-80mm?-90_，所述后組透鏡d與后組透鏡e之間的距離為_8mm?-10mm，所述后組透鏡5與像面之間的距離為-125mm?-135mm。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022](1)本發(fā)明形成的兩路光學通道共用同一前端兩鏡系統(tǒng)，使用切換機構(gòu)實現(xiàn)不同倍率光路通道的切換，也可實現(xiàn)兩通道的獨立或共同工作。
[0023](2)本發(fā)明前端兩鏡系統(tǒng)采用氟化鈣校正寬波段像差，具備共軛完善像點，能夠作為一個模塊獨立使用，實現(xiàn)模塊化設計，可用于自準直檢測和獨立光路通道的低倍數(shù)顯微使用。
[0024](3)本發(fā)明通過切換機構(gòu)可將一次像面引出后，再經(jīng)變倍透鏡組消色差設計二次成像用于高倍數(shù)顯微觀測。
[0025](4)本發(fā)明可通過切換機構(gòu)切換不同通道成像，形成的兩路光學通道后端光軸垂直，在用低倍數(shù)通道觀測調(diào)試好待測目標與成像像面共軛后，再通過高倍數(shù)通道光路進行