一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统，包括球差校正透镜组、中心开孔的球面主镜、球面副镜、视场像差校正透镜组、卡式焦点位置的焦平面；其中，所述球差校正透镜组位于系统入瞳位置，且其靠近球面主镜的透镜凸面中心区域镀反射膜、边缘环带镀增透膜，该区域为球面副镜位置，球差校正透镜组与球面副镜共用一块光学元件；所述视场像差校正透镜组位于球面主镜的背面、焦平面之前；所述光学系统的焦平面位于卡式焦点处。该光学系统同时兼具小体积、快焦比、大视场、宽波段、终端探测器安装维护便利的特点，可大幅提高望远镜的观测能力和探测效率。高望远镜的观测能力和探测效率。高望远镜的观测能力和探测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统


[0001]本专利技术涉及空间探测领域光学光学系统，具体涉及一种具有卡式焦点的大视场紧凑型的折反式望远镜光学系统。

技术介绍

[0002]空间天文望远镜是指搭载于卫星平台之上，用于对宇宙天体进行成像和测量的一类空间光学载荷。为了获取具有高分辨率的星体图像，地基望远镜逐渐向大口径大视场方向发展。但在太空上搭建和启动卫星系统，空间望远镜若尺寸较大，会导致卫星系统的质量和体积过大，不仅增加了向太空携带望远镜的困难，还很大程度的增加了卫星发射成本。因此，新结构形式的具有体积小、灵活性高以及分辨率高的轻量型空间望远镜已经成为本领域的研究热点。
[0003]CSTAR望远镜由中国科学院南京天文光学技术研究所首次研制成功并于2008年安装在南极内陆最高点冰穹A上，用于天文观测。本专利技术以该光学系统的变形结构作为雏形，在保证像质优秀前提下对光学元件进行优化，缩短球差校正透镜间距，扩大通光口径以增加集光能力，拉长后截距以安装大像面探测器，使其更好的满足空间探测的使用要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统，包括球差校正透镜组、中心开孔的球面主镜、球面副镜、视场像差校正透镜组、卡式焦点位置的焦平面；其中，所述球差校正透镜组位于系统入瞳位置，且其靠近球面主镜的透镜凸面中心区域镀反射膜、边缘环带镀增透膜，该区域为球面副镜位置，球差校正透镜组与球面副镜共用一块光学元件；所述视场像差校正透镜组位于球面主镜的背面、焦平面之前；所述光学系统的焦平面位于卡式焦点处。
[0007]进一步的，光学系统中的轴上像差和轴外视场像差可独立校正，光焦度集中于反射光学元件上。
[0008]进一步的，所述光学系统的成像波段范围为0.4
‑
1μm。
[0009]进一步的，所述光学系统中的光学元件为全球面元件。
[0010]进一步的，所述球差校正透镜组包括第一球差校正弯月型透镜、第二球差校正弯月型透镜，所述第二球差校正弯月型透镜的中心凸面区域镀反射膜，边缘环带镀增透膜，所述第二球差校正弯月型透镜与球面副镜共用一块光学元件，所述球面主镜与球面副镜的间隔等于第二球差校正弯月型透镜到球面主镜的距离。
[0011]进一步的，所述第一球差校正弯月型透镜和第二球差校正弯月型透镜之间的空气间隔为17mm，所述第二球差校正弯月型透镜与球面主镜之间的空气间隔为275.5mm。
[0012]进一步的，所述视场像差校正透镜组包括第一视场像差校正透镜、第二视场像差校正透镜，所述球面副镜到第一视场像差校正透镜的距离为350.5mm，所述第一视场像差校正透镜到第二视场像差校正透镜的距离为2mm。
[0013]进一步的，所述第二视场像差校正透镜到焦平面的距离为70mm。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0015]本专利技术具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统采用折反式光学架构，获得便于使用的卡式焦点，终端探测器便于安装维护；本专利技术将将大尺寸球差校正透镜组置于系统光阑位置处，在校正系统像差的同时也替代了光学系统副镜，在靠近焦面位置布置小尺寸视场改正透镜，具有长度短、体积小、重量轻的优点，满足空间望远镜的轻量化要求，节约了系统设计成本。同时兼具快焦比、大视场、宽波段、终端探测器安装维护便利的特点，大幅提高了望远镜的观测能力和探测效率。
[0016]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本专利技术作进一步详细说明。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例光学系统架构图。
[0018]图2为图1光学系统架构的实现原理图。
[0019]图3为全视场下光学系统像质展示图(点列图)。
[0020]图4为本专利技术实施例实物图；其中，(a)是正视图；(b)是侧视图。
[0021]图中标记：1、第一球差校正弯月型透镜；2、第二球差校正弯月型透镜；3、中心开孔的球面主镜；4、球面副镜；5、第一视场像差校正透镜；6、第二视场像差校正透镜；7、焦平面。
具体实施方式
[0022]本专利技术一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统包括球差校正透镜组、中心开孔的球面主镜3、球面副镜4、视场像差校正透镜组、卡式焦点位置的焦平面7。其中，所述球差校正透镜组位于系统入瞳位置，且其靠近球面主镜的透镜凸面中心区域镀反射膜、边缘环带镀增透膜，该区域为球面副镜4位置，球差校正透镜组与球面副镜4共用一块光学元件；所述视场像差校正透镜组位于球面主镜3的背面、焦平面7之前；所述光学系统的焦面位于卡式焦点处。得益于光学系统中轴上像差和轴外视场像差的独立校正，同时光焦度集中于反射光学元件上，所述光学系统可以获得宽波段(0.4
‑
1μm波段)成像、平像面上全视场像质均匀良好。本专利技术采用折反式光学架构，获得便于使用的卡式焦点，终端探测器便于安装维护；本专利技术将大尺寸球差校正透镜组置于系统光阑位置处，在校正系统像差的同时也替代了光学系统副镜，在靠近焦面位置布置小尺寸视场改正透镜组，具有长度短、体积小、重量轻的优点，满足空间望远镜的轻量化要求，节约了系统设计成本。同时兼具快焦比、大视场、宽波段、终端探测器安装维护便利的特点，大幅提高了望远镜的观测能力和探测效率。
[0023]如图1、4所示，本实施例中的球差校正透镜组优选由两块正弯月型透镜(即第一球差校正弯月型透镜1和第二球差校正弯月型透镜2)组成，本实施例中的视场像差校正透镜组优选由两块正透镜(即第一视场像差校正透镜5、第二视场像差校正透镜6)组成。图1所示
实施例的具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统具体包括第一球差校正弯月型透镜1、第二球差校正弯月型透镜2、中心开孔的球面主镜3、球面副镜4(透镜2中心凸面)、第一视场像差校正透镜5、第二视场像差校正透镜6、卡式焦点位置的焦平面7。该光学系统的实现原理如图2所示。本实施例的光学系统中光学元件为全球面元件；第一球差校正弯月型透镜1和第二球差校正弯月型透镜2位于系统入瞳位置；第二球差校正弯月型透镜2与球面副镜4共用一块光学元件，第二球差校正弯月型透镜2的中心区域镀反射膜，边缘环带镀增透膜；第一视场像差校正透镜5和第二视场像差校正透镜6位于球面主镜3的背面、焦平面7之前；系统焦平面7位于卡式焦点处。
[0024]作为本实施例的优选，第一球差校正弯月型透镜1和第二球差校正弯月型透镜2之间的空气间隔为17mm，第二球差校正弯月型透镜2与球面主镜3之间的空气间隔为275.5mm，球面主镜3与球面副镜4的间隔等于第二球差校正弯月型透镜2到球面主镜3的距离，球面副镜4到第一视场像差校正透镜5的距离为350.5mm，第一视场像差校正透镜5距离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统，其特征在于：包括球差校正透镜组、中心开孔的球面主镜(3)、球面副镜(4)、视场像差校正透镜组、卡式焦点位置的焦平面(7)；其中，所述球差校正透镜组位于系统入瞳位置，且其靠近球面主镜的透镜凸面中心区域镀反射膜、边缘环带镀增透膜，该区域为球面副镜(4)位置，球差校正透镜组与球面副镜(4)共用一块光学元件；所述视场像差校正透镜组位于球面主镜(3)的背面、焦平面(7)之前；所述光学系统的焦平面(7)位于卡式焦点处。2.根据权利要求1所述的一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统，其特征在于：光学系统中的轴上像差和轴外视场像差可独立校正，光焦度集中于反射光学元件上。3.根据权利要求1所述的一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统，其特征在于：所述光学系统的成像波段范围为0.4
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1μm。4.根据权利要求1所述的一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统，其特征在于：所述光学系统中的光学元件为全球面元件。5.根据权利要求4所述的一种具有卡式焦点的大视场紧凑型折反式望远镜光学系统，其特征在于：所述球差校正透镜组包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正阳，袁祥岩，李博，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，
类型：发明
国别省市：