[發明專利]超大視場、大孔徑雙色光學系統

無效

• 申請號: 200910236400.1
• 申請日: 2009-10-21
• 公開（公告）號: CN101694539A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 常軍;劉健
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B27/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張利萍

1.超大視場、大孔徑雙色光學系統，其特征在于：包括單負非球面光學反射鏡(7)、第一單正非球面光學反射鏡(8)、第二單正非球面光學反射鏡(9)、分光鏡(10)、非球面透鏡(11)、單正透鏡(12)、紅外探測器像面(13)、紫外探測器像面(14)；按x、y、z右手空間坐標系有序排列，z軸方向定為光軸方向，y軸垂直于z軸，x軸垂直于yz平面，yz坐標平面為光學系統的子午面；非球面透鏡(11)是一個光焦度為負的非球面透鏡，單正透鏡(12)是一個光焦度為正的球面透鏡；各塊透鏡的光軸和系統的光軸重合，在光的傳播方向上，依次排列單負非球面光學反射鏡(7)，第一單正非球面光學反射鏡(8)，第二單正非球面光學反射鏡(9)，分光鏡(10)，非球面透鏡(11)，單正透鏡(12)和紅外探測器像面(13)，紫外探測器像面(14)；無窮遠的目標經過單負非球面光學反射鏡(7)后照射到第一單正非球面光學反射鏡(8)，經過第一單正非球面光學反射鏡(8)后照射到第二單正非球面光學反射鏡(9)，然后由第二單正非球面光學反射鏡(9)照射到分光鏡(10)，光線將分成紅外和紫外兩部分，其中紅外光線再經非球面透鏡(11)，然后由單正透鏡(12)照射到紅外探測器像面(13)，紫外光線則直接投射到紫外探測器像面(14)上，分別得到兩種波長的最后的像。

2.根據權利要求1所述的超大視場、大孔徑雙色光學系統，其特征在于：單負非球面光學反射鏡(7)是一個光焦度為負的非球面反射鏡，第一單正非球面光學反射鏡(8)是一個光焦度為正的光學反射鏡，第二單正非球面光學反射鏡(9)是一個光焦度為正的光學反射鏡。

3.根據權利要求1所述的超大視場、大孔徑雙色光學系統，其特征在于：為了校正像差，非球面鏡采用易加工的常規光學玻璃材料。

4.一種超大視場、大孔徑雙色光學系統，其特征在于該系統的設計方法如下：

1)、采用含非球面的反遠結構

為了使大視場的目標能分別成像在紅外探測器像面(13)和紫外?探測器像面(14)上，采用由前組負透鏡和后組正透鏡組合的反遠結構形式，并基于這個幾何特性，該光學系統采用非球面反射鏡，前三塊反射鏡是非球面，單負非球面光學反射鏡(7)是一個光焦度為負的非球面反射鏡，第一單正非球面光學反射鏡(8)是一個光焦度為正的非球面光學反射鏡，第二單正非球面光學反射鏡(9)是一個光焦度為正的非球面光學反射鏡；這樣使本系統的視場最大可達130°；為了校正大孔徑系統產生的其它像差，系統主要通過使用后續校正鏡進行綜合補償，最后的設計結果是相對孔徑的倒數光圈數F的數值最小為1.5；為了校正像差，非球面都采用易加工的常規光學玻璃材料，可以使用金剛石車床直接加工；

2)、采用分光鏡

為了使無窮遠目標能分別成像在紅外探測器像面(13)和紫外探測器像面(14)上，采用分光鏡(10)將光線分為紅外和紫外兩個部分；無窮遠目標經過單負非球面光學反射鏡(7)后照射到第一單正非球面光學反射鏡(8)，再照射到第二單正非球面光學反射鏡(9)，然后通過分光鏡(10)分光，光線將分為紅外和紫外兩部分，其中紅外光線再經過非球面透鏡(11)，然后由單正透鏡(12)照射到紅外探測器像面(13)；而紫外光線則直接投射到紫外探測器像面(14)上，分別得到兩種波長的最后的像；

3)、采用離軸結構形式

離軸結構即中心視場主光線與鏡面的對稱軸有一個夾角，本系統的單負非球面光學反射鏡(7)，第一單正非球面光學反射鏡(8)及第二單正非球面光學反射鏡(9)的對稱軸與中心視場主光線都有夾角，構成了離軸結構；目標光線以和光軸夾角40°入射到單負非球面光學反射鏡(7)，第一單正非球面光學反射鏡(8)和第二單正非球面光學反射鏡(9)的幾何軸和單負非球面光學反射鏡(7)的幾何軸同軸且平行于光軸，分光鏡(10)和光軸夾角45度，非球面透鏡(11)、單正透鏡(12)和紅外探測器像面(13)垂直于光軸，紫外探測器像面(14)和光軸平行。?