一种宽光谱离轴四反式光学系统技术方案

本实用新型专利技术的目的是解决现有二反射、三反射和四反射光学系统存在自由度较低，难以解决高成像质量与小型化之间矛盾的技术问题。该宽光谱离轴四反式光学系统，包括四反式光学机构，四反式光学机构包括沿光束传播方向依次设置的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和焦平面；第一反射镜将入射光束反射后以离轴的方式入射至第二反射镜，第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜对入射光束依次进行反射，第四反射镜将反射光束汇聚至焦平面。优化了其光学系统的自由度，同时减小了宽光谱离轴四反式光学系统的体积，并提高了成像质量。并提高了成像质量。并提高了成像质量。

【技术实现步骤摘要】
一种宽光谱离轴四反式光学系统


[0001]本技术涉及一种光学空间检测系统，具体涉及一种宽光谱离轴四反式光学系统。

技术介绍

[0002]普通光学玻璃几乎无法完全透过可见光、中波红外或长波红外波段。不同的玻璃材料在同一波段具有不同的色散特性，而同一光学玻璃在不同波段也表现出不同的色散能力且差异性较大，使得宽波段色差矫正难度较大。宽光谱光学系统在近些年来得到飞速发展，广泛应用在航空、航天等方面。
[0003]目前反射系统主要包括两反射、三反射和四反射光学系统等。在实际应用中，两反射光学系统结构相对简单，但自由度较低，矫正轴外像差的能力较弱，三反射和四反射光学系统得到了较多的应用，但其在体积包络受限的前提下，同样存在自由度较低、矫正轴外像差的能力较弱的局限性。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是解决现有二反射、三反射和四反射光学系统存在自由度较低，难以解决高成像质量与小型化之间矛盾的技术问题，而提供一种宽光谱离轴四反式光学系统，其优化了光学系统的自由度，同时减小了宽光谱离轴四反式光学系统的体积，并提高了成像质量。
[0005]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案为：
[0006]一种宽光谱离轴四反式光学系统，其特殊之处在于：包括四反式光学机构，四反式光学机构包括沿光束传播方向依次设置的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和焦平面；
[0007]第一反射镜将入射光束反射后以离轴的方式入射至第二反射镜，第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜对入射光束依次进行反射，第四反射镜将反射光束汇聚至焦平面；
[0008]第一反射镜的面型为双曲面结构，第二反射镜的面型为椭球面结构，第三反射镜的面型为自由曲面结构，第四反射镜为平面结构。
[0009]进一步地，所述第一反射镜的曲率半径为R1，且
‑
4000mm≤R1≤
‑
1000mm，其圆锥系数为K1，且
‑
150≤K1≤
‑
10，离轴量为D1，且
‑
40mm≤D1≤
‑
5mm，第一反射镜沿X轴旋转角度为A1，且
‑
40
°
≤A1≤
‑
10
°
；
[0010]第二反射镜的曲率半径为R2，且
‑
1000mm≤R2≤
‑
400mm，其圆锥系数为K2，且
‑
1≤K2≤0，离轴量为D2，且
‑
100mm≤D2≤
‑
40mm，第二反射镜沿X轴旋转角度为A2，且
‑
30
°
≤A2≤
‑
10
°
；
[0011]第三反射镜的曲率半径为R3，且
‑
1000mm≤R3≤
‑
300mm，其离轴量为D3，且
‑
250mm≤D3≤
‑
100mm，第二反射镜沿X轴旋转角度为A3，且0
°
≤A3≤10
°
；
[0012]第四反射镜为平面反射镜，其离轴量为D4，且
‑
25mm≤D4≤
‑
5mm。
[0013]进一步地，所述第一反射镜与第二反射镜的中心距离为E1，且
‑
300mm≤E1≤
‑
200mm；
[0014]第二反射镜与第三反射镜的中心距离为E2，且200mm≤E2≤300mm；
[0015]第三反射镜与第四反射镜的中心距离为E3，且
‑
350mm≤E3≤
‑
250mm；
[0016]第四反射镜与焦平面的中心距离为E4，且200mm≤E4≤300mm。
[0017]进一步地，所述第一反射镜和第二反射镜中的圆锥系数均为圆锥曲面参数，表达式如下：
[0018][0019]式中，z1为第一反射镜或第二反射镜沿四反式光学机构中心视场的轴线方向在高度为r位置时，沿z轴方向的距离矢高，c表示第一反射镜或第二反射镜的表面顶点曲率，等于第一反射镜或第二反射镜曲率半径R的倒数，即c＝1/R，k为第一反射镜或第二反射镜圆锥系数。
[0020]进一步地，所述第三反射镜为XY型自由曲面，其XY多项式的表达式如下：
[0021][0022]式中：z2为自由曲面沿四反式光学机构中心视场的轴线方向在高度为r位置时，沿z轴方向的距离矢高，R为自由曲面的半径，其余C1…
C
15
为XY多项式中的各项系数，x,y均为自由曲面的面型坐标。
[0023]进一步地，所述四反式光学机构的焦距与口径比值为4，沿X轴方向水平视场角为
‑3°
至+3
°
，沿Y轴方向垂直视场角为
‑3°
至+3
°
。
[0024]进一步地，所述四反式光学机构的侦擦光谱范围为0.55um至14um，其焦距为250mm≤f≤400mm。
[0025]进一步地，所述第一反射镜的曲率半径为
‑
3514.48mm，第一反射镜的中心与第二反射镜的中心距离为
‑
270mm，第一反射镜的圆锥系数为
‑
142.2，离轴量为
‑
6mm，第一反射镜沿X轴旋转角度为
‑
18
°
，第一反射镜的形状大小为140mm
×
140mm；
[0026]第二反射镜的曲率半径为
‑
622mm，第二反射镜的中心与第三反射镜的中心距离为280mm，第二反射镜的圆锥系数为
‑
0.472，离轴量为
‑
50mm，第二反射镜的沿X轴旋转角度为
‑
14
°
，第二反射镜的形状大小为80mm
×
80mm；
[0027]第三反射镜的曲率半径为
‑
549.601mm，第三反射镜的中心与第四反射镜的中心距离为
‑
308mm，第三反射镜为XY型自由曲面，离轴量为
‑
200mm，第三反射镜沿X轴旋转角度为2.5
°
，第三反射镜的形状大小为170mm
×
170mm；
[0028]第四反射镜为平面反射镜，第四反射镜的中心与焦平面的中心距离为262mm，离轴量为
‑
9mm，第四反射镜形状大小为160mm
×
110mm。
[0029]与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果是：
[0030]本技术一种宽光谱离轴四反式光学系统中，采用宽光谱离轴四反式，可实现不同波段的侦察，具有全天候、防伪装和透雾的能力，增加了宽光谱离轴四反式光学系统的
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：包括四反式光学机构，所述四反式光学机构包括沿光束传播方向依次设置的第一反射镜(1)、第二反射镜(2)、第三反射镜(3)、第四反射镜(4)和焦平面(5)；所述第一反射镜(1)将入射光束反射后以离轴的方式入射至第二反射镜(2)，第二反射镜(2)、第三反射镜(3)、第四反射镜(4)对入射光束依次进行反射，第四反射镜(4)将反射光束汇聚至焦平面(5)；所述第一反射镜(1)的面型为双曲面结构，第二反射镜(2)的面型为椭球面结构，第三反射镜(3)的面型为自由曲面结构，第四反射镜(4)为平面结构。2.根据权利要求1所述的宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：所述第一反射镜(1)的曲率半径为R1，且
‑
4000mm≤R1≤
‑
1000mm，其圆锥系数为K1，且
‑
150≤K1≤
‑
10，离轴量为D1，且
‑
40mm≤D1≤
‑
5mm，第一反射镜(1)沿X轴旋转角度为A1，且
‑
40
°
≤A1≤
‑
10
°
；所述第二反射镜(2)的曲率半径为R2，且
‑
1000mm≤R2≤
‑
400mm，其圆锥系数为K2，且
‑
1≤K2≤0，离轴量为D2，且
‑
100mm≤D2≤
‑
40mm，第二反射镜(2)沿X轴旋转角度为A2，且
‑
30
°
≤A2≤
‑
10
°
；所述第三反射镜(3)的曲率半径为R3，且
‑
1000mm≤R3≤
‑
300mm，其离轴量为D3，且
‑
250mm≤D3≤
‑
100mm，第二反射镜(2)沿X轴旋转角度为A3，且0
°
≤A3≤10
°
；所述第四反射镜(4)为平面反射镜，其离轴量为D4，且
‑
25mm≤D4≤
‑
5mm。3.根据权利要求2所述的宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：所述第一反射镜(1)与第二反射镜(2)的中心距离为E1，且
‑
300mm≤E1≤
‑
200mm；所述第二反射镜(2)与第三反射镜(3)的中心距离为E2，且200mm≤E2≤300mm；所述第三反射镜(3)与第四反射镜(4)的中心距离为E3，且
‑
350mm≤E3≤
‑
250mm；所述第四反射镜(4)与焦平面(5)的中心距离为E4，且200mm≤E4≤300mm。4.根据权利要求3所述的宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：所述第一反射镜(1)和第二反射镜(2)中的圆锥系数均为圆锥曲面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，冯联华，蔡占恩，陈继铭，闫福文，
申请(专利权)人：西安中科立德红外科技有限公司，
类型：新型
国别省市：