[發明專利]一種基于兩曼金鏡的折反光學鏡頭

在審

• 申請號: 202011555231.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112630948A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 周建康;沈為民
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B17/08
• 分類號: G02B17/08
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發明涉及一種基于兩曼金鏡的折反光學鏡頭。前校正組為2片球面鏡片組成的透射鏡組，中間反射聚焦組由主曼金鏡和次曼金鏡2片曼金鏡組成，主曼金鏡的有效通光部分為其外圍環形區域，次曼金鏡為前校正組中的任意一片鏡片的中間部分，次曼金鏡的前表面鍍制反射膜；后校正組采用3片鏡片膠合結構，其中一片為主曼金鏡的中心部分區域，其余兩片鏡片膠合固定于主曼金鏡中心部分的兩側或同側。本發明利用兩個曼金鏡縮短系統長度實現緊湊結構和降低邊緣光線高度，結合前校正組可消除鏡頭主要的球差和位置色差。后校正組采用三膠合形式能有效校正系統剩余像差；反射光路和折射光路共用鏡片，可實現緊湊的長焦距大數值孔徑高分辨率的光學鏡頭。

技術領域

本發明涉及一種折反光學鏡頭，特別涉及一種基于兩曼金鏡的折反光學鏡頭，屬光學成像技術領域。

背景技術

隨著探測器像元越做越小，對光學鏡頭成像能力要求越來越高。傳統的折射式鏡頭在高數值孔徑、寬波段和長焦距要求下結構變得復雜且需要的鏡片數量很多，采用非球面雖然能使鏡片數量變少，但鏡片的加工和組裝要求變得很苛刻，且在長焦情況下鏡頭很長。反射式鏡頭為實現高分辨一般需要采用非球面去校正像差，加工、檢測和組裝都很復雜，且基于非球面反射鏡制作的鏡頭造價昂貴，在民用市場很難推廣?，F有R-C +校正鏡或卡塞格林+校正鏡等類型折反鏡頭的次反鏡或后校正鏡組需要采用專門的機械支撐結構，帶來的影響一是增加了系統組裝復雜性，二是需要考慮這些結構的力學特性，三是增加的機械部件由于擋光降低光學系統能量的有效利用率。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種鏡片數量少，光路緊湊，像差校正能力強的折反光學鏡頭。

實現本發明目的的技術方案是提供一種基于兩曼金鏡的折反光學鏡頭，它包括前校正組、中間反射聚焦組和后校正組；前校正組為2片球面鏡片組成的透射鏡組，鏡片材料為相同的普通冕牌玻璃；中間反射聚焦組由主曼金鏡和次曼金鏡2片曼金鏡組成，主曼金鏡片為球面，它的有效通光部分為其外圍環形區域，材料與前校正組相同，次曼金鏡為前校正組中的任意一片鏡片的中間部分，次曼金鏡的前表面鍍制反射膜，入射光線經前校正組透射后入射到主曼金鏡，經主曼金鏡反射后進入到前校正組的某一片鏡片中心部分的次曼金鏡，再經反射后進入后組校正鏡；后校正組采用三片鏡片膠合結構，其中一片為主曼金鏡的中心部分區域，其余兩片鏡片膠合固定于主曼金鏡中心部分的兩側或同側，其中的一片鏡片的材料采用火石玻璃，其折射率n1.7，阿貝數v40。

本發明所述的一種基于兩曼金鏡的折反光學鏡頭，滿足如下條件：

，

，

；

式中，為次曼金鏡與主曼金鏡的有效孔徑之比，也即遮攔比；為次曼金鏡的放大倍數，d_ms為兩個反射面之間的距離。

按實現功能，本發明提供的鏡頭可分成三部分，前校正組、中間反射聚焦組和后校正組。中間反射聚焦組由兩片曼金鏡組成，曼金鏡的折射面產生的球差主要由其反射面和前校正組補償校正。前校正組內部球差能部分相互消除，漫金鏡的入射面（或出射面）產生的球差和曼金鏡反射面、出射面（或入射面）產生的球差符號相反。由此前兩部分能互相消除大部分的球差。殘余的球差由后校正組補償。

折反鏡頭還有一個嚴重的像差即位置色差。如果前校正組設計為近無焦系統，位置色差產生較少，如果具有一定的焦距，則會產生不容忽視的位置色差，其產生的位置色差補償主曼金鏡折射面產生的位置色差。次曼金鏡的折射面在光入射和出射時產生符號相反的位置色差，部分可抵消。由此前組校正鏡、主曼金鏡和次曼金鏡可采用相同玻璃材料的鏡片，而不會引起大的位置色差。

后校正組主要校正系統場曲、像散、倍率色差，并一定程度平衡殘余的球差、慧差、位置色差，該系統前面光路畸變較小，后校正組兩膠合面引起畸變與各自前或后折射面引起的畸變數值小且符號相反，從而整個系統的畸變很小。