[發(fā)明專(zhuān)利]一種大口徑球面主鏡離軸無(wú)焦光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111301414.4
• 申請(qǐng)日: 2021-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114047618B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳新華;陸躍平;趙知誠(chéng);潘俏;沈?yàn)槊?/a>
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B17/08
• 分類(lèi)號(hào): G02B17/08
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王廣浩

本發(fā)明公開(kāi)了一種大口徑球面主鏡離軸無(wú)焦光學(xué)系統(tǒng)，其包括：主鏡、次鏡和像差補(bǔ)償鏡組，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(gòu)成離軸兩反系統(tǒng)以壓縮光束口徑；所述像差補(bǔ)償鏡組為離軸使用的同軸反射系統(tǒng)，所述像差補(bǔ)償鏡組具有光焦度以產(chǎn)生補(bǔ)償像差；入射光束依次經(jīng)過(guò)所述主鏡和次鏡反射后進(jìn)入所述像差補(bǔ)償鏡組。本發(fā)明通過(guò)主鏡采用球面反射鏡，大大降低了系統(tǒng)的研制成本，并采用離軸使用的像差補(bǔ)償鏡組，用于系統(tǒng)殘余像差的校正，有效提高了系統(tǒng)的成像質(zhì)量。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、成像質(zhì)量高、裝調(diào)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大口徑球面主鏡離軸無(wú)焦光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無(wú)焦光學(xué)系統(tǒng)在激光系統(tǒng)、空間光學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，無(wú)焦光學(xué)系統(tǒng)可以分為反射式、折射式、折反式三大類(lèi)。對(duì)于大口徑無(wú)焦系統(tǒng)，通常采用反射式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中的反射鏡通常為非球面。美國(guó)專(zhuān)利US20100202073提出了一款采用橢球面主鏡和雙曲率次鏡的同軸偏視場(chǎng)三反無(wú)焦系統(tǒng)，但存在系統(tǒng)遮攔。美國(guó)專(zhuān)利US4804258提出一款四反無(wú)焦光學(xué)系統(tǒng)，四塊反射鏡均為二次曲面。美國(guó)專(zhuān)利US5173801提出一款寬視場(chǎng)的三反無(wú)焦系統(tǒng)，三塊反射鏡均為二次曲面。美國(guó)專(zhuān)利US9482853提出一款四反無(wú)焦系統(tǒng)，三塊反射鏡均為高次非球面。美國(guó)專(zhuān)利US20200292811提出一款五反無(wú)焦系統(tǒng)，反射鏡采用非球面。中國(guó)專(zhuān)利CN101510006提出一款離軸三反無(wú)焦系統(tǒng)，反射鏡采用非球面。“折反射式連續(xù)變倍擴(kuò)束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”文中提出了主鏡為拋物面鏡、次鏡為球面鏡的無(wú)焦系統(tǒng)，采用彎月透鏡對(duì)系統(tǒng)像差進(jìn)行校正。

綜上所述，離軸無(wú)焦系統(tǒng)往往需要采用多塊離軸非球面反射鏡來(lái)滿(mǎn)足成像質(zhì)量的要求。在大口徑無(wú)焦系統(tǒng)中，這些非球面反射鏡的研制成本高，裝調(diào)難度大，其應(yīng)用受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、成像質(zhì)量高的大口徑球面主鏡離軸無(wú)焦光學(xué)系統(tǒng)。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了大口徑球面主鏡離軸無(wú)焦光學(xué)系統(tǒng)，其包括：

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(gòu)成離軸兩反系統(tǒng)以壓縮光束口徑；

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

入射光束依次經(jīng)過(guò)所述主鏡和次鏡反射后進(jìn)入所述像差補(bǔ)償鏡組。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主鏡和次鏡構(gòu)成離軸兩反系統(tǒng)的焦距為f1，所述像差補(bǔ)償鏡組的焦距為f2，滿(mǎn)足以下關(guān)系式：

0.00006≤1/f1≤0.000097

0.02≤f2/f1≤0.022。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，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(mǎn)足以下關(guān)系式：

-0.000338≤1/R1≤-0.000331

0.24≤R2/R1≤0.26

0.385≤d1/R1≤0.396

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主鏡的曲率半徑為R1，所述次鏡與像差補(bǔ)償鏡組之間的間隔d2滿(mǎn)足以下關(guān)系式：

0.376≤d2/R1≤0.417。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述次鏡的矢高z滿(mǎn)足以下表達(dá)式：

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