[發明專利]大視場共軸球面四反射光學系統

無效

• 申請號: 201210080121.2
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102590994A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 常軍;魏阿滿;曹嬌;張利飛;歐陽姣;李榮;沈本蘭
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光學儀器技術領域，涉及一種大視場共軸球面四反射光學系統，特別適用于紫外、可見光與紅外多波段成像。

背景技術

反射式成像光學系統跟傳統的透射式光學系統相比較，具有重量輕、大口徑、結構簡單等特點，能對無限遠物體清晰成像，在航空航天探測方面有著廣泛的應用。但目前現有的大視場反射系統仍有較多的問題：共軸的反射系統視場較小，不能滿足空間光學系統大口徑大視場的需求；離軸的反射系統雖然視場較大，但加工裝調比較困難，不利于系統的安裝使用。

國內與本發明相似的專利為CN200810018151.4，該系統擁有x方向11.6°、y方向1°的視場，視場相對較小，難以滿足對視場更大的要求。

為解決以上問題，本發明特設計一種共軸球面四反射光學系統，采用四個共軸的球面進行全反射成像，可適于較大視場(x方向18°，y方向8°)，系統結構簡單、長度較短，并可以達到衍射極限的調制傳遞函數(MTF)值。

發明內容

本發明的目的是探測器要求大視場的條件下，現有的共軸反射系統視場較小、離軸式的反射光學系統加工裝調困難，提出一種新的共軸球面四反射光學成像系統。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

如附圖1所示，大視場共軸球面四反射光學系統包括：光焦度為負的球面反射鏡(1)、光焦度為正的球面反射鏡(2)、球面反射鏡(3)、球面反射鏡(4)和探測器像面(5)；在光的傳播方向上，各光學元件按順序依次排列。

其中，光焦度為負的球面反射鏡(1)是凸的球面反射鏡，光焦度為正的球面反射鏡(2)是凹的球面反射鏡，光焦度為負的球面反射鏡(1)與光焦度為正的球面反射鏡(2)組成反攝遠結構來擴大視場，球面反射鏡(3)與球面反射鏡(4)用來校正像差。其中光焦度為負的球面反射鏡(1)位于光焦度為正的球面反射鏡(2)與球面反射鏡(3)之間。

本發明具體設計方法如下：

1.采用光焦度為負的球面反射鏡(1)作為第一面反射鏡，對入射的光進行發散，再利用光焦度為正的球面反射鏡(2)作為第二面反射鏡，對光焦度為負的球面反射鏡(1)反射過來的光束進行會聚。球面反射鏡(1)與球面反射鏡(2)的組合形成一個反攝遠型物鏡的形式，擁有了較大視場(x方向18°，y方向8°)。

2.為了使系統的成像質量更高，又加入了球面反射鏡(3)與球面反射鏡(4)。球面反射鏡(3)與球面反射鏡(4)的加入使系統有了更多的變量來校正像差，系統最終的成像質量較高，MTF值達到了衍射極限。

3.為了減小系統的加工裝調難度，本發明采用的四個反射鏡均為球面，且為球心共軸系統，使加工裝調成本降低。

4.合理安排結構，減少系統長度，將光焦度為負的球面反射鏡(1)位于光焦度為正的球面反射鏡(2)與球面反射鏡(3)之間，并將球面反射鏡(4)置于光焦度為負的球面反射鏡(1)之前。

通過以上的設計方法，本發明的一種共軸球面四反射光學系統可適于較大視場的成像(x方向18°，y方向8°)，系統結構簡單、長度較短，并且MTF值達到衍射極限。

本發明的工作原理：無窮遠目標發射的光依次經過光焦度為負的球面反射鏡(1)、光焦度為正的球面反射鏡(2)、球面反射鏡(3)、球面反射鏡(4)和探測器像面(5)得到最后的像。

有益效果

本發明具有以下顯著優點：本發明采用了光焦度為負的球面反射鏡(1)與光焦度為正的球面反射鏡(2)組成反攝遠結構來擴大視場，并使用球面反射鏡(3)、球面反射鏡(4)進行像質補償。系統擁有較大市場，且像質較高，MTF值達到衍射極限。因為采用了反射形式，系統沒有色差。所以本發明特別適用于紫外、可見光與紅外多波段成像。

附圖說明

圖1是不同視場下光線走向示意圖；

圖2是已有技術的結構示意圖；

圖1中，1-光焦度為負的球面反射鏡、2-光焦度為正的球面反射鏡、3-球面反射鏡、4-球面反射鏡、5-探測器像面。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

實施例如圖1所示，本發明將主要應用于紫外、可見光與紅外多波段成像。可廣泛應用于觀測與搜索等領域中。

如圖1所示，本發明的一種大視場共軸球面四反射光學系統包括：光焦度為負的球面反射鏡(1)、光焦度為正的球面反射鏡(2)、球面反射鏡(3)、球面反射鏡(4)和探測器像面(5)；在光的傳播方向上，各光學元件按順序依次排列。