[發明專利]共軸四反長焦光學系統、望遠物鏡光機和光學器件

有效

• 申請號: 202110673036.6
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113406781B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 趙知誠;沈為民
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06;G02B23/02
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 吳竹慧

本發明涉及一種共軸四反長焦光學系統、望遠物鏡光機和光學器件，包括：同軸布局的主鏡、次鏡、三鏡和四鏡；所述主鏡相對于所述三鏡對稱設置，所述次鏡和所述四鏡位于所述主鏡的同側，所述四鏡位于所述次鏡和所述三鏡之間；所述主鏡和所述三鏡為高次非球面反射鏡，所述次鏡和所述四鏡為球面反射鏡；所述三鏡的中心開設有第一中心孔，所述四鏡的中心開設有第二中心孔；光線依次經主鏡和次鏡反射，獲得第一反射光，所述第一反射光經所述第二中心孔后入射至三鏡上，光線經所述三鏡反射獲得第二反射光，第二反射光經四鏡反射后穿過所述第一中心孔后匯聚成像至焦平面。其具備結構緊湊、加工方便、簡化裝調、后工作距長、像質高、低畸變、低雜光的優點。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，尤其是指一種共軸四反長焦光學系統、望遠物鏡光機和光學器件。

背景技術

反射式遠物鏡是一類廣泛使用的光學鏡頭，在天文、軍工國防、航天光學遙感領域有著眾多的應用場景。牛頓于1618年研制的球面牛頓反射式望遠鏡是反射式望遠物鏡的開端。近幾十年來光電成像器件的使用，對望遠物鏡的光學性能提出了更高的要求。使用二次曲面的同軸兩反系統是比較常用的長焦反射光學系統。通過增加反射鏡和非球面項，可以擴大有效視場、提高成像質量，

為了提高系統成像質量、擴大視場、抑制雜散光，常會選擇使用二次曲面非球面反射鏡和兩反光學結構。更先進的望遠物鏡設計還有離軸三反消像散光學系統，乃至四反光學系統。它們能夠提供更大的成像視場和更優的光學性能，主要用于指標要求高的航空航天光學遙感應用領域。

長焦光學系統主流的方案為同軸兩反光學系統和離軸三反消像散光學系統。同軸兩反系統使用更普遍，其反射鏡數更少，系統透過率高，同軸結構簡單可靠易于制造，反射鏡加工損耗小，光學加工難度低。離軸三反消像散光學系統應用大視場、大相對孔徑的高性能光學成像系統，離軸光學系統無遮攔，三個非球面提供了更多的像差校正變量。同軸四反光學系統也是大視場系統的不錯選擇，系統變量多，設計自由度高。

現有的技術存在以下技術缺陷：同軸兩反系統其光路折疊次數少，系統焦長比受限，鏡筒長度長，光學后截距短、需要外遮光罩抑制雜光；離軸三反消像散系統，軸向尺寸可進一步減小，但橫向尺寸較大，反射鏡加工檢測困難，裝調過程復雜，雜光抑制設計困難；同軸三反系統物像位于主鏡同側，需加折疊鏡引出像面，易造成二次遮攔；同軸四反系統的非球面元件過多，裝調流程長。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中系統焦長比受限，鏡筒長度長，裝調過程復雜，雜光抑制設計困難等技術缺陷。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種共軸四反長焦光學系統，包括：

同軸布局的主鏡、次鏡、三鏡和四鏡；

所述主鏡相對于所述三鏡對稱設置，所述次鏡和所述四鏡位于所述主鏡的同側，所述四鏡位于所述次鏡和所述三鏡之間；所述主鏡和三鏡為高次非球面反射鏡，所述次鏡和所述四鏡為球面反射鏡；

所述三鏡的中心開設有第一中心孔，所述四鏡的中心開設有第二中心孔；

光線依次經主鏡和次鏡反射，獲得第一反射光，所述第一反射光經所述第二中心孔后入射至三鏡上，光線經所述三鏡反射獲得第二反射光，第二反射光經四鏡反射后穿過所述第一中心孔后匯聚成像至焦平面。

作為優選的，所述主鏡與所述三鏡一體成型。

作為優選的，所述四鏡的像空間設置有第一平面折疊鏡和第二平面折疊鏡，所述第一中心孔射出的光線依次經第一平面折疊鏡和第二平面折疊鏡反射并匯聚成像至焦平面。

作為優選的，所述光學系統的孔徑光闌設置在主鏡上。