[發明專利]多光譜折反式光學系統

無效

• 申請號: 201110344560.5
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN102364372A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 陳粉寧
• 申請（專利權）人: 四川九洲電器集團有限責任公司
• 主分類號: G02B17/08
• 分類號: G02B17/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;吳彥峰

技術領域

本發明屬于光機電技術領域，具體涉及一種多光譜折反式光學系統。

背景技術

在航天航空軍事及科學研究領域，與本發明相關的技術方案主要有五個特點：1）較大口徑（直徑>150?mm）的光學系統多數采用反射式主縮束系統，再使用折射式光學系統進行光束變換和像差平衡；2）對光機電系統的外形、尺寸、重量、重心、振動、溫度及其它空間和空天環境適應性有嚴格的要求；3）在要求高精度瞄準線指向的系統中使用大范圍粗指向和小范圍精確指向相結合的復合光軸控制技術；4）寬波段成像主動-被動探測和光譜分析要求；5）在滿足特定應用要求的前提下盡可能從設計上降低整體系統的成本。

在航天航空軍事及科學研究領域，與本發明相關的技術方案主要有四種：1）使用卡塞格倫雙反射鏡系統及折射式后光學系統，在主鏡前設置掃描平面反射鏡實現大范圍粗指向，在次鏡后通過光束變換設置快速傾斜鏡實現小范圍高精度光軸指向；2）卡塞格倫雙反射鏡系統及折射式后光學系統，在主鏡前設置掃描平面反射鏡實現大范圍粗指向，在次鏡后以光學系統的整體轉動代替掃描平面反射鏡轉動，實現大范圍粗指向；3）以離軸三反射鏡系統代替卡塞格倫雙反射鏡系統，再設置快速傾斜鏡實現小范圍高精度光軸指向；4）類似第一種方案，以折射式光學系統代替卡塞格倫雙反射鏡系統。

對于第1）、2）種方案，卡塞格倫系統使用拋物面主反射鏡和雙曲面次反射鏡，或者在變形的其它形式中，使用兩個雙曲面、拋物面加橢球面等途徑，涉及的大口徑非球面加工、檢測及裝調技術難度較大、成本較高；對于第2）種方案，光學系統整體轉動慣量較大，伺服控制難度增加；對于第1）、2）種方案，以三至六片球面反射鏡并結合平面反射鏡構成全反射鏡光學系統，以實現超多光譜探測，但視場較小，反射鏡之間的遮擋造成輻射傳輸效率不高；對于第3）種方案，離軸三反射鏡系統視場較小，加工、檢測及裝調技術難度較大、成本較高；對于第4）種方案，實現大口徑的光學系統難度較大、成本較高，很難實現多光譜的高性能系統。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點，本發明提供了一種多光譜折反式光學系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種多光譜折反式光學系統，包括折反式無焦望遠鏡系統和長波紅外成像系統；所述折反式無焦望遠鏡系統包括球面整流罩、掃描平面反射鏡、主反射鏡和次反射鏡，且球面整流罩內外表面共同的球心、主反射鏡和次反射鏡反射面的頂點曲率中心與掃描平面反射鏡的旋轉中心重合，形成共心光學系統；所述長波紅外成像系統包括傾斜反射鏡、消像旋棱鏡、光學成像元件組和探測器。

在主反射鏡和次反射鏡之間，以及主反射鏡附近設置準直透鏡組。

所述掃描平面反射鏡為用于大范圍光軸指向的掃描平面反射鏡。

所述主反射鏡為旋轉對稱環形凹面主反射鏡。

所述次反射鏡為旋轉對稱凸面次反射鏡。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：球面整流罩內外表面共同的球心、主反射鏡和次反射鏡反射面頂點曲率中心與掃描平面反射鏡的旋轉中心重合，即與光瞳中心重合，形成共心光學系統，構成的空間尺寸緊湊，減小了光機系統重量，提高了系統剛度，利于實現高精度光軸指向；使用共心光學系統結合準直光路將大范圍掃描鏡和小范圍精確指向分別設置在物鏡組的入瞳和目鏡組的出瞳處，然后通過消像旋棱鏡和一組成像系統進行像差校正、光瞳匹配。適用于解決快速搜索、瞄準線的精確指向，多光譜寬波段探測、系統緊湊性兼顧的問題，具有較高的輻射傳輸效率、簡單的像差平衡、低的加工檢測和裝調成本。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發明的系統原理圖。

具體實施方式

一種多光譜折反式光學系統，如圖1所示，包括折反式無焦望遠鏡系統和長波紅外成像系統；所述折反式無焦望遠鏡系統包括球面整流罩1、掃描平面反射鏡2、主反射鏡3、次反射鏡4和準直透鏡組5；所述長波紅外成像系統包括傾斜反射鏡6、消像旋棱鏡7、光學成像元件組8和探測器9。

所述球面整流罩1需適當選擇整流罩材料、工藝和鍍膜膜系，以實現多光譜成像探測功能。

所述掃描平面反射鏡2為用于大范圍光軸指向的掃描平面反射鏡；所述主反射鏡3為旋轉對稱環形凹面主反射鏡；所述次反射鏡4為旋轉對稱凸面次反射鏡。