[發明專利]中波紅外顯微物鏡的兩分光學設計方法

無效

• 申請號: 201110120184.1
• 申請日: 2011-05-11
• 公開（公告）號: CN102200638A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 賈永丹;付躍剛;劉智穎;孫建
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B21/02;G01J5/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明新型涉及到一種中波紅外顯微物鏡的兩分光學設計方法，屬于熱成像領域。

背景技術

近年來，隨著紅外成像技術的不斷成熟和工程化、實用化發展，紅外光學系統的研制成為熱點。熱成像系統的圖像不能被人眼直接觀測，從而給檢測帶來一定難度，紅外光學系統的發展勢必與測試技術、測試裝置及評估技術的發展相互依存，各類紅外檢測系統則應運而生。本發明涉及的中波紅外顯微物鏡即為某紅外檢測系統的一部分。傳統的光學設計方法為PW法，該方法在沒有特定軟件程序的情況下耗時費力，工作效率極低，一般不予采用。現代光學設計方法基本為“縮放法”，即根據對光學系統的要求，找出性能參數比較接近的已有結構，將其各尺寸乘以縮放比K，得到所要求的結構，并估計其像差的大小或變化趨勢，優化得到滿足要求的光學系統。中波紅外顯微物鏡系統的初始結構較少，迫切需要尋找一種簡便快捷的設計方法。

被測光學系統像面處一般存在有限的機械空間限制，并且紅外顯微物鏡的數值孔徑需要與被測光學系統數值孔徑相匹配，這就對其口徑造成嚴格限制。傳統顯微物鏡的主要觀察區域為視場中心，一般只需校正軸上像差，為保證檢測精度和圖像處理精度要求本紅外顯微物鏡還需考慮畸變和場區的校正。這就要求在初始結構設計過程中全面考慮各種像差。

發明內容

本發明的目的是提供一種物像方鏡組分離設計中波紅外顯微物鏡的光學設計新方法，能夠針對紅外光學系統成像質量檢測的使用需求，解決上述紅外顯微物鏡設計中存在的設計復雜、初始結構少等實質性問題。

本發明的技術方案如下：

中波紅外顯微物鏡兩分設計法，把整個顯微物鏡分為物方鏡組和像方鏡組兩部分，假設兩鏡組之間的光束近似平行傳輸，把物像方鏡組分開，分別按照望遠物鏡設計方法進行設計。倒置其中一組與另一組組合后得到顯微物鏡的初始結構。

本著嚴格控制系統口徑以及放大倍率容易確定的思想，靠物方鏡組將光線壓縮為近似平行光束，像方鏡組設計思路與物方鏡組相同。為保證軸上像差校正要求，可參照不暈透鏡計算過程設計物像方鏡組。另外，借鑒對稱式系統對壓縮透鏡口徑有益以及消除垂軸像差有利的特點，將光闌設置在物像方鏡組中間，這樣，在保證了軸外像差校正的同時，有利于實現物方遠心光路。

設計過程中，將所述的物方鏡組視為平行光入射的望遠物鏡，在設定入瞳直徑的同時保證其像方數值孔徑為設計要求的顯微物鏡數值孔徑，并做到像質優良。同樣，對于所述的像方鏡組，在設定入瞳直徑的同時保證其像方數值孔徑與所述的物方鏡組的像方數值孔徑比值的倒數為顯微物鏡的放大倍率值，并保證理想像質。倒置物方鏡組，并與像方鏡組組合，得到紅外顯微物鏡的初始結構，考慮調焦誤差對測量精度的影響，將其設計成物方遠心系統。

本發明是中波紅外顯微物鏡的兩分光學設計方法，具有以下有益效果：

1、采用兩分光學設計方法設計的中波紅外顯微物鏡，物像方鏡組之間的光束近似平行傳輸，放大倍率容易確定，口徑不致過大；

2、光闌放于物像方鏡組中間，有利于實現遠心光路要求，方便控制軸外像差，提高測量精度。

3、本發明專利所述光學設計方法可以推廣到聚光鏡、顯微望遠物鏡、其他波段顯微物鏡設計過程中，具有廣泛的應用范圍。

附圖說明

圖1中波紅外顯微物鏡初始結構示意圖(也作為摘要附圖)。

圖中：1、物，2、物方鏡組，3、軸上光線，4、孔徑光闌，5、軸外光線，6、像方鏡組，7像，8、光軸。

具體實施方式

如圖1所示，中波紅外顯微物鏡的物1發出的軸上光線3經過物方鏡組2壓縮為近似平行光束傳輸，經過孔徑光闌4入射到像方鏡組6上，經過像方鏡組6的匯聚作用成像到光軸8上的某點；中波紅外顯微物鏡的物1發出的軸外光線5經過物方鏡組2壓縮為近似平行光束傳輸，經過孔徑光闌4入射到像方鏡組6上，經過像方鏡組6的匯聚作用成像到光軸8以外的某點。物1發出的所有軸上光線與軸外光線通過此中波紅外顯微物鏡后匯聚成顯微物鏡的像7。