專(zhuān)利名稱：同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)成像和像差分析原理，提供一種確定同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)十分簡(jiǎn)單的方法。
背景技術(shù)：
同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)是OFFNER先生發(fā)明的“1∶1”光學(xué)投影成像系統(tǒng)。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3748015、3821763、4293186對(duì)其有比較詳細(xì)的說(shuō)明。在這個(gè)系統(tǒng)中存在一個(gè)消除了三級(jí)和五級(jí)像差的“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一般運(yùn)用光學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來(lái)尋找或確定“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)，如ZEMAX軟件。這種方法比較直觀，但是設(shè)計(jì)者必須有相當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和熟悉設(shè)計(jì)軟件，工作比較繁重和復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了使同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)能夠更廣泛的應(yīng)用于各種類(lèi)型的儀器中，并為非光學(xué)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人員準(zhǔn)確使用該系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單方便的方法，本發(fā)明目的是提供一種十分簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法來(lái)確定該系統(tǒng)“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)，使用者不必是光學(xué)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人員，也不需要熟悉光學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。
本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)對(duì)同心光學(xué)系統(tǒng)成像特性和同心三反射鏡光瞳波像差的分析，發(fā)現(xiàn)了尋找同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)方法的步驟是1、建立一個(gè)同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)，它是由二個(gè)同心球面反射鏡組成的三反鏡光學(xué)系統(tǒng)，一個(gè)凸面反射鏡、一個(gè)凹面反射鏡，物平面、像平面是包含公共球心的同一個(gè)平面，垂直于光軸，在物像平面上存在一個(gè)“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)；2、選擇凸面反射鏡和凹面反射鏡，使凸面反射鏡半徑r大于等于凹面反射鏡半徑R的一半，即r≥R2;]]>3、將凹面反射鏡半徑R和凸面鏡半徑r代入公式h=R4r2-R22r,]]>計(jì)算出“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)的半徑h。
在物像平面內(nèi)滿足上述條件的環(huán)上只有很小的球差、Petzval曲場(chǎng)和剩余的高級(jí)像差，而且球差和Petzval曲場(chǎng)是互相平衡的，由孔徑角帶來(lái)的像差是最小的，因此是一個(gè)具有很好像質(zhì)的環(huán)視場(chǎng)?？讖浇切∮?8度。對(duì)一個(gè)給定的同心三反射鏡系統(tǒng)來(lái)說(shuō)只要利用公式就可以計(jì)算出“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)位置。對(duì)設(shè)計(jì)者可以按以上的三步，先根據(jù)需要決定結(jié)構(gòu)的大小，然后計(jì)算出環(huán)的位置。與傳統(tǒng)的運(yùn)用光學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、計(jì)算十分簡(jiǎn)單并且只要初等數(shù)學(xué)計(jì)算就可以解決。
2、不需要光學(xué)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件，不需要光學(xué)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。


圖1為同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具體步驟根據(jù)圖1作一說(shuō)明1、建立一個(gè)同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)，它是由二個(gè)同心球面反射鏡組成的三反鏡光學(xué)系統(tǒng)，一個(gè)凸面反射鏡1、一個(gè)凹面反射鏡2，物平面、像平面是包含公共球心C的同一個(gè)平面3，垂直于光軸，在物像平面上的環(huán)是“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)4，環(huán)上來(lái)自物方光束主光線經(jīng)凹面反射鏡2反射至凸面鏡中心點(diǎn)D，再由凸面鏡反射至凹面鏡2，再由凹面鏡2反射在環(huán)上像方像平面上成像，且像方出射主光線與物方入射主光線互相平行；2、選擇凸面反射鏡和凹面反射鏡，使凸面反射鏡半徑r大于等于凹面反射鏡半徑R的一半，即r≥R2,]]>本實(shí)施例中選擇凸面反射鏡半徑r為112.98mm，凹面反射鏡半徑R為222.3mm；3、將上述凹面反射鏡半徑R和凸面鏡半徑r數(shù)值代入公式h=R4r2-R22r,]]>計(jì)算出“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)的半徑h為39.85mm。
權(quán)利要求
1.一種同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)設(shè)計(jì)方法，特征在于，其設(shè)計(jì)方法的步驟為(1)建立一個(gè)同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)，它是由二個(gè)同心球面反射鏡組成的三反鏡光學(xué)系統(tǒng)，一個(gè)凸面反射鏡、一個(gè)凹面反射鏡，物平面、像平面是包含公共球心的同一個(gè)平面，垂直于光軸，在物像平面上的環(huán)是“無(wú)”像差環(huán)；(2)選擇凸面反射鏡和凹面反射鏡，使凸面反射鏡半徑r大于等于凹面反射鏡半徑R的一半，即r≥R2;]]>(3)將凹面反射鏡半徑R和凸面鏡半徑r代入公式h=R4r2-R22r,]]>計(jì)算出“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)的半徑h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種同心三反射鏡光學(xué)系統(tǒng)“無(wú)”像差環(huán)視場(chǎng)設(shè)計(jì)方法，其步驟是給定同心三反射鏡系統(tǒng)；使凸面反射鏡半徑r大于等于凹面反射鏡半徑R的一半；將凹面反射鏡半徑R和凸面鏡半徑r代入公式
文檔編號(hào)G02B17/00GK1664644SQ20051002437
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月14日
發(fā)明者黃元申, 莊松林, 倪爭(zhēng)技 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)