CN113848653A - 一种薄膜分色镜装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的薄膜分色镜装置，包括光学薄膜(1)、分色镜外框(2)、外框压圈(3)、薄膜内框压圈(4)及薄膜内框(5)，上述薄膜分色镜装置使得光学薄膜(1)被薄膜内框(5)和薄膜内框压圈(4)压紧，组装成一体，为光学薄膜内框组件，光学薄膜内框组件安装在分色镜外框(2)上，通过对光学薄膜内框组件预紧，实现光学薄膜的展平；镀膜后，光学薄膜(1)会发生褶皱，通过进一步的预紧，再一次对光学薄膜(1)进行展平；通过分色镜外框(2)上的螺钉孔，对光学薄膜内框组件进行注胶固定。上述薄膜分色镜装置的制备方法，制备工艺简单。
Description
技术领域
本发明属于光学技术领域，具体涉及一种薄膜分色镜装置。
背景技术
分色镜是一种非常精确的滤色片，用于选择性地传递一定波段的光，同时反射其他波段的光。光电设备中通常选用一定厚度的分色镜或者分束棱镜对多波段的光束进行分束，会增加系统的重量，同时减少光学的透过率和能量。
薄膜分色镜模块是利用光学薄膜来实现分色的光学组件，其通过微米级厚度的薄膜来实现光的分束。采用薄膜分色镜模块代替传统的分色镜和分束棱镜，极薄的厚度使二次反射与原始光束重合，从而消除了二次反射，减小了传统分束棱镜所带来的能量损失，同时具备高精度面形和轻质等特点，可以有效地减小多波段复合成像光学系统的体积和重量。但是薄膜分色镜模块对薄膜的面形精度有很高的要求。如何实现薄膜的分色和展平是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种可实现薄膜的分色和展平的薄膜分色镜装置。
为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
本申请提供了一种薄膜分色镜装置，包括光学薄膜(1)、分色镜外框(2)、外框压圈(3)、薄膜内框压圈(4)、薄膜内框(5)，其中：
所述光学薄膜(1)的表面镀分色膜，所述光学薄膜安装于所述分色镜外框(2)的表面，所述外框压圈(3)安装在所述分色镜外框(2)上，所述薄膜内框(5)的安装在所述薄膜内框压圈(4)的外侧，所述分色镜外框(2)还设有沿圆周均匀分布的光孔(22)，螺钉通过所述光孔(22)可实现对所述光学薄膜(1)的预紧；所述分色镜外框(2)的还设置有注胶螺钉孔(23)，通过对所述注胶螺钉孔(23)的内部进行注胶，可实现所述光学薄膜(1)的固定。
在其中一些实施例中，所述光学薄膜的表面镀分色膜，所述分色膜为介质膜，所述分色膜的材料包括ZnS及YBF3。
在其中一些实施例中，所述分色膜可实现短波红外波段的反射及长波红外波段的透过，在所述短波红外波段平均反射率优于90％，在长波红外波段，平均透过率优于80％。
在其中一些实施例中，所述分色镜外框(2)包括光学薄膜安装面(21)，所述光学薄膜安装面(21)为半圆形表面，所述光学薄膜(1)与所述光学薄膜安装面(21)接触。
在其中一些实施例中，所述半圆形表面通过金刚石单点车削方法实现光学级表面。
在其中一些实施例中，所述薄膜内框(5)为薄圆片形结构，呈中空状，截面为L形，最外侧设有圆柱形立面，所述薄膜内框压圈(4)为中空薄圆片形结构，所述薄膜内框压圈(4)的外侧的外径与薄膜内框(5)的圆柱形立面内径尺寸相同。
在其中一些实施例中，还包括薄膜展平负压装置，薄膜展平负压装置包括薄膜展平负压装置上座(6)及薄膜展平负压装置下座(7)，所述薄膜内框压圈(4)安装在所述薄膜展平负压装置上座(6)的表面，所述薄膜展平负压装置上座(6)安装在所述薄膜展平负压装置下座(7)上，所述薄膜展平负压装置下座(7)设有与外接气泵气嘴相连接的安装接口，将所述光学薄膜(1)放置在所述薄膜展平负压装置上座(6)的上表面，当气泵工作时，负压装置内部气压减小，将所述光学薄膜(1)压在所述薄膜展平负压装置上座(6)的上表面上，此时所述光学薄膜(1)夹在所述薄膜内框压圈(4)与薄膜内框(5)之间。
在其中一些实施例中，所述薄膜展平负压装置上座(6)设有台阶面(63)，所述薄膜内框压圈(4)安装在所述台阶面63上。
在其中一些实施例中，所述薄膜内框压圈(4)的高度与所述台阶面63高度相等。
在其中一些实施例中，所述薄膜展平负压装置上座(6)正面有等距分布的气道(61)，反面设有在与气道(61)所联通的气孔(62)，所述气孔(62)在所述气道(61)上均匀分布。
在其中一些实施例中，还包括气密胶条(8)，所述气密胶条(8)安装在薄膜展平负压装置上座(6)的气密胶条槽(64)中，压紧所述气密胶条(8)可实现是薄膜展平负压装置上座(6)及薄膜展平负压装置下座(7)之间的气密。
另外，本申请还提供了一种所述的薄膜分色镜装置的制备方法，包括下述步骤：
提供一光学薄膜；
将所述光学薄膜与所述薄膜内框进行组装成一体；
将将组装好的光学薄膜安装在所述分色镜外框上，实现光学薄膜的初步展平；
对所述光学薄膜进行表面镀膜；
对上述光学薄膜再次进行展平；
对所述光学薄膜进行注胶固定。
本申请采用上述技术方案具备下述效果：
本申请提供的薄膜分色镜装置，包括光学薄膜(1)、分色镜外框(2)、外框压圈(3)、薄膜内框压圈(4)、薄膜内框(5)，本申请提供的薄膜分色镜装置，使得光学薄膜(1)被薄膜内框(5)和薄膜内框压圈(4)压紧，组装成一体，为光学薄膜内框组件，光学薄膜内框组件安装在分色镜外框(2)上，通过对光学薄膜内框组件预紧，实现光学薄膜的展平；镀膜后，光学薄膜(1)会发生褶皱，通过进一步的预紧，再一次对光学薄膜(1)进行展平；通过分色镜外框(2)上的螺钉孔，对光学薄膜内框组件进行注胶固定。上述薄膜分色镜装置的制备方法，制备工艺简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的薄膜分色镜装置的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的薄膜分色镜模块的剖视图。
图3为本发明实施例提供的组装后的薄膜分色镜内框结构的剖视图。
图4为本发明实施例提供的薄膜分色镜薄膜展平负压装置的剖视图。
图5为本发明实施例提供的分色镜外框的示意图。
图6为本发明实施例提供的薄膜展平负压装置上座正面示意图。
图7为本发明实施例提供的薄膜展平负压装置上座反面示意图。
图8为本发明实施例提供的薄膜分色镜装置的制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
请参阅图1至图4，为本申请提供的薄膜分色镜装置的结构示意图，包括光学薄膜(1)、分色镜外框(2)、外框压圈(3)、薄膜内框压圈(4)、薄膜内框(5)及薄膜展平负压装置，薄膜展平负压装置包括薄膜展平负压装置上座(6)及薄膜展平负压装置下座(7)。以下详细说明各个部件间的结构及其连接关系。
在本实施例中，所述光学薄膜(1)安装于所述分色镜外框(2)的表面。
请参阅图5，所述分色镜外框(2)包括光学薄膜安装面(21)，所述光学薄膜安装面(21)为半圆形表面，所述光学薄膜(1)与所述光学薄膜安装面(21)接触。
进一步地，光学薄膜(1)的材料可以选用聚酰亚胺或硝化纤维等材料。厚度为1微米-50微米。
进一步地，所述光学薄膜(1)的表面镀分色膜，所述分色膜为介质膜，所述分色膜的材料包括ZnS及YBF3，镀膜温度为200℃～300℃。
可以理解，在分色膜的作用下实现了短波红外波段的反射，长波红外波段的透过。在短波红外波段，例如1.55微米，平均反射率优于90％。在长波红外波段，例如10.75-10.95微米，平均透过率优于80％。
进一步地，分色镜反射面面形精度优于1λ(RMS)(λ＝632.8nm)，反射面透射面面形精度优于2λ(RMS)(λ＝632.8nm)。
在本实施例中，所述外框压圈(3)安装在所述分色镜外框(2)上，所述薄膜内框(5)安装在所述薄膜内框压圈(4)的外侧。
具体地，所述薄膜内框(5)为薄圆片形结构，呈中空状，截面为L形，最外侧设有圆柱形立面；所述薄膜内框压圈(4)为中空薄圆片形结构，所述薄膜内框压圈(4)的外侧的外径与薄膜内框(5)的圆柱形立面内径尺寸相同，所述圆柱形立面与所述薄膜内框压圈(4)的外侧的外径过渡配合。
在本实施例中，所述薄膜内框压圈(4)安装在所述薄膜展平负压装置上座(6)的表面，所述薄膜展平负压装置上座(6)安装在所述薄膜展平负压装置下座(7)上，所述薄膜展平负压装置下座(7)设有与外接气泵气嘴相连接的安装接口。
请结合图6至7，薄膜展平负压装置上座(6)有台阶面(63)，所述薄膜内框压圈(4)安装在所述台阶面(63)上。
具体地，通过薄膜展平负压装置上座(6)背面的螺钉孔(65)将所述薄膜内框压圈(4)安装在所述台阶面(63)上。
进一步地，所述薄膜内框压圈(4)的高度与所述台阶面(63)高度相等。
进一步地，薄膜展平负压装置上座(6)正面有等距分布的(61)气道，反面有在与气道所联通的气孔(62)，气孔(62)在气道(61)上均匀分布。薄膜展平负压装置下座(7)有与气泵气嘴相连接的安装接口，可以对外抽气，实现薄膜展平负压装置内部的低气压。
进一步地，上述薄膜分色镜装置还包括气密胶条(8)，所述气密胶条(8)安装在薄膜展平负压装置上座(6)的气密胶条槽(64)中，压紧所述气密胶条(8)可实现是薄膜展平负压装置上座(6)及薄膜展平负压装置下座(7)之间的气密。气密胶条(8)为O形圈。
进一步地，薄膜内框压圈(4)的内径与薄膜展平负压装置上座6的台阶面63外径尺寸相同，为过渡配合。
可以理解，将光学薄膜(1)放置在薄膜展平负压装置上座(6)的上表面，当气泵工作时，负压装置内部气压减小，将光学薄膜(1)紧紧压在薄膜展平负压装置上座(6)的上表面上，由于薄膜内框(5)的圆柱形立面安装在薄膜内框压圈(4)外侧，此时光学薄膜(1)夹在所述薄膜内框压圈(4)与薄膜内框(5)之间，之后，停止气泵，使内部恢复常压，完成光学薄膜与内框的组装。
请再参阅图5，所述分色镜外框(2)还设有沿圆周均匀分布的光孔(22)，螺钉通过所述光孔(22)可实现对所述光学薄膜(1)的预紧，实现光学薄膜的初步展平。
可以理解，由于镀膜温度较高，镀膜后光学薄膜(1)表面会发生褶皱。对分色镜外框(2)上的螺钉进行放松后重新调整，实现对光学薄膜的预紧，实现光学薄膜(1)的最终展平。通过调整螺钉的预紧力，实现对光学薄膜(1)面形的调整，直至满足面形精度要求。
进一步地，所述分色镜外框(2)还设置有注胶螺钉孔(23)，通过对所述注胶螺钉孔(23)的内部进行注胶，可实现所述光学薄膜(1)的固定。
本申请提供的薄膜分色镜装置，通过薄膜展平负压装置，使得光学薄膜(1)被薄膜内框(5)和薄膜内框压圈(4)压紧，组装成一体，为光学薄膜内框组件，光学薄膜内框组件安装在分色镜外框(2)上，通过对光学薄膜内框组件预紧，实现光学薄膜的展平；镀膜后，光学薄膜(1)会发生褶皱，通过进一步的预紧，再一次对光学薄膜(1)进行展平；通过分色镜外框(2)上的螺钉孔，对光学薄膜内框组件进行注胶固定。
实施例2
请参阅图8，本申请还提供了一种所述的薄膜分色镜装置的制备方法，包括下述步骤：
步骤S110：提供一光学薄膜。
进一步地，光学薄膜(1)的材料可以选用聚酰亚胺或硝化纤维等材料。厚度为1微米-50微米。
步骤S120：将所述光学薄膜与所述薄膜内框进行组装成一体。
具体地，通过薄膜展平负压装置，使得光学薄膜(1)被薄膜内框(5)和薄膜内框压圈(4)压紧，组装成一体。
步骤S130：将组装好的光学薄膜安装在所述分色镜外框上，实现光学薄膜的初步展平。
具体地，所述分色镜外框(2)设有沿圆周均匀分布的光孔(22)，螺钉通过所述光孔(22)可实现对所述光学薄膜(1)的预紧，实现光学薄膜的初步展平。
步骤S140：对所述光学薄膜进行表面镀膜。
进一步地，所述光学薄膜(1)的表面镀分色膜，所述分色膜为介质膜，所述分色膜的材料包括ZnS及YBF3，镀膜温度为200℃～300℃。
可以理解，在分色膜的作用下实现了短波红外波段的反射，长波红外波段的透过。在短波红外波段，例如1.55微米，平均反射率优于90％。在长波红外波段，例如10.75-10.95微米，平均透过率优于80％。
进一步地，分色镜反射面面形精度优于1λ(RMS)(λ＝632.8nm)，反射面透射面面形精度优于2λ(RMS)(λ＝632.8nm)。
步骤S150：对上述光学薄膜再次进行展平。
可以理解，由于镀膜温度较高，镀膜后光学薄膜(1)表面会发生褶皱。对分色镜外框(2)上的螺钉进行放松后重新调整，实现对光学薄膜的预紧，实现光学薄膜(1)的最终展平。通过调整螺钉的预紧力，实现对光学薄膜(1)面形的调整，直至满足面形精度要求。
步骤S160：对所述光学薄膜进行注胶固定。
具体地，所述分色镜外框(2)还设置有注胶螺钉孔(23)，通过对所述注胶螺钉孔(23)的内部进行注胶，可实现所述光学薄膜(1)的固定。
上述薄膜分色镜装置的制备方法，制备工艺简单。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种薄膜分色镜装置，其特征在于，包括光学薄膜(1)、分色镜外框(2)、外框压圈(3)、薄膜内框压圈(4)及薄膜内框(5)，其中：
所述光学薄膜(1)的表面镀分色膜，所述光学薄膜(1)安装于所述分色镜外框(2)的表面，所述外框压圈(3)安装在所述分色镜外框(2)上，所述薄膜内框(5)安装在所述薄膜内框压圈(4)的外侧，所述分色镜外框(2)还设有沿圆周均匀分布的光孔(22)，螺钉通过所述光孔(22)可实现对所述光学薄膜(1)的预紧，所述分色镜外框(2)的还设置有注胶螺钉孔(23)，通过对所述注胶螺钉孔(23)的内部进行注胶，可实现所述光学薄膜(1)的固定。
2.根据权利要求1所述的薄膜分色镜装置，其特征在于，所述光学薄膜的表面镀分色膜，所述分色膜为介质膜，所述分色膜的材料包括ZnS及YBF3。
3.根据权利要求2所述的薄膜分色镜装置，其特征在于，所述分色膜可实现短波红外波段的反射及长波红外波段的透过，在所述短波红外波段平均反射率优于90％，在长波红外波段平均透过率优于80％。
4.根据权利要求1所述的薄膜分色镜装置，其特征在于，所述分色镜外框(2)包括光学薄膜安装面(21)，所述光学薄膜安装面(21)为半圆形表面，所述光学薄膜(1)与所述光学薄膜安装面(21)接触。
5.根据权利要求4所述的薄膜分色镜装置，其特征在于，所述半圆形表面通过金刚石单点车削方法实现光学级表面。
6.根据权利要求1所述的薄膜分色镜装置，其特征在于，所述薄膜内框(5)为薄圆片形结构，呈中空状，截面为L形，最外侧设有圆柱形立面，所述薄膜内框压圈(4)为中空薄圆片形结构，所述薄膜内框压圈(4)的外侧的外径与薄膜内框(5)的圆柱形立面内径尺寸相同。
7.根据权利要求1所述的薄膜分色镜装置，其特征在于，还包括薄膜展平负压装置，薄膜展平负压装置包括薄膜展平负压装置上座(6)及薄膜展平负压装置下座(7)，所述薄膜内框压圈(4)安装在所述薄膜展平负压装置上座(6)的表面，所述薄膜展平负压装置上座(6)安装在所述薄膜展平负压装置下座(7)上，所述薄膜展平负压装置下座(7)设有与外接气泵气嘴相连接的安装接口，将所述光学薄膜(1)放置在所述薄膜展平负压装置上座(6)的上表面，当气泵工作时，负压装置内部气压减小，将所述光学薄膜(1)压在所述薄膜展平负压装置上座(6)的上表面上，此时所述光学薄膜(1)夹在所述薄膜内框压圈(4)与薄膜内框(5)之间。
8.根据权利要求1所述的薄膜分色镜装置，其特征在于，所述薄膜展平负压装置上座(6)设有台阶面(63)，所述薄膜内框压圈(4)安装在所述台阶面(63)上。
9.根据权利要求8所述的薄膜分色镜装置，其特征在于，所述薄膜内框压圈(4)的高度与所述台阶面(63)高度相等。
10.根据权利要求9所述的薄膜分色镜装置，其特征在于，所述薄膜展平负压装置上座(6)正面有等距分布的气道(61)，反面设有在与气道(61)所联通的气孔(62)，所述气孔(62)在所述气道(61)上均匀分布。
11.根据权利要求1所述的薄膜分色镜装置，其特征在于，还包括气密胶条(8)，所述气密胶条(8)安装在薄膜展平负压装置上座(6)的气密胶条槽(64)中，压紧所述气密胶条(8)可实现是薄膜展平负压装置上座(6)及薄膜展平负压装置下座(7)之间的气密。
12.一种根据权利要求1所述的薄膜分色镜装置的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
提供光学薄膜；
将所述光学薄膜与所述薄膜内框组装成一体；
将组装好的光学薄膜安装在所述分色镜外框上，实现光学薄膜的初步展平；
对所述光学薄膜进行表面镀膜；
对上述光学薄膜再次进行展平；
对所述光学薄膜进行注胶固定。
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