[发明专利]一种双波段透射式光学系统镜头

说明书

本发明属于光学成像技术领域，涉及一种双波段透射式光学系统镜头，包括沿入射方向依次设置的薄膜衍射主镜、薄膜分光镜和衍射透镜；薄膜衍射主镜与衍射透镜共轭，其上刻有互相匹配的刻画结构，用以减轻光学系统重量；薄膜分光镜将经由薄膜衍射主镜汇聚的光束分束，减小光学系统体积和重量；薄膜衍射主镜和薄膜分光镜的镜框和镜组连接座之间采用镜框与镜筒之间精密配合，通过压圈轻微压紧镜框实现初步定位，然后通过注胶孔在镜框外表面周边注胶固定的方式，防止衍射薄膜透镜和薄膜分光镜受力变形，使镜头整体能够满足航空载荷的轻小型化要求。

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，具体涉及一种利用激光和红外双波段透射式光学系统实现激光波段以及红外波段成像的镜头。

背景技术

目前，航空相机向着大口径、轻量化的趋势发展，大视场红外相机能覆盖宽阔的监视区域，提高相机的空间分辨率，能够提供目标更为准确的位置、姿态和几何形状信息，采用激光合成孔径成像技术可突破衍射极限，对远距离目标实现前斜视高数据率高分辨率成像，采用激光/红外主被动相结合型探测系统，可发挥两者的优势，大幅提高机载相机的侦查能力。

一般激光/红外双波段相机的镜头采用为折反式和透射式。折反式镜头的主镜结构可以实现大口径，但是使得光学系统的体积重量都较大，难以满足航空载荷结构紧凑和轻量化的要求。而大口径的透射式镜头加工难度较大，重量和体积也很难满足航空载荷的轻小型化要求。

因此，如何能够提供一种结构形式简单且满足轻量化要求的激光/红外双波段镜头是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解大口径的透射式镜头加工难度较大，重量和体积上很难满足航空载荷的轻小型化的要求，提出了一种双波段透射式光学系统镜头，该镜头采用薄膜衍射镜、衍射透镜和薄膜分光镜，实现激光/红外透射式双波段镜头的轻量化要求。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种双波段透射式光学系统，包括：沿入射方向依次设置的薄膜衍射主镜、薄膜分光镜和衍射透镜；

薄膜衍射主镜与衍射透镜共轭，其上刻有互相匹配用以减轻光学系统重量的刻画结构；薄膜分光镜将经由薄膜衍射主镜汇聚的光束分束。

优选地，薄膜衍射主镜靠近入射方向的前表面为平面，靠近出射方向的后表面具有刻画结构，使其在短波段和红外波段光束的中心波长处分别具有相同的高衍射效率；衍射透镜的刻画结构使衍射透镜与薄膜衍射主镜具有相同的色散、相反的光焦度，用于校正薄膜衍射主镜产生的像差。

优选地，薄膜衍射主镜的刻画结构为连续型菲涅尔环，在薄膜衍射主镜的刻画结构的外周有用于安装夹持的平面结构。

优选地，薄膜分光镜厚度为微米量级，对短波段光束具有高反射率，对红外波段光束具有高透过率。

优选地，还包括用于对短波段光束进行成像的激光透镜组和对红外波段光束进行成像的红外透镜组。

优选地，衍射透镜位于红外透镜组内，衍射透镜的刻画结构为连续型菲涅尔环；刻画结构所在的透镜表面为平面、球面或者非球面。

优选地，红外透镜组件还包括用于折叠光路的第一折转镜和第二折转镜。

一种光学镜头，包括镜头外壳和上述双波段透射式光学系统。

优选地，镜头外壳包括镜头基座和固定在镜头基座内的镜组连接座；镜组连接座呈梯型，相对的两端分别固定薄膜衍射主镜和薄膜分光镜；镜头基座为回转对称结构，成直角的相邻两侧面内分别固定激光透镜组和红外透镜组，其中轴线分别与经分束后的短波段光束和红外波段光束的中轴线重合。

优选地，镜组连接座包括镜座、加工在镜座上的主镜筒和分光镜筒，主镜筒和分光镜筒的中心轴线夹角为30°-60°。