矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统技术方案

矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统，属于空间光学技术领域，为解决现有离轴TMA光学系统的视场小、畸变大的问题，本发明专利技术的技术方案是，该光学系统包括入射光线、主反射镜、次反射镜、第三反射镜、光轴和成像接收器，所述入射光线入射至主反射镜，经主反射镜反射至次反射镜，经所述次反射镜反射至第三反射镜后被成像接收器接收；所述次反射镜设置在系统孔径光栏位置，所述主反射镜与次反射镜的距离和第三反射镜与次反射镜的距离相等，所述次反射镜为二次非球面，主反射镜为含十一次项和十五次项的高次非球面，第三反射镜为含九次项和十五次项的高次非球面，对大视场高分辨率成像光谱仪以及目标仿真模拟系统的设计提供了借鉴和实用参考价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间光学
，具体涉及矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统。
技术介绍
同轴反射系统因结构的约束，视场受到一定的限制，致使观测的画幅太小；同时， 系统有中心遮拦，因而系统的MTF会急剧下降，影响系统的分辨率。离轴反射系统因能够做到大视场，无遮拦，使系统的分辨率得到提高，同时可抑制杂光等优点备受业界推崇，成为空间遥感领域研究的热点。但国际上离轴三反射光学系统设计做到大视场基本都采用长条形视场的方式，即弧矢视场较大，子午视场很小，这样，避免了子午视场像差难于校正的问题，而真正的圆形宽视场一般不超过3°。现有技术的离轴TMA光学系统(光子学报，2006年35卷第4期P608 610)，主镜为双曲面，次镜为椭球面，三镜为扁椭球面。该光学系统的结构视场不够大，只能达到3° 的圆视场。而且光学系统传函MTF只做到了 0. 4，像散较大，畸变大于0. 5%。为了克服上述缺点，特设计一种可适合于较大的视场角(5° X5。)，主镜到次镜的距离与三镜到次镜的距离相同，系统的结构简单，重量轻，并能获得小于0. 05%的畸变和大于0. 69的传递函数值(MTF)的光学系统。
技术实现思路
本专利技术为解决现有离轴TMA光学系统的视场小、畸变大的问题，提供矩形大视场、 消畸变离轴TMA光学系统。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统， 该光学系统包括入射光线、主反射镜、次反射镜、第三反射镜和成像接收器，所述入射光线入射至主反射镜，经主反射镜反射至次反射镜，经所述次反射镜反射至第三反射镜后被成像接收器接收；所述次反射镜设置在系统孔径光栏位置，所述主反射镜与次反射镜的距离和第三反射镜与次反射镜的距离相等，所述次反射镜为二次非球面，主反射镜为含十一次项和十五次项的高次非球面，第三反射镜为含九次项和十五次项的高次非球面。本专利技术的有益效果是，本专利技术光学系统中次反射镜设置在系统孔径光栏位置，主反射镜与次反射镜的距离和第三反射镜与次反射镜的距离相等，获得小于0. 05%的畸变； 次反射镜为二次非球面，主反射镜为含十一次项和十五次项的高次非球面，第三反射镜为含九次项和十五次项的高次非球面，可以获得5° X5。的矩形大视场；本专利技术光学系统的结构简单，重量轻，应用方便。附图说明图I为本专利技术所述的矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统的结构示意图；图2为本专利技术所述的矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统的传递函数示意图；图3为本专利技术所述的矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统的点列示意图4为本专利技术所述的矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统的畸变示意图；图5为本专利技术所述的矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统的波像差示意图；图6为本专利技术所述的矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统的能量分布示意图。图中1、入射光线，2、主反射镜，3、次反射镜，4、第三反射镜，5、成像接收器。具体实施例方式如图I所示，本专利技术矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统，包括入射光线I、主反射镜2、次反射镜3、第三反射镜4和成像接收器5，所述入射光线I入射至主反射镜2，经主反射镜2反射至次反射镜3，经所述次反射镜3反射至第三反射镜4后被成像接收器5接收；所述次反射镜3设置在系统孔径光栏位置，所述主反射镜2与次反射镜3的距离和第三反射镜4与次反射镜3的距离相等，所述次反射镜3为二次非球面，主反射镜2为含十一次项和十五次项的高次非球面，第三反射镜4为含九次项和十五次项的高次非球面。结合图2至图6，具体实施方式如下光学系统技术指标要求5° X5°的矩形大视场，畸变量小于0. 05%,本专利技术光学系统次反射镜3为光学系统孔径光栏位置，主反射镜2和第三反射镜4到次反射镜3的轴向距离都为170mm，第三反射镜4到成像接收器5的轴向距离为254. 295mm，主反射镜2与第三反射镜4的离轴量分别为50mm和52mm。本专利技术的光学系统技术指标如表I所示表I技术参数设计要求光谱波段0.4861 0.6563 Jim相对孔径1/8视场(子午、弧矢)5。X 5。角分辨率小于 0.25mral畸变小于0.1%通光口径cp50mm本专利技术的光学系统结构参数如表2所不表2SR/mmd/mmConic非球面高次项系数主镜-651.255-170-2.107-8.024X10'1, -1.979xl0'15次镜-238.658170-1.118三镜-370.826254.6950.4941.183xl0_9，1.225xl0'14相对孔径的确定系统相对孔径的确定需要考虑以下因素，①受艾里斑大小及入射能量的限制，相对孔径不能太小；②受光学系统结构尺寸及设计难度的制约，相对孔径也不宜于过大。计算艾里斑的物理直径公式如式(1)，￥ = 2. 44 A Ffl(I)式中，V为艾里斑的物理直径，入为波长，Fs为光学系统相对孔径的倒数。根据以上原则我们选Fs为8，因此，相对孔径D/f'为1/8。系统焦距的确定根据相对孔径，计算系统焦距为f' = 400mm。艾里斑的角直径可以由式(2)表示权利要求1.矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统,包括入射光线(I)、主反射镜(2)、次反射镜 (3)、第三反射镜(4)和成像接收器(5)，所述入射光线(I)入射至主反射镜(2)，经主反射镜(2)反射至次反射镜(3)，经所述次反射镜(3)反射至第三反射镜(4)后被成像接收器 (5)接收，其特征是，所述次反射镜(3)设置在系统孔径光栏位置，所述主反射镜(2)与次反射镜⑶的距离和第三反射镜⑷与次反射镜⑶的距离相等，所述次反射镜⑶为二次非球面，主反射镜(2)为含十一次项和十五次项的高次非球面，第三反射镜(4)为含九次项和十五次项的高次非球面。全文摘要矩形大视场、消畸变离轴TMA光学系统，属于空间光学
，为解决现有离轴TMA光学系统的视场小、畸变大的问题，本专利技术的技术方案是，该光学系统包括入射光线、主反射镜、次反射镜、第三反射镜、光轴和成像接收器，所述入射光线入射至主反射镜，经主反射镜反射至次反射镜，经所述次反射镜反射至第三反射镜后被成像接收器接收；所述次反射镜设置在系统孔径光栏位置，所述主反射镜与次反射镜的距离和第三反射镜与次反射镜的距离相等，所述次反射镜为二次非球面，主反射镜为含十一次项和十五次项的高次非球面，第三反射镜为含九次项和十五次项的高次非球面，对大视场高分辨率成像光谱仪以及目标仿真模拟系统的设计提供了借鉴和实用参考价值。文档编号G02B13/18GK102590993SQ201210079058公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日专利技术者任建军, 赵文才, 马军 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文才，马军，任建军，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：