[發(fā)明專利]一種大視場薄膜衍射消色差光學(xué)系統(tǒng)及紅外光校正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611048574.1
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN107065174B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王保華;王媛媛;焦建超;莊緒霞;劉曉林;湯天瑾;李妥妥;安寧;胡斌;黃穎
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機(jī)電研究所
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/42
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種大視場薄膜衍射消色差光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：包括平面薄膜衍射主鏡(1)、像差校正透鏡組(2)、濾光片(3)，其中，像差校正透鏡組(2)由5片透鏡組成，成像目標(biāo)的輻射光束經(jīng)過平面薄膜衍射主鏡(1)進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)后，經(jīng)由像差校正透鏡組(2)到達(dá)濾光片(3)，最后會聚成像；

像差校正透鏡組(2)由5片透鏡組成，沿光線入射方向依次為第一彎月正透鏡(4)的前表面和后表面、第二彎月正透鏡(5)的前表面和后表面、衍射透鏡(6)的前表面和后表面、第四彎月正透鏡(7)的前表面和后表面、第五彎月正透鏡(8)的前表面和后表面；第二彎月正透鏡(5)前表面為6次非球面，后表面為球面；衍射透鏡(6)前表面為菲涅爾衍射面，后表面為球面；第四彎月正透鏡(7)前表面為6次非球面，后表面為球面；第一彎月正透鏡(4)、第五彎月正透鏡(8)的前表面和后表面均為球面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大視場薄膜衍射消色差光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：光學(xué)系統(tǒng)工作譜段為8μm～10μm，中心波長為9μm，系統(tǒng)F數(shù)為1，工作視場為±0.5°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大視場薄膜衍射消色差光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：平面薄膜衍射主鏡(1)口徑為200mm，F(xiàn)數(shù)為3，材料為聚酰亞胺薄膜，沿著光線方向依次為前表面和后表面，其中前表面是平面，后表面是臺階形式的衍射面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大視場薄膜衍射消色差光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述平面薄膜衍射主鏡(1)、像差校正透鏡組(2)、濾光片(3)同軸擺放。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大視場薄膜衍射消色差光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：濾光片(3)為平板透鏡，材料為單晶鍺，沿著光線方向依次為前表面和后表面，前表面鍍長波通分色膜，定位波長8μm±10nm，中心波長，陡度≤50nm，8μm～10μm透過率＞90％，帶外5μm～7.5μm透過率＜1％；后表面鍍短波通分色膜，定位波長10μm±10nm，陡度≤50nm，8μm～10μm透過率＞90％，帶外10.5μm～12μm透過率＜1％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大視場薄膜衍射消色差光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：第一彎月正透鏡(4)和第二彎月正透鏡(5)將平面薄膜衍射主鏡(1)的前表面成像到衍射透鏡(6)的前表面，平面薄膜衍射主鏡(1)的前表面與衍射透鏡(6)的前表面滿足物像關(guān)系。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大視場薄膜衍射消色差光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：第一彎月正透鏡(4)與第二彎月正透鏡(5)之間有一次像面，當(dāng)平面薄膜衍射主鏡(1)的后表面到一次像面的距離是光學(xué)系統(tǒng)焦距的2倍～3倍，第四彎月正透鏡(7)和第五彎月正透鏡(8)的組合焦距是系統(tǒng)焦距的1/10倍～1/9倍。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大視場薄膜衍射消色差光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述平面薄膜衍射主鏡(1)的前表面與衍射透鏡(6)的前表面具有完全相反的菲涅爾衍射結(jié)構(gòu)形式。

9.一種大視場薄膜衍射消色差光學(xué)系統(tǒng)的紅外光校正方法，其特征在于步驟如下：

(1)放置平面薄膜衍射主鏡(1)、第一彎月正透鏡(4)的前表面和后表面、第二彎月正透鏡(5)的前表面和后表面、衍射透鏡(6)的前表面和后表面、第四彎月正透鏡(7)的前表面和后表面、第五彎月正透鏡(8)的前表面和后表面、濾光片(3)；

(2)將平面薄膜衍射主鏡(1)和第一彎月正透鏡(4)的前表面的距離設(shè)置為光學(xué)系統(tǒng)焦距的2.2倍～2.5倍；第一彎月正透鏡(4)的后表面與第二彎月正透鏡(5)的前表面的距離設(shè)置為光學(xué)系統(tǒng)焦距的0.3倍～0.4倍；第五彎月正透鏡(8)的后表面到第二次成像點(diǎn)的距離大于系統(tǒng)焦距的0.1倍；

(3)調(diào)整平面薄膜衍射主鏡(1)前表面的衍射結(jié)構(gòu)參數(shù)、第一彎月正透鏡(4)前表面和后表面的頂點(diǎn)曲率半徑、第二彎月正透鏡(5)前表面的非球面系數(shù)和后表面的頂點(diǎn)曲率半徑、衍射透鏡(6)前表面的衍射結(jié)構(gòu)參數(shù)和后表面的頂點(diǎn)曲率半徑、第四彎月正透鏡(7)前表面的非球面系數(shù)和后表面的頂點(diǎn)曲率半徑、第五彎月正透鏡(8)前表面和后表面的頂點(diǎn)曲率半徑以及平面薄膜衍射主鏡(1)后表面到第一彎月正透鏡(4)前表面的距離、第一彎月正透鏡(4)后表面到第二彎月正透鏡(5)前表面的距離、第二彎月正透鏡(5)后表面到衍射透鏡(6)前表面的距離、衍射透鏡(6)后表面到第四彎月正透鏡(7)前表面的距離、第四彎月正透鏡(7)后表面到第五彎月正透鏡(8)前表面的距離、第五彎月正透鏡(8)后表面到像面的距離。