專(zhuān)利名稱(chēng)：雙波段紅外望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件、系統(tǒng)或儀器，特別是1～3微米和3～5微米雙波段紅外望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)。
對(duì)于經(jīng)典的卡塞格倫(Cassegrain)或里奇-克雷季昂(Ritchey-Chretien)雙反射鏡望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)相對(duì)孔徑增大，比如相對(duì)孔徑大于1∶2時(shí)，或者視場(chǎng)增大，比如視場(chǎng)大于1.5°時(shí)，其像質(zhì)都將迅速惡化。此外，當(dāng)通光口徑大于200毫米時(shí)，像質(zhì)也會(huì)變壞。具體參見(jiàn)《紅外光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，趙秀麗編著，第259～295頁(yè)，機(jī)械工業(yè)出版社1986年出版。
本發(fā)明的目的是提供一種在大孔徑、大視場(chǎng)的情況下仍能得到良好像質(zhì)的1～3微米和3～5微米雙波段紅外望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)。
為敘述方便，先對(duì)本發(fā)明的


如下圖1是本發(fā)明雙波段紅外望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中示出了主反射鏡1、次反射鏡2、消色差校正透鏡組3和濾光片4。
圖2是本發(fā)明消色差校正透鏡組的示意圖。圖中示出了第一片校正透鏡301、第二片校正透鏡302、第三片校正透鏡303和濾光片4。
本發(fā)明的目的是這樣來(lái)達(dá)到的雙波段紅外望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)由一個(gè)主反射鏡1、一個(gè)次反射鏡2、一個(gè)消色差校正透鏡組3和兩個(gè)波段的濾光片4組成。主反射鏡是凹雙曲面，中心開(kāi)孔，次反射鏡是凸雙曲面。消色差校正透鏡組用來(lái)校正光束經(jīng)過(guò)主反射鏡和次反射鏡后的殘留單色像差，同時(shí)擔(dān)負(fù)一定的光焦度。消色差校正透鏡組本身是消色差的。消色差校正透鏡組由三片球面透鏡組成，采用三種不同的材料，第一片校正透鏡301為IR G 100紅外玻璃，第二片校正透鏡302為硅，第三片校正透鏡303為硒化鋅。第一片校正透鏡301為負(fù)光焦度，第二片校正透鏡302和第三片校正透鏡303為正光焦度。兩個(gè)波段的濾光片分別透過(guò)1～3微米和3～5微米的紅外輻射，形狀為扇形，安裝在一個(gè)圓形的濾光片盤(pán)上，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，交替進(jìn)入光路中。兩個(gè)波段的濾光片用同一種材料硅做基片，有一個(gè)厚度差，用來(lái)校正1～3微米和3～5微米兩個(gè)波段像面的位移。兩個(gè)濾光片的厚度差Δd由下式計(jì)算
Δd＝ΔL·n/(n-1)式中，ΔL為1～3微米和3～5微米兩個(gè)波段最佳像面之間的距離，n為濾光片所用材料硅的折射率。
本發(fā)明有如下有益效果望遠(yuǎn)鏡通光口徑為Φ300毫米，相對(duì)孔徑為1∶1.5，視場(chǎng)為2°，后工作距大于60毫米，像質(zhì)接近衍射限。
本發(fā)明發(fā)明人推薦如表1所示的實(shí)施例。
表1元件名稱(chēng) 面 曲率半徑 非球面 孔徑 間隔或厚度材料序號(hào)(毫米) 系數(shù) (毫米) (毫米)主反射鏡1R1 -825.66e2＝1.58 300-220.5 空氣次反射鏡2R2 -874.16e2＝25.2 144242.0空氣校正透鏡301
51 5.0 IR G1001.6 空氣校正透鏡302
52 14.0 硅0.3 空氣校正透鏡303
52 7.0 硒化鋅7.0 空氣濾光片4
48 2.5(2.44)硅其中，非球面面型方程由下式表示z＝f(x，y)＝cr2/{1+[1-e2)c2r2]1/2}式中，r2＝x2+y2
c為頂點(diǎn)曲率，即為頂點(diǎn)曲率半徑R的倒數(shù)。
e為二次曲面的偏心率，e2即非球面系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種雙波段紅外望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)，包括主反射鏡、次反射鏡，消色差校正透鏡組和濾光片，其特征在于a)所說(shuō)的光學(xué)系統(tǒng)按順序由一個(gè)主反射鏡(1)、一個(gè)次反射鏡(2)、一個(gè)消色差校正透鏡組(3)和兩個(gè)波段的濾光片(4)組成；b)所說(shuō)的主反射鏡(1)是凹雙曲面，中心開(kāi)孔，所說(shuō)的次反射鏡(2)是凸雙曲面；c)所說(shuō)的消色差校正透鏡組(3)由三片球面透鏡組成，采用三種不同的材料，第一片校正透鏡(301)為IR G 100紅外玻璃，第二片校正透鏡(302)為硅，第三片校正透鏡(303)為硒化鋅；第一片校正透鏡(301)為負(fù)光焦度，第二片校正透鏡(302)和第三片校正透鏡(303)為正光焦度；d)所說(shuō)的兩個(gè)波段的濾光片(4)分別透過(guò)1～3微米和3～5微米的紅外輻射，形狀為扇形，安裝在一個(gè)圓形的濾光片盤(pán)上，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，交替進(jìn)入光路中；e)所說(shuō)的兩個(gè)波段的濾光片(4)用同一種材料硅做基片，有一個(gè)厚度差，用來(lái)校正1～3微米和3～5微米兩個(gè)波段像面的位移。
2.如權(quán)利要求1所述的雙波段紅外望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的主反射鏡(1)R1面的頂點(diǎn)曲率半徑為-825.66毫米，非球面系數(shù)e2＝1.58；次反射鏡(2)R2面的頂點(diǎn)曲率半徑為-874.16毫米，非球面系數(shù)e2＝25.2；主反射鏡(1)與次反射鏡(2)之間間隔為-220.5毫米，材料為空氣；第一片校正透鏡(301)的R3面的曲率半徑為-150.00毫米，R4面的曲率半徑為237.75毫米，中心厚度為5.0毫米，材料為IR G 100紅外玻璃；次反射鏡(2)與第一片校正透鏡(301)之間間隔為242.0毫米，材料為空氣；第二片校正透鏡(302)的R5面的曲率半徑為444.20毫米，R6面的曲率半徑為-444.20毫米，中心厚度為14.0毫米，材料為硅；第一片校正透鏡(301)與第二片校正透鏡(302)之間間隔為1.6毫米，材料為空氣；第三片校正透鏡(303)的R7面的曲率半徑為186.64毫米，R8面的曲率半徑為-393.59毫米，中心厚度為7.0毫米，材料為硒化鋅；第二片校正透鏡(302)與第三片校正透鏡(303)之間間隔為0.3毫米，材料為空氣；濾光片(4)的R9和R10面都是平面，1～3微米波段濾光片厚度為2.50毫米，3～5微米波段濾光片厚度為2.44毫米，材料為硅；校正第三片透鏡(303)與濾光片(4)之間間隔為7.0毫米，材料為空氣。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙波段紅外望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng),工作波段為1～3微米和3～5微米。它由一個(gè)主反射鏡、一個(gè)次反射鏡、一個(gè)消色差校正透鏡組和兩個(gè)波段的濾光片組成。主反射鏡是凹雙曲面,次反射鏡是凸雙曲面,消色差校正透鏡組由三片球面透鏡組成。兩個(gè)波段均有良好的像質(zhì)。望遠(yuǎn)鏡通光口徑為Φ300毫米,相對(duì)孔徑為1∶1.5,視場(chǎng)為2°,后工作距大于60毫米。
文檔編號(hào)G02B23/02GK1178913SQ9710668
公開(kāi)日1998年4月15日 申請(qǐng)日期1997年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月29日
發(fā)明者潘兆鑫, 周起勃 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所