[發(fā)明專利]一種寬視場大相對孔徑的小型反射式離軸望遠系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711012016.4
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107728300B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝曉勇;相連欽
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波源祿光電有限公司
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06;G01J3/28
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 楊學(xué)明;顧煒<國際申請>=<國際公布>=

一種寬視場大相對孔徑的小型反射式離軸望遠系統(tǒng)，涉及一種具有較之大多數(shù)先前設(shè)計更容易實現(xiàn)寬視場、大相對孔徑、像方遠心、并且具有優(yōu)良的成像品質(zhì)的望遠系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計。本發(fā)明包含：從目標發(fā)出的平行光束穿過入瞳光闌，照射到第一反射鏡上，而反射的光穿過第一消雜光光闌,照射到第二反射鏡上，反射的光穿過第二消雜光光闌，照射到第三反射鏡上，反射的光照射到第四反射鏡上，經(jīng)過第四反射鏡的光聚焦到狹縫或者針孔上。本發(fā)明所述光學(xué)系統(tǒng)具有寬視場和寬覆蓋，大相對孔徑，工作光譜范圍寬，無色差校正，傳遞函數(shù)高，同時體積小，重量輕，為后繼光學(xué)系統(tǒng)帶來較大的方便。本發(fā)明可應(yīng)用航天航空大氣環(huán)境監(jiān)測，海洋環(huán)境監(jiān)測，國土資源遙感等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種光學(xué)測量方法領(lǐng)域，具體涉及光學(xué)遙感中一種收集，匯聚地表及天空散射光的超寬視場離軸反射式望遠系統(tǒng)，主要應(yīng)用于星載或機載的光譜成像儀的前置光學(xué)系統(tǒng)，空間探測以及對地觀測。

背景技術(shù)

目前隨著空間光學(xué)技術(shù)，光學(xué)遙感應(yīng)用不斷的發(fā)展，對地面寬幅要求的也越來越高，寬幅寬可以縮短回訪周期；同時也對光學(xué)系統(tǒng)空間分辨率和光譜分辨率的要求也越來越高，分辨率越高采集的數(shù)據(jù)精確性也越高；并且對光學(xué)系統(tǒng)的信噪比要求也越來越高，具有大相對孔徑的光學(xué)系統(tǒng)，收集光能量的能力越強，從而可提高系統(tǒng)信噪比。國內(nèi)專利CN103197419薛慶生給出一種由兩片凹面球面反射鏡組成，存在中間實像，可以方便設(shè)置孔徑光闌和消雜光光闌能有效抑制雜散光的干擾。其穿軌視場可達115°，但相對孔徑基本在F#為10左右，相對孔徑小，收集光能力弱。現(xiàn)有技術(shù)(參考文獻：David Nijkerk,etTheTROPOMI Telescope,Design,fabrication and test of a freeform optical system,Proceedings of the ICSO(International Conference on Space Optics)，2012.)歐空局的哨兵-5p環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星中有一臺TROPOMI載荷，它的前置光學(xué)系統(tǒng)也是由兩片凹面反射鏡組成，凹面反射鏡的面型采用自由曲面，針對系統(tǒng)視場108度的成像質(zhì)量得到進一步的改善提高，但相對孔徑依然在F#為10左右，相對孔徑小，收集光能力弱。三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的兩反射鏡光學(xué)系統(tǒng)具有更多優(yōu)化的自由度，在大相對孔徑下也能得到較好的成像質(zhì)量。在美國專利US 7209285中，Garyc C.Vanstone給出了一種共軸三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主鏡為正光焦度的凹面反射鏡，次鏡為負光焦度的凸面反射鏡，三鏡為正光焦度的凹面反射鏡，孔徑光闌放置在次鏡上，系統(tǒng)可實現(xiàn)一個全視場為7°，F(xiàn)#為2.3甚至更好。然而，該系統(tǒng)即便能獲得較好像質(zhì)同時，難以實現(xiàn)70°或100°以上的寬視場。另外有些望遠系統(tǒng)在寬視場下最后聚焦成的像變形嚴重，影響數(shù)據(jù)處理。因此，為了同時滿足寬視場，大相對孔徑，像變形小，傳遞函數(shù)高，成像質(zhì)量高，體積小，工作光譜范圍寬等技術(shù)要求，必須對現(xiàn)有的望遠系統(tǒng)進行改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種寬視場大相對孔徑的小型反射式離軸望遠系統(tǒng)，能同時滿足寬視場可達120°，大相對孔徑(f1.5～f3)，像變形小(0～9.6um)，傳遞函數(shù)高(MTF值大于0.65@40lp/mm)，成像質(zhì)量高(rms＜5.5um@波長2500nm、120°視場內(nèi))，體積小(長寬高均不超過360mm)，工作光譜范圍寬(適用于紫外到紅外波段)的需要。