一种双通道多波段显微成像光学镜头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光机电一体化设备领域，尤其是涉及一种双通道多波段显微成像光学镜头。
【背景技术】
[0002]高压物态方程是研究物质在高温高压条件下热力学性质的基础，对于激光约束核聚变等高能量密度物理研究有着重要意义。实验室实现材料高温高压状态的一般手段是对材料加载冲击波，通过测量材料的辐射光谱实现对材料冲击波温度的诊断。因此辐射成像装置对于诊断材料冲击温度分布有着至关重要的意义。
[0003]描述热力学系统的状态参量一般有四类:几何参量(如体积)、力学参量(如压强)、化学参量(如浓度)和电磁参量(如电场强度和磁场强度)。温度是描述热力学系统的最基本的热力学参量之一，但不属于上述任一组参量，温度不是一个独立的参量，而是以上四类参量的函数，每个状态参量都与温度保持一定的联系，物态方程便是用来描述这种联系的。当系统中某一状态产量或者温度发生变化时，系统将会由一个热力学平衡状态转化到另一个热力学平衡状态。一般描述系统体积V、压强P和温度T三者之间关系的物态方程可以表示为:
[0004]f(P,T,V)=0
[0005]对材料加载冲击波是实验室中让材料处于高能量高密度状态的一种有效手段。对于冲击波的速度、压强等动力学参量的测量方法在以往的冲击波加载实验中已经发展的较为成熟，但对于冲击温度的测量，由于温度本身的复杂性和对测量仪器的较高要求，进展较慢。等离子体的温度诊断有主动和被动两类，主动诊断是从外部对等离子体射入电磁波或粒子束后测量其响应;被动诊断则是通过等离子体辐射的电磁波测量其温度，也被称为发射光谱诊断法。后者作为一种无干扰式的温度诊断方法被广泛应用于材料冲击温度的诊断实验。成像光谱技术是一种将成像技术与光谱技术结合起来的诊断技术，对于冲击波温度的空间分布诊断有重要意义，光谱成像光学系统包括前置光学系统和光谱仪，本发明是以光谱成像光学系统在冲击波温度空间二维分辨诊断的应用为背景设计的。
[0006]显微镜是观测物体内部细微结构的重要的光学仪器，广泛应用于生物工程、医疗诊断、微细加工以及工业检测等各个领域，为人类探测微观世界起到不可或缺的作用。根据辐射测温的测量需求显微成像光路的设计可实现探测材料冲击温度分布的功能，而显微物镜是显微镜系统中重要的组成部分，对显微镜系统的成像能力起到决定性作用。
[0007]在多波段显微成像使用中提出一系列显微镜，如专利申请CN104655283A公开一种通过红外光、可见光双波段光路设计，将红外光、可见光图像进行融合处理，实现显微测温功能，共光路系统设计只有一个接收端口。专利CN101251643B公开一种具有角分辨率的长焦距反射式显微望远镜，具有双通道仅用在目镜观测中并没有实现不同放大倍率切换及接收，同时工作通道只有低倍率的前端光路系统。专利申请CN1621885公开一种多光路光学显微镜，其特征是显微镜含有多个成像光路单位，后端接收不具备不同放大倍率切换和同时工作功能。
[0008]传统显微镜镜头的光学结构采用折射或反射结构方式仅用于单一光路通道的成像中，折射式结构成像谱段较窄，而对于实验室中多种探测器多光谱采集需求难以满足，而实现两种放大倍率可切换或同时工作的显微镜头尚未有报道。
【发明内容】
[0009]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构紧凑、装调简单、模块化设计的双通道多波段显微成像光学镜头。
[0010]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0011]—种双通道多波段显微成像光学镜头，包括前端两镜组件、切换机构和后端透镜组件，所述前端两镜组件与后端透镜组件垂直设置，所述切换机构设置于前端两镜组件和后端透镜组件之间，所述前端两镜组件单独形成第一光学通道或与切换机构组合形成第一光学通道，所述前端两镜组件、切换机构和后端透镜组件形成第二光学通道，通过所述切换机构的移动实现第一光学通道或第二光学通道单独工作或两路光学通道同时工作的切换。
[0012]所述前端两镜组件包括依次设置的第一窗口、次镜、主反射镜、补偿镜和第二窗口，其中，第一窗口和第二窗口均为平板玻璃，主反射镜为凹面反射镜，次镜为凸面反射镜，补偿镜为弯月透镜。
[0013]所述第一窗口光学厚度为5mm?7mm，光学材料为JGS1;所述主反射镜曲率半径范围为-650mm?-660mm ；所述次镜曲率半径范围为-430mm?_410mm ；所述补偿镜前后表面曲率半径范围分别为_1650mm?-1550mm和-1450mm?-1400mm，光学厚度为7mm?9mm，光学材料为CAF2 ；所述窗二窗口光学厚度为10mm?15mm，光学材料为JGS1。
[0014]所述第一窗口与物面之间的距离为690mm?710mm，第一窗口与主反射镜之间的距离为320mm?340mm，所述主反射镜与次镜之间的距离为-280mm?-320mm，所述次镜与补偿镜之间的距离为320mm?350mm，所述补偿镜与窗二窗口之间的距离为360mm?380mm，所述窗二窗口与切换机构之间的距离为230mm?250mm。
[0015]所述切换机构包括折转镜或分光镜。
[0016]所述折转镜为反射镜。
[0017]所述分光镜为棱镜分光镜，由光学材料为JGS1恪融石英制成，尺寸为18mm?22mm。
[0018]所述后端透镜组件由依次设置的后组透镜a、后组透镜b、后组透镜c、后组透镜d、后组透镜e组成，其中，后组透镜a、后组透镜c和后组透镜e均为凸透镜，后组透镜b和后组透镜d均为凹透镜。
[0019]所述后组透镜a前后表面曲率半径范围分别为-13mm?-10mm和10mm?13mm，光学厚度为5_?7_，光学材料为BK7玻璃;所述后组透镜b前后表面曲率半径范围分别为6_?7mm和2 5mm?3 0mm，光学厚度为4mm?5mm，光学材料为F2玻璃;所述后组透镜c前后表面曲率半径范围分别为-20mm?-15mm和90mm?100mm，光学厚度为5mm?7mm，光学材料为BK7玻璃；所述后组透镜d前后表面曲率半径范围分别为无穷大和-80mm?-90mm，光学厚度为5mm?6mm，光学材料为F2玻璃；所述后组透镜e前后表面曲率半径范围分别为120mm?130mm和28mm?32mm，光学厚度为6mm?7mm，光学材料为BK7玻璃。其中:规定图中所有光学元件左侧表面为前表面，右侧表面为后表面。
[0020]所述切换机构与后组透镜a之间的距离为-210mm?-230mm，所述后组透镜a与后组透镜b之间的距离为-3mm?-1mm，所述后组透镜b与后组透镜c之间的距离为-2mm?-1mm，所述后组透镜c与后组透镜d之间的距离为-80mm?-90_，所述后组透镜d与后组透镜e之间的距离为_8mm?-10mm，所述后组透镜5与像面之间的距离为-125mm?-135mm。
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0022](1)本发明形成的两路光学通道共用同一前端两镜系统，使用切换机构实现不同倍率光路通道的切换，也可实现两通道的独立或共同工作。
[0023](2)本发明前端两镜系统采用氟化钙校正宽波段像差，具备共轭完善像点，能够作为一个模块独立使用，实现模块化设计，可用于自准直检测和独立光路通道的低倍数显微使用。
[0024](3)本发明通过切换机构可将一次像面引出后，再经变倍透镜组消色差设计二次成像用于高倍数显微观测。
[0025](4)本发明可通过切换机构切换不同通道成像，形成的两路光学通道后端光轴垂直，在用低倍数通道观测调试好待测目标与成像像面共轭后，再通过高倍数通道光路进行