一種離軸三反射鏡前置光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種用于光譜成像儀的反射式前置光學(xué)系統(tǒng)，特別設(shè)及一種僅主 鏡為非球面的離軸=反射鏡前置光學(xué)系統(tǒng)，屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 光譜成像儀能夠同時獲取目標的空間和光譜信息，是一種"圖譜合一"的光學(xué)成像 儀器，在航空航天遙感、軍事偵察W及農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等方面具有廣泛的應(yīng)用。典型的光譜 成像儀由前置光學(xué)系統(tǒng)、分光成像系統(tǒng)和探測器=部分構(gòu)成。前置光學(xué)系統(tǒng)用于將目標場 景成像到分光成像系統(tǒng)的入射狹縫處，其性能直接影響光譜成像儀的主要技術(shù)指標。
[0003] 隨著成像技術(shù)的進一步發(fā)展，光譜成像儀正向更高分辨率、更寬視場等方向快速 發(fā)展，對前置光學(xué)系統(tǒng)提出了更高的要求。
[0004] 為了滿足高分辨率、寬視場、無相鄰像元間光譜混迭的要求，光譜成像儀的前置光 學(xué)系統(tǒng)通常采用反射式結(jié)構(gòu)。與透射式和折反式系統(tǒng)相比，反射式光學(xué)系統(tǒng)僅采用反射光 學(xué)元件，系統(tǒng)無色差，具有工作波段寬、無色差、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。
[0005] 與二反射鏡光學(xué)系統(tǒng)相比，=反射鏡光學(xué)系統(tǒng)增加了一片反射鏡，共有八個一階 參數(shù)，即個頂點曲率半徑、=個二次非球面系數(shù)和二個反射鏡間距，因此在像差校正方 面具有更大的優(yōu)勢。通常同軸的=反系統(tǒng)只適用于小視場，且存在中屯、遮攔，因此在光譜成 像儀中多采用離軸=反光學(xué)系統(tǒng)，即消像散離軸=反系統(tǒng)(TMA)。然而運類系統(tǒng)中一般采用 =片非球面反射鏡，加工難度和成本高，且不易于裝調(diào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型的發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，制造難 度和制造成本低，易于裝調(diào)的用于光譜成像儀的離軸=反射鏡前置光學(xué)系統(tǒng)。
[0007] 為達到上述實用新型目的，本實用新型的技術(shù)方案是提供一種離軸=反射鏡前置 光學(xué)系統(tǒng)，從物方到像方依次包括主鏡、次鏡和=鏡;按入射光方向，光線經(jīng)主鏡反射后形 成會聚光束入射至次鏡，再經(jīng)次鏡反射后入射到=鏡，=鏡將光束會聚成像;所述的主鏡為 非球面凹面反射鏡，它的曲率半徑為147.59~149.59mm，二次曲線系數(shù)為-1.52~-1.53;所 述的次鏡為凸球面反射鏡，它的曲率半徑為41.6~42.6mm;所述的=鏡為凹球面反射鏡，它 的曲率半徑為56.4~56.7mm。
[000引本實用新型所述的一種離軸S反射鏡前置光學(xué)系統(tǒng)，其工作波段為0.4~1.05um， F數(shù)為3.36，焦距為83.6mm，視場角為±5.5°。
[0009] 本實用新型所提供的一種離軸=反射鏡前置光學(xué)系統(tǒng)，可在=鏡和像面之間設(shè)置 平面反射鏡。
[0010] 本實用新型依據(jù)的原理是:反射系統(tǒng)只有五種單色像差，再加上需要滿足光焦度 要求，因此，=反系統(tǒng)在理論上只需要六個一階參數(shù)即可滿足像差校正和光焦度的要求。本 實用新型技術(shù)方案中，將運六個一階參數(shù)中包含=個頂點曲率半徑、兩個反射鏡間隔和一 個二次非球面系統(tǒng)，因此，該系統(tǒng)僅需采用一片非球面反射鏡和兩片球面反射鏡，從而解決 了傳統(tǒng)TM系統(tǒng)加工和裝調(diào)困難的問題，大大降低了系統(tǒng)的制造難度和研制成本。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的光學(xué)系統(tǒng)采用離軸=反結(jié)構(gòu)，所用光學(xué)元件 中僅主鏡是非球面元件，次鏡和S鏡均為球面，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造難度和制造成本低，易 于裝調(diào)等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實用新型實施例1提供的一種用于光譜成像儀的反射式前置光學(xué)系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2為本實用新型實施例1提供的一種用于光譜成像儀的反射式前置光學(xué)系統(tǒng)的 星點圖；
[0014] 圖3為本實用新型實施例1提供的一種用于光譜成像儀的反射式前置光學(xué)系統(tǒng)的 調(diào)制傳遞函數(shù)曲線圖；
[0015] 圖4為本實用新型實施例2提供的另一種用于光譜成像儀的反射式前置光學(xué)系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖中，1、主鏡;2、次鏡;3、S鏡;4、像面;5、平面反射鏡。
【具體實施方式】
[0017] W下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型技術(shù)方案作進一步的詳細說明。
[001引實施例1
[0019] 本實施例提供的反射式前置光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參見附圖1，從物方到像方依次為主 鏡1、次鏡巧日立鏡3,4為像面。其中：主鏡1為非球面凹面反射鏡，其曲率半徑為148.59mm，二 次曲線系數(shù)為-1.528，口徑為35.9mm;次鏡2為凸球面反射鏡，其曲率半徑為41.69mm，口徑 為4.3111111;;鏡3為凹球面反射鏡，其曲率半徑為56.49111111，口徑為16.6111111。
[0020] 該光學(xué)系統(tǒng)的工作波段為0.4~1.05um，F(xiàn)/#為3.36，焦距為83.6mm，視場角為± 5.5%具體設(shè)計參數(shù)如表1。 r 00211 親1弁堂態(tài)錯％ A宏:獄親 L 」 --tx 丄下？ UH '1工y心 I 凹 N .J
UH '1工？ IHJ 門巧 y心嚇口 7P凹 IftL O |/同'。， 傾角為鏡片中屯、與坐標軸之間的偏移量和傾斜角。
[0023] 參見附圖2,它為本實施例提供的光學(xué)系統(tǒng)的星點圖，由圖2可見，該光學(xué)系統(tǒng)在0 視場的星點幾何尺寸約為17. Ium,在0.7視場的星點幾何尺寸約為16.8um，在1視場范圍內(nèi) 的星點幾何尺寸約為23.7皿。
[0024] 參見附圖3,它為本實施例提供的光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線，其具體傳遞函數(shù) 值如表2所示。
[0025] 表2:調(diào)制傳遞函數(shù)值
[0026] 。
[0027] 實施例2
[0028] 參見附圖4,它為本實施例提供的一種用于光譜成像儀的反射式前置光學(xué)系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖。從物方到像方依次為主鏡1、次鏡2和=鏡3,4為像面，在=鏡3和像面4之間設(shè) 置轉(zhuǎn)折平面反射鏡5,轉(zhuǎn)折成像光路，能便于機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和探測器的安裝。在本實施例 中，主鏡1為非球面凹面反射鏡，其曲率半徑為147.91mm，二次曲線系數(shù)為-1.525, 口徑為 36. Imm;次鏡2為凸球面反射鏡，其曲率半徑為42.39mm，口徑為4.5mm 鏡3為凹球面反射 鏡，其曲率半徑為56.61mm，口徑為16.7mm。
【主權(quán)項】
1. 一種離軸三反射鏡前置光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:從物方到像方依次包括主鏡、次鏡和 三鏡;按入射光方向，光線經(jīng)主鏡反射后形成會聚光束入射至次鏡，再經(jīng)次鏡反射后入射到 三鏡，三鏡將光束會聚成像;所述的主鏡為非球面凹面反射鏡，它的曲率半徑為147.59~ 149.59mm，二次曲線系數(shù)為-1.52~-1.53;所述的次鏡為凸球面反射鏡，它的曲率半徑為 41.6~42.6mm;所述的三鏡為凹球面反射鏡，它的曲率半徑為56.4~56.7mm。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離軸三反射鏡前置光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述光學(xué)系統(tǒng) 的工作波段為〇. 4~1.05um，F(xiàn)數(shù)為3.36，焦距為83.6mm，視場角為±5.5°。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離軸三反射鏡前置光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:在三鏡和像面 之間設(shè)置平面反射鏡。
【專利摘要】本實用新型公開了一種離軸三反射鏡前置光學(xué)系統(tǒng)，是適用于光譜成像儀的反射式前置光學(xué)系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)為：按入射光方向，光線經(jīng)主鏡反射后形成會聚光束入射至次鏡，再經(jīng)次鏡反射后入射到三鏡，三鏡將光束會聚成像；主鏡為非球面凹面反射鏡，它的曲率半徑為147.59～149.59mm，二次曲線系數(shù)為-1.52～-1.53；次鏡為凸球面反射鏡，它的曲率半徑為41.6～42.6mm；三鏡為凹球面反射鏡，它的曲率半徑為56.4～56.7mm。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造難度和制造成本低，易于裝調(diào)等優(yōu)點。
【IPC分類】G02B17/06
【公開號】CN205318011
【申請?zhí)枴緾N201620014970
【發(fā)明人】陳新華, 韓琳, 沈為民
【申請人】蘇州大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月8日