[發(fā)明專利]一種主三鏡一體化同軸四反光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010741296.8
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111812829B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐偉;李宗軒;劉瑞婧;楊秀彬;李云峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 張偉

本發(fā)明涉及一種主三鏡一體化同軸四反光學(xué)系統(tǒng)，屬于空間光學(xué)遙感技術(shù)領(lǐng)域，該光學(xué)系統(tǒng)包括主反射鏡，次反射鏡，第三反射鏡以及第四反射鏡，并且四片反射鏡同軸設(shè)置，有效壓縮光學(xué)系統(tǒng)軸向長度，次反射鏡與第四反射鏡位于主反射鏡同側(cè)，主反射鏡與第三反射鏡一體化加工設(shè)計(jì)，降低了加工與裝調(diào)難度。本發(fā)明采用四片二次非球面反射鏡，便于像散、場曲的校正，并基于二次成像原理在第一像面處對系統(tǒng)雜散光進(jìn)行高度有效抑制。本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，畸變低，雜光抑制性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空間光學(xué)遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種主三鏡一體化同軸四反光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著航天技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對于高分辨率圖像的需求也越來越迫切，在滿足高分辨率成像的同時，人們對光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的緊湊性、加工裝調(diào)難易程度的要求也越來越高。

兩反射鏡望遠(yuǎn)系統(tǒng)中RC望遠(yuǎn)鏡綜合性能最好，可以校正球差和彗差，但通常會具有較大的像散。通過使用三個二次曲面反射鏡可以提供足夠的自由度校正全部三階初級像差，除了校正球差和彗差之外，還可以校正三階像散?，F(xiàn)有的同軸三反光學(xué)系統(tǒng)在大視場情況下，中心遮攔過大，對進(jìn)入系統(tǒng)的能量有很大影響，降低了系統(tǒng)傳遞函數(shù)與成像質(zhì)量；離軸三反光學(xué)系統(tǒng)加工、裝調(diào)以及光學(xué)檢測都增加了難度，并且三反光學(xué)系統(tǒng)校正畸變的能力較差，可以通過設(shè)計(jì)四反光學(xué)系統(tǒng)來彌補(bǔ)這一技術(shù)性的不足。

同軸四反結(jié)構(gòu)可以很好的校正畸變，例如公開號為CN102866487A、名稱為“同軸四反超低畸變光學(xué)系統(tǒng)”的發(fā)明專利，該同軸四反超低畸變光學(xué)系統(tǒng)在同軸TMA光學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入小光焦度大非球面系數(shù)四鏡，四鏡位于系統(tǒng)出瞳附近，通過四鏡的非球面系數(shù)校正系統(tǒng)光瞳像差，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超低畸變，但是其系統(tǒng)總長較大，三鏡、四鏡距離主鏡過遠(yuǎn)，體積緊湊性有待提高。因此亟需設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)緊湊、畸變低、可抑制雜散光且便于加工裝調(diào)的同軸四反光學(xué)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種主三鏡一體化同軸四反光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有長焦距、小筒焦比、結(jié)構(gòu)緊湊、畸變低、雜散光抑制特性好且便于加工裝調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

一種主三鏡一體化同軸四反光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括主反射鏡、次反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡，所述主反射鏡的頂點(diǎn)曲率半徑為713.527mm，所述次反射鏡的頂點(diǎn)曲率半徑為387.386mm，所述第三反射鏡的頂點(diǎn)曲率半徑為201.258mm，所述第四反射鏡的頂點(diǎn)曲率半徑為265.212mm，所述主反射鏡的口徑為420mm；

所述主反射鏡、所述次反射鏡、所述第三反射鏡和所述第四反射鏡同軸設(shè)置，且所述主反射鏡與所述第三反射鏡一體化加工設(shè)計(jì)，所述次反射鏡與所述第四反射鏡位于所述主反射鏡的同一側(cè)，所述主反射鏡、所述次反射鏡、所述第三反射鏡和所述第四反射鏡均為二次非球面反射鏡，所述第三反射鏡和所述第四反射鏡均開有通光孔，所述主反射鏡作為所述主三鏡一體化同軸四反光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌；

入射光依次經(jīng)過所述主反射鏡、所述次反射鏡反射后通過所述第四反射鏡上的通光孔到達(dá)所述第三反射鏡，所述第三反射鏡將光線再次反射至所述第四反射鏡上，所述第四反射鏡將光線反射，反射光通過所述第三反射鏡上的通光孔后會聚至位于焦面處的探測器上，在所述探測器上成像，所述主反射鏡(1)、所述次反射鏡(2)、所述第三反射鏡(3)、所述第四反射鏡(4)與光線接觸的表面分別為標(biāo)準(zhǔn)面2、標(biāo)準(zhǔn)面3、標(biāo)準(zhǔn)面5、標(biāo)準(zhǔn)面6，所述標(biāo)準(zhǔn)面2與所述標(biāo)準(zhǔn)面3之間的間隔為282.906mm，所述標(biāo)準(zhǔn)面5與所述標(biāo)準(zhǔn)面6之間的間隔為166mm，所述標(biāo)準(zhǔn)面6與所述焦面所在的標(biāo)準(zhǔn)面7之間的間隔為365.211mm，所述主三鏡一體化同軸四反光學(xué)系統(tǒng)的總長為486mm，畸變小于等于0.12，雜光系數(shù)為1.03％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：