[发明专利]含双层谐衍射面的红外光学镜头

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种光学镜头，尤其涉及一种采用双层谐衍射面的长波宽波段红外光学镜头。

背景技术

单层衍射元件和单层谐衍射元件由于其独特的色散功能和温度效应在消色差和补偿热差方面有折射元件不可比拟的优势，但是由于其衍射效率依赖于波长，随工作波长偏离设计波长，衍射效率下降，造成杂散光，从而降低了系统成像对比度，限制了在宽波段成像领域中的应用。为了解决这一问题，国内外展开了多层衍射元件的研究。

网址为http//www.sheying8.com/article/56/60/20060820303.shtml的中国专业摄影门户网站报道：2000年9月，Canon宣布研制成功世界上第一片用于照相机摄影镜头中的“多层衍射光学元件”，采用这种结构的镜头不但克服了单个衍射面存在其它级次衍射光的问题，而且设计的镜头较只采用折射元件的镜头长度缩短了约26％，重量减轻了约36％。

网址为http://hi.baidu.com/zhaojihuivip/blog/item/de4d53ddbe74e93e5982ddcd.html的网站报道：佳能EF70-300mm f/4.5-5.6DO IS USM变焦镜头上使用了一块三层衍射元件，其成像质量优于大部分其它同类焦段的镜头，且体积重量大大减小，具有极佳的便携性。

国内，浙江大学博士学位论文“多层衍射光学元件设计理论及其在混合光学系统中的应用”中报道：设计并制作了复消色差长焦距物镜，工作波段为0.4～0.8μm，其中用双层衍射元件替代了原有的莹石CaF₂透镜，降低了成本，且系统成像质量接近衍射极限，倍率色差与二级光谱得到了较好的控制。此外，南开大学的学术论文“红外双波段双层谐衍射光学系统设计”和“含有双层谐衍射元件的红外双波段光学系统消热差设计”中报道：对红外双波段谐衍射元件进行了理论研究，其中双波段范围为3.4～4.2μm和8～11μm。以上关于宽波段多层衍射元件的研究都是针对可见波段的。

发明内容

本发明旨在将多层衍射元件的应用拓展到长波红外宽波段，以解决单层衍射和单层谐衍射元件在长波红外宽波段衍射效率下降的问题，为此提供一种含双层谐衍射面的红外光学镜头。

为解决上述问题，本发明提供的红外光学镜头含有第一透镜、第二透镜和隔圈且第一、第二透镜均为折射/谐衍射混合透镜，其中：所述第一透镜由Ge晶体制作，其前表面为第一球面，后表面是以第一非球面为基底的第一谐衍射面，第一谐衍射面的深度范围为65μm＜H₁＜80μm，二次相位系数范围为-9.79704×10^-4＜C₁′＜-8.01576×10^-4，四次相位系数范围为-7.01646×10^-8＜C₂′＜-5.74074×10^-8；所述第二透镜由ZnSe晶体制作，其前表面是以第二非球面为基底的第二谐衍射面，后表面为第二球面，第二非球面与第一非球面的面型参数一致；第二谐衍射面的深度H₂与第一谐衍射面的深度H₁满足关系式H₂＝2.04H1；第二谐衍射面的二次相位系数范围为-9.35172×10^-4＜C₁″＜-7.57044×10^-4；四次相位系数范围为-6.69753×10^-8＜C₂″＜-5.42181×10^-8；所述第一透镜和第二透镜同轴放置，所述第一谐衍射面和所述第二谐衍射面相邻且通过所述隔圈使第一谐衍射面和第二谐衍射面的中心位置保持在0～20μm的间隔。