[發明專利]多鏡一體的大視場長焦距離軸四反光學系統

在審

• 申請號: 202110399019.8
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113031238A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 劉春雨;謝運強;樊星皓;劉帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 李外

本發明提供一種多鏡一體的大視場長焦距離軸四反光學系統，屬于空間光學技術領域，為解決現有離軸光學系統體積龐大、裝調難度高的問題，該光學系統包括：主反射鏡、次反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡，所述的主反射鏡和第三反射鏡組成一體鏡A，次反射鏡和第四反射鏡組成一體鏡B；光源發出光線，依次經由主反射鏡、次反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡反射后匯聚到焦平面上。該系統具有緊湊化和易裝調的特點，可大幅降低加工成本和發射成本；該光學系統可滿足可見光到紅外波段成像和多光譜探測的需求。

技術領域

本發明屬于空間光學技術領域，具體涉及一種多鏡一體的大視場長焦距離軸四反光學系統。

背景技術

大視場、長焦距空間相機在用于航空航天對地遙感觀測時可以對較大范圍目標進行一次性高清成像，廣泛應用于環境監測、資源普查和軍事國防等領域，是世界各國的重點研究對象。目前常用的空間相機光學系統主要有透射式、同軸反射式、同軸折返式和離軸反射式幾種類型，其中透射式系統由于材料尺寸及其光學和力學特性的限制無法同時實現大視場和長焦距，同軸反射式和同軸折返式系統雖然容易做到長焦距，但無法實現大視場，只有離軸反射式系統兼具大視場和長焦距的特性。

目前技術較為成熟且應用最廣泛的離軸系統是離軸三反系統，但三反射系統優化自由度相對較少，進而限制了系統的性能，雖然可以通過引入自由曲面來增加自由度，但由于自由曲面是非旋轉對稱面，加工難度極大，而且系統的檢測和裝調都不能采用傳統的方法，因此會極大升高加工成本和裝調難度，難以推廣大范圍使用。除此以外，離軸三反系統還有體積龐大、難以輕量化的缺點。

為解決離軸三反系統優化自由度少的問題，引入離軸四反系統。而現有的離軸四反系統有著離軸系統共有的缺點，即體積大、難以輕量化和由采用局部面型引起的裝調和檢測困難，這會導致制作成本和發射成本居高不下，難以實現大規模部署和快速響應。因此，設計一種易檢測裝調的離軸四反光學系統非常有必要。

發明內容

本發明為了解決現有離軸四反系統結構復雜、體積大、難以輕量化和裝調檢測困難的問題，提供了一種多鏡一體的大視場長焦距離軸四反光學系統。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

本發明提供一種多鏡一體的大視場長焦距離軸四反光學系統，包括：主反射鏡、次反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡，所述的主反射鏡和第三反射鏡組成一體鏡A，次反射鏡和第四反射鏡組成一體鏡B；

光源發出光線，依次經由主反射鏡、次反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡反射后匯聚到焦平面上。

優選的是，所述的主反射鏡、次反射鏡、第三反射鏡和第四反射鏡同軸設置。

優選的是，所述的一體鏡A為凸雙曲面。

優選的是，所述的一體鏡B為凹雙曲面。

優選的是，所述的一體鏡A的中心曲率半徑為3722mm，一體鏡B的半徑為2351.74mm，兩組反射鏡中心間距為1439mm。

本發明的有益效果

本發明提供一種多鏡一體的大視場長焦距離軸四反光學系統，該光學系統中，

1)主反射鏡和第三反射鏡中心位置重合且各面型參數均相等，并且在光路中參與成像的位置沒有重合，這使得主反射鏡和第三反射鏡可用一塊基底同時加工，主反射鏡和第三反射鏡組成一體鏡A，在進行面型檢測時可以共用一套面型矯正鏡和檢測設備，同時實現同步同軸檢測，可大幅縮短加工時間并節約成本。

2)本系統次反射鏡部分是完整的二次曲面，因此裝調簡單，而且第四反射鏡和次反射鏡同軸放置且組成一體鏡B，也可縮短加工、檢測時間和裝調時間，節約成本。

3)所有鏡面均沒有相對于光軸的傾斜，方便檢測和裝調。