[發明專利]一種全反射光學系統

無效

• 申請號: 200910020932.1
• 申請日: 2009-01-16
• 公開（公告）號: CN101782680A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 馬小龍;楊建峰;阮萍;李福;李婷;薛彬
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 康凱

技術領域

本發明是一種全反射的成像光學系統。具體地說，是一種共光軸、線視場、 像方遠心、偏視場使用的全反射光學系統。

背景技術

相對于折射光學系統，全反射光學系統在長焦距、大口徑和寬波段光學系 統中有著無可替代的優勢。一般來說，在口徑大于300mm的光學系統中，由于 材料以及光學系統體積和重量的限制，單純的折射系統就已經不適用了。這些 限制對于反射系統來說，則完全不存在。在長焦系統中，可以通過反射鏡來回 折轉光路，從而大大縮小系統體積；在反射系統中，光線并不穿過整個光學元 件，而只是在光學元件的一側反射，可以在保證面型穩定的前提下，挖空背面 來減重。這些特征決定了反射系統特別適合于航天遙感應用。目前在軌的高分 辨率對地觀測衛星，如Sopt?V、Ikonos、Quickbird和Worldwile-I等，其光 學系統均為全反射光學系統。寬譜段特性是全反射系統的另一個突出的優點。 一般反射面鍍的金屬反射膜從紫外一直到遠紅外都有比較高的反射率，而且沒 有色差，非常適合寬譜段應用的光學系統。

在全反射系統中，由于光線來回反射，導致鏡片之間的相互遮攔是很大的 問題。由于鏡片之間互相的遮攔，使得全反射系統中鏡片數量相對于折射系統 要少得多。鏡片數量少，使得校正光學系統像差的變量也就少，所以一般反射 系統中鏡片面型都使用二次曲面或高次非球面以增加變量個數，從而校正更多 的像差，提高成像系統性能。

球面、二次曲面和高次非球面可用以下公式描述：

z=ch21+1-(1+k)c2h2+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10+Eh12+Fh14+Gh16+Hh18+Jh20]]>

這里z為曲面相對于頂點的矢高；

c為曲面頂點處曲率；

k為二次曲面系數；

k＝0時，為球面；

-1＜k＜0時，為長軸和光軸重合的橢球面；

k＝-1時，為拋物面；

同時，k＝-e²，e為二次曲面離心率；

當k＞0時，曲面由橢圓短軸和光軸重合，繞光軸生成的曲面，此時， k＝e²/(1-e²)，e為橢圓的離心率。

A，B，C，D，E，F，G，H，J分別為4階，6階，8階，10階，12階， 14階，16階，18階，20階非球面系數，當以上非球面系數全為零時，曲面 為完全的二次曲面。

h＝x²+y²；

習慣上，我們將二次曲面和高次非球面統稱為非球面。