[發明專利]一種主焦式折反光學系統

無效

• 申請號: 201110215401.5
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102253479A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 向賢毅;馬文禮
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B17/08
• 分類號: G02B17/08;G02B23/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 賈玉忠;盧紀

技術領域

本發明涉及光學系統領域，尤其是主焦式折反光學望遠鏡，可應用于口徑超過1m的大視場地基望遠鏡。

背景技術

大口徑大視場平場望遠鏡在天文觀測和空間碎片監測中有著重要意義。大口徑意味著更強的集光能力，從而探測更弱的星等；大視場意味著更大的單幅畫面視場，從而能更快的搜索天區；平場意味著可以方便的配置焦平面光電探測設備。大口徑大視場望平場望遠鏡在巡天普查和空間碎片監測中發揮著越來越重要的作用。

傳統的大口徑望遠鏡由于必須使用反射式主鏡，而反射式光學系統的自身特點限制了視場的增大，雖然也有幾種特殊的形式可以達到較大視場，如施密特望遠鏡和三反甚至四反望遠鏡，但因為施密特改正板難于制造加工，而三反或四反望遠鏡存在較大的遮攔，所以它們的嚴重缺陷導致了很少在實際中使用。主焦式折反光學系統在理論上可以達到較大視場，但校正組比較復雜，需使用多種牌號光學玻璃消色差，以及使用高階非球面校正像差，對于大口徑的光學透鏡而言，許多牌號光學玻璃是難于煉制的，而且大口徑高階非球面的加工檢測都存在一定的困難，所以，開發一種方便工程實現的主焦式光學系統非常有必要。

發明內容

本發明為了解決上述提出的問題，解決現有技術存在的不足，提出了一種結構簡單，光學材料單一，對光學加工要求簡單的大口徑，大視場平場望遠鏡光學系統，包括拋物面主鏡和置于像面之前的焦平面快門，由第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡組成的校正組置于主鏡的反射光路上，用于校正主鏡的邊緣視場像差，增大有效視場，所述第一透鏡為正光焦度且凸面朝向主鏡的彎月型透鏡，所述第二透鏡為負光焦度且凸面朝向主鏡的彎月型透鏡，所述第三透鏡為負光焦度且凸面朝向主鏡的彎月型透鏡，所述第四透鏡為靠近像面的正光焦度透鏡，其中，第一透鏡和第二透鏡對主鏡反射會聚光束進行像差校正，第三透鏡對經過像差校正的光束起發散作用，第四透鏡對發散的光束會聚成像。

所述第一透鏡的凹面為旋轉拋物面，第二～四透鏡各面均為球面。

所述第一～四透鏡采用融石英玻璃制成。

所述焦平面快門為大口徑幕簾式快門。

所述第四透鏡沿軸向調整，高溫時向主鏡靠近，當低溫時則遠離主鏡，以保證在一定溫度范圍的像質水平。本發明主焦式折反光學系統具有以下優點：

1、光學系統結構簡單緊湊，僅用四片透鏡的校正組就實現了大于3°的視場，并且在全視場內像差校正良好，實現了平場像面，非常方便使用大靶面焦平面光電探測設備，同時也可用于膠片照像。

2、光學系統中的透鏡材料全部采用融石英玻璃。對大多數牌號光學玻璃而言，大口徑且具有優良光學性能的坯料是非常難于煉制的，但融石英玻璃是比較容易獲得光學性能優良的大口徑坯料的，且融石英玻璃具有較好的光學加工性能、機械性能。

3、光學元件加工檢驗方便。在校正組中，除第一透鏡的凹面為旋轉拋物面外，其余透鏡的各面均為球面。球面加工可按常規方法加工檢驗，旋轉拋物面用一塊等口徑的中心帶孔平面反射鏡即可實現高精度檢驗。

4、溫度調焦采用軸向移動第三透鏡的方式實現，通常的溫度調焦是調節焦平面光電探測相機軸向位置。

附圖說明

圖1是本發明的光學結構示意圖；圖中：1為主鏡，2為校正組第一透鏡，3為校正組第二透鏡，4為校正組第三透鏡，5為校正組第四透鏡，6為焦平面快門；

圖2是具體實施方式的像差曲線；圖中：圖2(a)是光學系統像差曲線；圖2(b)是光學系統的球差、場曲、畸變曲線。

具體實施方式

參見圖1，本發明主焦式折反光學望遠鏡，包括拋物面主鏡1和校正組I以及焦平面快門6，其中，由第一透鏡2、第二透鏡3、第三透鏡4和第四透鏡5組成的校正組I置于主鏡1的反射光路上，校正組I主要校正主鏡1的邊緣視場像差，從而增大有效視場。其中，校正組I按光路走向四片透鏡的特征及位置關系依次是：第一透鏡2為正光焦度且凸面朝向主鏡1的彎月型透鏡，第二透鏡3為負光焦度且凸面朝向主鏡1的彎月型透鏡，第三透鏡4為負光焦度且凸面朝向主鏡1的彎月型透鏡。從主鏡1反射出來的會聚光束經第一透鏡2和第二透鏡3，光束發散程度均沒有明顯變化，這兩個透鏡主要起校正像差的作用。當光束經第三透鏡4時，對光束有一定的發散作用。靠近像面的第四透鏡5為正光焦度透鏡，主要起會聚光束成像的作用。