[發明專利]一種大口徑球面主鏡離軸無焦光學系統

有效

• 申請號: 202111301414.4
• 申請日: 2021-11-04
• 公開（公告）號: CN114047618B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 陳新華;陸躍平;趙知誠;潘俏;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: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王廣浩

1.一種大口徑球面主鏡離軸無焦光學系統，其特征在于，包括：

主鏡和次鏡，所述主鏡為球面反射鏡，所述次鏡為高次非球面反射鏡，所述主鏡和次鏡構成離軸兩反系統以壓縮光束口徑；

像差補償鏡組，所述像差補償鏡組為離軸使用的同軸反射系統，所述像差補償鏡組具有光焦度以產生補償像差；

入射光束依次經過所述主鏡和次鏡反射后進入所述像差補償鏡組；

所述像差補償鏡組包括的透鏡數量為三個，包括依次設置的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，所述第一透鏡的前表面到第三透鏡后表面的距離為T，所述像差補償鏡組的焦距為f2，且滿足下列關系式：

0.7≤f2/T≤1.2

所述第一透鏡的焦距為f21，所述第一透鏡的前表面的曲率半徑為R3，所述第一透鏡的后表面的中心曲率半徑為R4，所述第一透鏡的軸上厚度為d3，所述第一透鏡的前表面到第三透鏡后表面的距離為T，且滿足下列關系式：

-1.85≤f21/f2≤-1.75

1.13≤(R3+R4)/(R3-R4)≤1.45

0.09≤d3/T≤0.11

所述第二透鏡的焦距為f22，所述第二透鏡面的前表面的曲率半徑為R5，所述第二透鏡面的后表面的曲率半徑為R6，所述第二透鏡的軸上厚度為d5，所述第一透鏡的前表面到第三透鏡后表面的距離為T，且滿足下列關系式：

-3.2≤f22/f2≤-1.15

-1≤(R5+R6)/(R5-R6)≤0.3

0.072≤d5/T≤0.074

所述第三透鏡的焦距為f23，所述第三透鏡的前表面的曲率半徑為R7，所述第三透鏡的后表面的曲率半徑為R8，所述第三透鏡的軸上厚度為d7，所述第一透鏡的前表面到第三透鏡后表面的距離為T，且滿足下列關系式：

1.57≤f23/f2≤1.63

0.41≤(R7+R8)/(R7-R8)≤0.90

0.13≤d7/T≤0.18。

2.如權利要求1所述的大口徑球面主鏡離軸無焦光學系統，其特征在于，所述主鏡和次鏡構成離軸兩反系統的焦距為f1，所述像差補償鏡組的焦距為f2，滿足以下關系式：

0.00006mm^-1≤1/f1≤0.000097mm^-1

0.02≤f2/f1≤0.022。

3.如權利要求1所述的大口徑球面主鏡離軸無焦光學系統，其特征在于，所述主鏡的曲率半徑為R1，所述次鏡的曲率半徑為R2，所述主鏡和次鏡之間的間隔為d1，滿足以下關系式：

-0.000338mm^-1≤1/R1≤-0.000331mm^-1

0.24≤R2/R1≤0.26

0.385≤d1/R1≤0.396。

4.如權利要求1所述的大口徑球面主鏡離軸無焦光學系統，其特征在于，所述主鏡的曲率半徑為R1，所述次鏡與像差補償鏡組之間的間隔d2滿足以下關系式：

0.376≤d2/R1≤0.417。

5.如權利要求1所述的大口徑球面主鏡離軸無焦光學系統，其特征在于，所述次鏡的矢高z滿足以下表達式：

z＝(cr²)/{1+[1-(k+1)(c²r²)]^1/2}+Ar⁴+Br⁶+Cr⁸

其中，A、B和C分別為四次、六次和八次非球面系數，c是光學面中心處的曲率，r是非球面曲線上的點與光軸的垂直距離，次鏡的圓錐系數和非球面系數滿足以下關系式：

9.5≤K≤11.96

1.22E-9≤A≤1.78E-9

1.10E-14≤B≤1.85E-14

2.20E-19≤C≤6.05E-19。

6.如權利要求1所述的大口徑球面主鏡離軸無焦光學系統，其特征在于，所述大口徑球面主鏡離軸無焦光學系統的視場角為FOV，所述大口徑球面主鏡離軸無焦光學系統的光束壓縮倍率為Mag，滿足下列關系式：

0.02°≤FOV≤0.1°

4.0≤Mag≤6.0。