[發明專利]共軸全反式光學成像系統

有效

• 申請號: 201711251006.6
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN109870792B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 戴一帆;熊玉朋;陳善勇;關朝亮;鐵貴鵬;彭小強
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

本發明公開了一種共軸全反式光學成像系統，前反射元件上開設有入射孔，前反射元件、后反射元件相對設置，前反射元件和后反射元件相對的兩個面上分別加工出前反射面和后反射面，前反射面包括N個共軸環形反射面，且分別為第二反射面、第四反射面、……、第2N反射面(1n)，后反射面包括N個共軸環形反射面，且分別為第一反射面、第三反射面、……、第2N?1反射面(2n)，共軸環形反射面為平面、二次曲面或非球面，光線通過入射孔進入前反射面和后反射面之間并依次通過第一反射面、第二反射面、第三反射面、第四反射面、……、第2N?1反射面、第2N反射面反射后匯聚至成像面上，具有結構簡單緊湊、便于調試、成像質量好且能實現大視場角等優點。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，尤其涉及一種共軸全反式光學成像系統。

背景技術

光學成像系統在航天遙感、工業視覺和安防監控等領域應用廣泛，光學系統常使用反射式系統和折射式系統：折射式系統受光學材料的制約，一般口徑在200mm以下，且常用材料的折射率隨溫度變化存在明顯的非線性，寬波段的系統光譜范圍寬，產生的色差很難校正，光學設計難度較大；反射式系統不存在色差，但視場角通常較小，主次鏡裝調難度大。

文獻“Ultrathin cameras using annular foldedoptics”(Applied Optics，2007，46(4)：463-471)中公開了一種環形孔徑光路多次反射型超薄光學成像系統，該系統的總厚度為5mm，有效口徑為27mm，焦距為38mm，與相同口徑的傳統鏡頭相比，在保留了較好光能量收集的同時大大減少了相機的厚度和重量；但該系統的光線傳播介質為CaF2，透射系統引入的色差難以校正，且成本較高，不易于大規模推廣使用；中國專利文獻CN101581828A公開了一種環形孔徑超薄光學成像系統系統，其工作波段為486nm-656nm，外直徑60mm，在保持良好成像質量的同時明顯地減小了體積和重量，但該系統的視場角為6.66°，沒有解決共軸發射系統視場角小的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單緊湊、便于調試、成像質量好且能實現大視場角的共軸全反式光學成像系統。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種共軸全反式光學成像系統，包括前反射元件、后反射元件和成像面，所述前反射元件、后反射元件相對設置，所述前反射元件和后反射元件相對的兩個面上分別加工出前反射面和后反射面，所述前反射面包括N個共軸環形反射面，且分別為第二反射面、第四反射面、……、第2N反射面(1n)，所述后反射面包括N個共軸環形反射面，且分別為第一反射面、第三反射面、……、第2N-1反射面(2n)，所述共軸環形反射面為平面、二次曲面或非球面，光線通過入射孔進入前反射面和后反射面之間并依次通過第一反射面、第二反射面、第三反射面、第四反射面、……、第2N-1反射面、第2N反射面反射后匯聚至所述成像面上。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述共軸環形反射面為高階非球面反射面。

所述成像面與所述后反射元件設置在同一側，且位于所述后反射面的N個共軸環形反射面的軸線上。

所述前反射元件上開設有多個弧形的入射孔。

N的取值范圍滿足，2≤N≤9。

所述共軸全反式光學成像系統的工作波段包括可見光波段、近紅外波段、中紅外波段和遠紅外波段。

所述共軸全反式光學成像系統的視場角為10°以上。

所述前反射元件和后反射元件為相同材料制成。

所述共軸環形反射面表面均有鍍膜層。

與現有技術相比，本發明的優點在于：