專利名稱：一種大視場、超低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及空間光學技術領域，特別是一種大視場、超低畸變、多光譜三反射式光 學系統(tǒng)。
背景技術：
以多光譜光電探測器作為成像接收器的大視場、超低畸變、多光譜成像空間相機 光學系統(tǒng)，在航空航天的空間對地偵察、遙感、探測等領域，能獲得位于無窮遠目標的高清 晰度照片，可廣泛應用于國防、軍工領域，因此備受國防、軍事部門的青睞。目前采用三反射式光學系統(tǒng)的相機，有些結構形式不合理，相機不好布局，或者視 場角度較大時，結構也較大，或者系統(tǒng)成像畸變過大，系統(tǒng)所成圖像變形嚴重，影響空間相 機的使用范圍。同時相機重量也過大。因此，研制出新型的反射式光學系統(tǒng)勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，為了解決現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的就在于提供一種大視場、超 低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)，可以有效解決相機重量過大、系統(tǒng)成像畸變過大的問題。本發(fā)明解決技術問題采用的技術方案是，一種大視場、超低畸變、多光譜三反射式 光學系統(tǒng)，包括主反射鏡、次反射鏡、孔徑光闌、第三非球面反射鏡和探測器相面，主反射鏡 的光軸、次反射鏡的光軸、第三非球面反射鏡的光軸和探測器的光軸平行，主反射鏡、次反 射鏡和第三非球面反射鏡呈三角形，主反射鏡的光軸與第三非球面反射鏡的光軸沿次反射 鏡的光軸呈軸對稱，探測器放置在第三非球面反射鏡的正前方，孔徑光闌的位置與次反射 鏡的位置重合。本發(fā)明體積小，是系統(tǒng)焦距的0. 3 0. 6倍，重量輕。主鏡到次鏡的間距和次鏡到 第三面鏡的間距相等，便于結構支撐。三塊反射鏡均可以使用特殊基底材料。各反射鏡之 間間距設計合理，可以很好的抑制雜光。系統(tǒng)成像畸變低，圖像變形小，可以滿足采用TDI 成像列陣探測器的系統(tǒng)低畸變要求。本發(fā)明轉為多光譜列陣探測器設計，可以同時實現(xiàn)紅、 綠、藍和近紅外譜段成像。系統(tǒng)在Y方向的視場容限足夠大，可以允許進行多光譜探測器拼 接來擴大系統(tǒng)的成像幅寬。因此，系統(tǒng)特別適合作為小衛(wèi)星上用的大視場、高分辨力多光譜 相機的光學系統(tǒng)。應用領域包括空間偵察、空間觀測等。


圖1是本發(fā)明的結構圖。圖中，1、主反射鏡，2、次反射鏡，3、孔徑光闌，4、第三非球面反射鏡，5、探測器相
具體實施例方式
以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明。
由圖1所示，一種大視場、超低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)，其特征在于，包括 主反射鏡1、次反射鏡2、孔徑光闌3、第三非球面反射鏡4和探測器相面5，主反射鏡1的光 軸、次反射鏡2的光軸、第三非球面反射鏡4的光軸和探測器的光軸平行，主反射鏡1、次反 射鏡2和第三非球面反射鏡4呈三角形，主反射鏡1的光軸與第三非球面反射鏡4的光軸 沿次反射鏡2的光軸呈軸對稱，探測器相面5放置在第三非球面反射鏡4的正前方，孔徑光 闌3與次反射鏡2重合。所說的主反射鏡1的反射面與次反射鏡2的反射面相對，次反射鏡2的反射面與 第三非球面反射鏡4的反射面相對，第三非球面反射鏡4的反射面與探測器的相面5相對。所說的主反射鏡1是光焦度為正的高次非球面反射鏡，次反射鏡2是光焦度為負 的二次非球面反射鏡，第三非球面反射鏡4是光焦度為正的二次非球面反射鏡。所說的主反射鏡1沿ζ軸方向到次反射鏡2的間距和次反射鏡2沿ζ軸方向到第 三非球面反射鏡4的間距相等；主反射鏡1沿ζ軸方向到次反射鏡2的間距是大視場、超低 畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)焦距的0. 3 0. 5倍，第三非球面反射鏡4沿ζ軸方向到探 測器像面的距離是大視場、超低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)焦距的0. 6 1. 2倍。本發(fā)明中的主反射鏡1、次反射鏡2和第三非球面反射鏡4的材質(zhì)均采用碳化硅材 料，也可以選用高比剛度、接近零膨脹的、熱畸變較小的替代材料，如微晶材料。為了使大視場的目標(及遠方物體)能成像在探測器像面9上，采用了離軸全反 射式系統(tǒng)的結構，第一非球面主反射鏡5的光焦度為正，第二面球面反射鏡6的光焦度為 負，無窮遠的目標經(jīng)過第一面反射鏡5后照射到第二面球面鏡6，經(jīng)過第二面球面反射鏡6 后照射到第三面非球面反射鏡8，然后由第三面非球面反射鏡8反射到多光譜列陣探測元 件9上，得到最后的像。本光學系統(tǒng)通過合理分配三塊反射鏡的光焦度，采用正-負-正的光焦度分配，主 鏡采用高次非球面，次鏡和三鏡采用二次非球面。系統(tǒng)三塊反射鏡的光焦度分配平均，將畸 變控制作為系統(tǒng)優(yōu)化中的一個重要邊界，使得系統(tǒng)的成像畸變低。表1是系統(tǒng)的成像畸變值。表1系統(tǒng)成像畸變
權利要求
1.一種大視場、超低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)，其特征在于，包括主反射鏡(1)、 次反射鏡O)、孔徑光闌(3)、第三非球面反射鏡(4)和探測器相面(5)，主反射鏡(1)的 光軸、次反射鏡O)的光軸、第三非球面反射鏡的光軸和探測器的光軸平行，主反射鏡 (1)、次反射鏡( 和第三非球面反射鏡(4)呈三角形，主反射鏡(1)的光軸與第三非球面 反射鏡的光軸沿次反射鏡O)的光軸呈軸對稱，探測器相面( 放置在第三非球面反 射鏡的正前方，孔徑光闌(3)的位置與次反射鏡O)的位置重合。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種大視場、超低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)，其特征在 于，所說的主反射鏡(1)的反射面與次反射鏡(2)的反射面相對，次反射鏡(2)的反射面與 第三非球面反射鏡(4)的反射面相對，第三非球面反射鏡(4)的反射面與探測器的相面(5) 相對。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種大視場、超低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)，其特征在 于，所說的主反射鏡(1)是光焦度為正的高次非球面反射鏡，次反射鏡(2)是光焦度為負的 二次非球面反射鏡，第三非球面反射鏡(4)是光焦度為正的二次非球面反射鏡。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種大視場、超低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)，其特征在 于，所說的主反射鏡(1)沿ζ軸方向到次反射鏡O)的間距和次反射鏡(2)沿ζ軸方向到 第三非球面反射鏡的間距相等；主反射鏡(1)沿ζ軸方向到次反射鏡O)的間距是大 視場、超低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)焦距的0. 3 0. 5倍，第三非球面反射鏡(4)沿 ζ軸方向到探測器像面的距離是大視場、超低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)焦距的0. 6 1.2 倍。
全文摘要
一種大視場、超低畸變、多光譜三反射式光學系統(tǒng)，涉及空間光學技術領域，其包括主反射鏡、次反射鏡、孔徑光闌、第三非球面反射鏡和探測器相面，主反射鏡的光軸、次反射鏡的光軸、第三非球面反射鏡的光軸和探測器的光軸平行，主反射鏡、次反射鏡和第三非球面反射鏡呈三角形，主反射鏡與第三非球面反射鏡沿次反射鏡的光軸呈對稱布置，探測器相面放置在第三非球面反射鏡的正前方，孔徑光闌的位置與次反射鏡的位置重合。本發(fā)明體積小，重量輕，三塊反射鏡均使用特殊基底材料。各反射鏡之間間距設計合理，可抑制雜光。系統(tǒng)成像畸變低，圖像變形小，滿足采用TDI成像列陣探測器的系統(tǒng)低畸變要求。
文檔編號G02B27/00GK102087408SQ201010615489
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者張新, 王靈杰, 翁志成 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所