共轴四反长焦光学系统、望远物镜光机和光学器件技术方案

本发明专利技术涉及一种共轴四反长焦光学系统、望远物镜光机和光学器件，包括：同轴布局的主镜、次镜、三镜和四镜；所述主镜相对于所述三镜对称设置，所述次镜和所述四镜位于所述主镜的同侧，所述四镜位于所述次镜和所述三镜之间；所述主镜和所述三镜为高次非球面反射镜，所述次镜和所述四镜为球面反射镜；所述三镜的中心开设有第一中心孔，所述四镜的中心开设有第二中心孔；光线依次经主镜和次镜反射，获得第一反射光，所述第一反射光经所述第二中心孔后入射至三镜上，光线经所述三镜反射获得第二反射光，第二反射光经四镜反射后穿过所述第一中心孔后汇聚成像至焦平面。其具备结构紧凑、加工方便、简化装调、后工作距长、像质高、低畸变、低杂光的优点。杂光的优点。杂光的优点。

【技术实现步骤摘要】
共轴四反长焦光学系统、望远物镜光机和光学器件


[0001]本专利技术涉及光学
，尤其是指一种共轴四反长焦光学系统、望远物镜光机和光学器件。

技术介绍

[0002]反射式远物镜是一类广泛使用的光学镜头，在天文、军工国防、航天光学遥感领域有着众多的应用场景。牛顿于1618年研制的球面牛顿反射式望远镜是反射式望远物镜的开端。近几十年来光电成像器件的使用，对望远物镜的光学性能提出了更高的要求。使用二次曲面的同轴两反系统是比较常用的长焦反射光学系统。通过增加反射镜和非球面项，可以扩大有效视场、提高成像质量，
[0003]为了提高系统成像质量、扩大视场、抑制杂散光，常会选择使用二次曲面非球面反射镜和两反光学结构。更先进的望远物镜设计还有离轴三反消像散光学系统，乃至四反光学系统。它们能够提供更大的成像视场和更优的光学性能，主要用于指标要求高的航空航天光学遥感应用领域。
[0004]长焦光学系统主流的方案为同轴两反光学系统和离轴三反消像散光学系统。同轴两反系统使用更普遍，其反射镜数更少，系统透过率高，同轴结构简单可靠易于制造，反射镜加工损耗小，光学加工难度低。离轴三反消像散光学系统应用大视场、大相对孔径的高性能光学成像系统，离轴光学系统无遮拦，三个非球面提供了更多的像差校正变量。同轴四反光学系统也是大视场系统的不错选择，系统变量多，设计自由度高。
[0005]现有的技术存在以下技术缺陷：同轴两反系统其光路折叠次数少，系统焦长比受限，镜筒长度长，光学后截距短、需要外遮光罩抑制杂光；离轴三反消像散系统，轴向尺寸可进一步减小，但横向尺寸较大，反射镜加工检测困难，装调过程复杂，杂光抑制设计困难；同轴三反系统物像位于主镜同侧，需加折叠镜引出像面，易造成二次遮拦；同轴四反系统的非球面元件过多，装调流程长。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中系统焦长比受限，镜筒长度长，装调过程复杂，杂光抑制设计困难等技术缺陷。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种共轴四反长焦光学系统，包括：
[0008]同轴布局的主镜、次镜、三镜和四镜；
[0009]所述主镜相对于所述三镜对称设置，所述次镜和所述四镜位于所述主镜的同侧，所述四镜位于所述次镜和所述三镜之间；所述主镜和三镜为高次非球面反射镜，所述次镜和所述四镜为球面反射镜；
[0010]所述三镜的中心开设有第一中心孔，所述四镜的中心开设有第二中心孔；
[0011]光线依次经主镜和次镜反射，获得第一反射光，所述第一反射光经所述第二中心孔后入射至三镜上，光线经所述三镜反射获得第二反射光，第二反射光经四镜反射后穿过
所述第一中心孔后汇聚成像至焦平面。
[0012]作为优选的，所述主镜与所述三镜一体成型。
[0013]作为优选的，所述四镜的像空间设置有第一平面折叠镜和第二平面折叠镜，所述第一中心孔射出的光线依次经第一平面折叠镜和第二平面折叠镜反射并汇聚成像至焦平面。
[0014]作为优选的，所述光学系统的孔径光阑设置在主镜上。
[0015]作为优选的，所述主镜的顶点曲率半径的范围为
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146.47mm到
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161.89mm；所述次镜的顶点曲率半径的范围为
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1099.82mm到
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1215.59mm；所述三镜的顶点曲率半径的范围为
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39.77mm到
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43.96mm；所述四镜的顶点曲率半径的范围为
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31.89mm到
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35.25mm。
[0016]作为优选的，所述主镜和三镜为凹面镜。
[0017]本专利技术公开了一种望远物镜光机，包括上述的共轴四反长焦光学系统。
[0018]作为优选的，还包括四辐支撑件，所述次镜和四镜设置在所述四辐支撑件上。
[0019]作为优选的，所述主镜与所述三镜共基底加工。
[0020]本专利技术公开了一种光学器件，包括上述的望远物镜光机。
[0021]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0022]1、本专利技术提出的一种含两个球面的共轴四反长焦光学系统，主镜、次镜、三镜和四镜同轴布局，增加了光路折叠次数，压缩了镜片间隔，控制住了光学系统轴向总长。
[0023]2、次镜和四镜均为球面，减少了元件加工检测成本，降低装调中的元件对准和定位要求；光学系统设计有中间像面，在中间像面处设置实体视场光阑可有效抑制系统杂散光。
[0024]3、该光学系统具有结构紧凑、加工方便、简化装调、后工作距长、像质高、低畸变、低杂光的优点。
附图说明
[0025]图1为本专利技术含两个球面的共轴四反长焦光学系统的结构示意图；
[0026]图2为光学系统光线包络；
[0027]图3为系统光学传递函数曲线图；
[0028]图4为系统场曲和畸变图；
[0029]图5为光机的结构示意图一，其中，四辐支撑件、四镜和次镜做局部剖视；
[0030]图6为光机的结构示意图二，其中，第一平面折叠镜和第二平面折叠镜做局部剖视；
[0031]图7为光机的成像光路剖面图。
[0032]说明书附图标记说明：1、主镜；2、次镜；3、三镜；4、四镜；5、焦平面；6、主三一体镜；7、四辐支撑件；8、第一安装座；9、第一平面折叠镜；10、第二安装座；11、第二平面折叠镜。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0034]参照图1
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图4所示，本专利技术公开了一种共轴四反长焦光学系统，光学系统为凹
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凸
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凹
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凸结构，包括同轴布局的主镜1、次镜2、三镜3和四镜4。主镜1相对于三镜3对称设置，次镜2和四镜4位于主镜1的同侧，四镜4位于次镜2和三镜3之间。主镜1和三镜3为高次非球面反射镜，次镜2和四镜4为球面反射镜。三镜3的中心开设有第一中心孔，四镜4的中心开设有第二中心孔。
[0035]光线依次经主镜1和次镜2反射，获得第一反射光，第一反射光经第二中心孔后入射至三镜3上，光线经三镜3反射获得第二反射光，第二反射光经四镜4反射后穿过第一中心孔后汇聚成像至焦平面5。
[0036]如图2所示，为光学系统的光线包络图。主镜1与三镜3同为凹面，光学设计中主镜1内边缘与三镜3外边缘轴向位置靠近且无径向重叠，光机设计中将主镜1与三镜3组合为一个光学元件进行加工，加工含有主镜1、三镜3的光学元件为主三一体镜6。
[0037]本专利技术的工作原理是：本专利技术中，共轴四反长焦距光学系统采用同轴四反布局，通过折叠光路压缩光学系统轴向长度；通过主镜1与三镜3一体化设计，避免了主三一体镜6对准装调过程，降低了装调难度；通过次镜2与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共轴四反长焦光学系统，其特征在于，包括：同轴布局的主镜、次镜、三镜和四镜；所述主镜相对于所述三镜对称设置，所述次镜和所述四镜位于所述主镜的同侧，所述四镜位于所述次镜和所述三镜之间；所述主镜和三镜为高次非球面反射镜，所述次镜和所述四镜为球面反射镜；所述三镜的中心开设有第一中心孔，所述四镜的中心开设有第二中心孔；光线依次经主镜和次镜反射，获得第一反射光，所述第一反射光经所述第二中心孔后入射至三镜上，光线经所述三镜反射获得第二反射光，第二反射光经四镜反射后穿过所述第一中心孔后汇聚成像至焦平面。2.根据权利要求1所述的共轴四反长焦光学系统，其特征在于，所述主镜与所述三镜一体成型。3.根据权利要求1所述的共轴四反长焦光学系统，其特征在于，所述四镜的像空间设置有第一平面折叠镜和第二平面折叠镜，所述第一中心孔射出的光线依次经第一平面折叠镜和第二平面折叠镜反射并汇聚成像至焦平面。4.根据权利要求1所述的共轴四反长焦光学系统，其特征在于，所述光学系统的孔径光阑设置在主镜上。5.根据权利要求1所述的共轴四反长焦光学系统，其特征在于，所述主镜的顶点曲率半径的范围为<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵知诚，沈为民，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：