[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有實(shí)入瞳的遠(yuǎn)心離軸三反鏡光學(xué)成像系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110270195.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102323671A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉梅;向陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/00
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/00;G02B17/06;G01J3/02
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專(zhuān)利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 劉樹(shù)清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種用于多光譜成像儀、成像光譜儀和光纖傳像類(lèi)儀器前置光學(xué)成像系統(tǒng)的遠(yuǎn)心離軸三反鏡光學(xué)成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

離軸三反鏡光學(xué)成像系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)遮攔、寬視場(chǎng)、無(wú)色差、像質(zhì)好、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高分辨率和高能量利用率，被越來(lái)越多地應(yīng)用于空間相機(jī)、成像光譜儀等空間對(duì)地成像觀測(cè)領(lǐng)域，取得了快速的發(fā)展。

后置光譜分光系統(tǒng)為遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)的成像光譜儀和采用光纖傳像的成像儀器都要求前置光學(xué)成像系統(tǒng)為遠(yuǎn)心系統(tǒng)；對(duì)于成像系統(tǒng)前具有光學(xué)窗口(太空觀景窗)和掃描型成像儀器前具有指向反射鏡等情況的應(yīng)用，為保證成像系統(tǒng)視場(chǎng)和能量需要，還要求系統(tǒng)具有實(shí)入瞳并與其前的窗口或反射鏡位置和尺寸一致。因此，采用具有實(shí)入瞳的遠(yuǎn)心離軸三反鏡光學(xué)成像系統(tǒng)。

與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)，是中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所在先申請(qǐng)的國(guó)防發(fā)明專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枮?00910125577.4，發(fā)明名稱(chēng)為“視場(chǎng)角為10°的遠(yuǎn)心離軸三反鏡成像系統(tǒng)”，如圖1所示，包括主鏡1、次鏡2、三鏡3和孔徑光闌4，其主鏡1為凹雙曲面鏡，次鏡2為凸球面鏡，三鏡3為凹橢球面鏡，孔徑光闌4放置在次鏡2上，孔徑光闌4到三鏡3的距離是三鏡3頂點(diǎn)曲率半徑長(zhǎng)度的一半，5為成像系統(tǒng)的像面。該系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題是：系統(tǒng)前焦點(diǎn)為虛焦點(diǎn)，即系統(tǒng)入瞳為虛入瞳，無(wú)法滿足具有實(shí)入瞳和遠(yuǎn)心要求的空間光學(xué)成像系統(tǒng)的應(yīng)用需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于：在保證遠(yuǎn)心、平像場(chǎng)和衍射極限調(diào)制傳遞函數(shù)的前提下，使系統(tǒng)前焦點(diǎn)為實(shí)焦點(diǎn)，特設(shè)計(jì)一種具有實(shí)入瞳的遠(yuǎn)心離軸三反鏡光學(xué)成像系統(tǒng)。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種具有實(shí)入瞳的遠(yuǎn)心離軸三反鏡光學(xué)成像系統(tǒng)。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如圖2所示：包括主鏡6、次鏡7、三鏡8、孔徑光闌9、像面10和前焦面11；次鏡7放置在主鏡6的反射光路上，三鏡8放置在次鏡7的反射光路上；為了實(shí)現(xiàn)前焦點(diǎn)為實(shí)焦點(diǎn)，前焦面11到主鏡6的距離為負(fù)值，即前焦面11位于主鏡6前；為了實(shí)現(xiàn)像方遠(yuǎn)心，孔徑光闌9放置在主鏡6前與前焦面11重合，孔徑光闌9即為系統(tǒng)入瞳；為了實(shí)現(xiàn)所需的視場(chǎng)寬度，主鏡6、次鏡7和三鏡8需采用能夠滿足成像質(zhì)量要求的最低次非球面鏡，系統(tǒng)離軸后通過(guò)各反射鏡相對(duì)于系統(tǒng)主軸的偏心和傾斜來(lái)平衡系統(tǒng)像差；設(shè)該離軸三反鏡光學(xué)成像系統(tǒng)的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)：f′為遠(yuǎn)心離軸三反鏡光學(xué)成像系統(tǒng)的像方焦距，R₁、R₂和R₃分別為主鏡6反射面、次鏡7反射面和三鏡8反射面的頂點(diǎn)曲率半徑，d₁、d₂和d₃分別為主鏡6到次鏡7、次鏡7到三鏡8和三鏡8到像面10的距離，l_f為前焦面11到主鏡6的距離，α₁和α₂分別為次鏡7對(duì)主鏡6和三鏡8對(duì)次鏡7的遮攔比，遮攔比的定義為后反射鏡離前反射鏡焦點(diǎn)的距離，與《光學(xué)非球面的設(shè)計(jì)、加工與檢驗(yàn)》(潘君驊著，蘇州大學(xué)出版社，2004.12)一書(shū)中的定義相同；一般α₁在0.4～0.6的范圍內(nèi)取值，對(duì)應(yīng)任一確定的α₁值，α₂都有相應(yīng)的取值范圍，使離軸三反鏡光學(xué)成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理。則R₁、R₂和R₃分別滿足公式：