专利名称：超大视场偏轴全反射式光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及空间光学技术领域，具体涉及空间光学中的一种偏轴反射式空间对地 遥感相机的光学系统。
背景技术：
本发明是以多光谱列阵光电探测器作为成像接收器的超大视场、偏轴、全反射式、 多光谱成像空间相机光学系统，在航空及航天空间对地侦察、遥感、探测等领域获得高清晰 度照片，可广泛应用于众多成像遥感领域。目前采用的离轴三反射式光学系统的相机，视场容限有限，目前国内最大的离轴 三反射式光学系统视场为17°。另外现有的离轴反射式系统成像畸变过大，系统所成图像 变形严重，影响空间相机的使用范围。已有技术存在成像视场不够大的缺陷，目前国内专利 中显示的技术只能到20°。
发明内容
本发明为解决现有全反射式光学系统的成像视场角小且系统的成像畸变大的间 题，提供一种超大视场偏轴全反射式光学系统。超大视场偏轴全反射式光学系统，该光学系统包括第一反射镜、第二反射镜、孔径 光阑、第三反射镜、第四反射镜和探测器像面；所述目标经第一反射镜反射后入射至第二反 射镜，经过第二反射镜反射后入射至第三反射镜，经过第三反射镜(反射后入射至第四反 射镜，经第四反射镜反射后入射至探测器像面；所述孔径光阑位置与第二反射镜的位置重 合，所述第一反射镜和第三反射镜的光焦度为负的球面反射镜，第二反射镜和第四反射镜 的光焦度为正的球面反射镜；所述第一反射镜与第二反射镜的反射面相对排列，第二反射镜与第三反射镜的反 射面相对排列，第三反射镜与第四反射镜的反射面相对排列；第四反射镜与探测器像面相 对排列。本发明的工作原理本发明为使超大视场范围内的目标能清晰成像在探测器像面 上，采用了偏轴全反射式系统结构，采用四个反射镜，四个反射镜的光轴与系统光轴均不重 合，本光学系统按xyz右手空间坐标系有序排列，Z轴方向定为光轴方向，X轴垂直于yz平 面，yz坐标平面为光学系统的子午面，每经过一个反射镜系统光轴发生一次偏折，反射镜及 光阑的排列顺序为第一反射镜，第二反射镜，孔径光阑与第二反射镜重合，第三反射镜，第 四反射镜和探测器像面。本发明通过合理分配四个反射镜的光焦度，采用负-正-负-正的光焦度分配方 案，同时四个反射镜及探测器的像面均采用偏轴布置，系统优化自由度包括5个偏轴角、3 个反射镜间隔、4个曲率半径，共11个。偏轴角的放开对于系统轴外像差的平衡贡献非常 大。系统的偏轴角布置如表1。表 权利要求
1.超大视场偏轴全反射式光学系统，该光学系统包括第一反射镜(1)、第二反射镜 O)、孔径光阑(3)、第三反射镜G)、第四反射镜( 和探测器像面(6)；所述目标经第一 反射镜(1)反射后入射至第二反射镜O)，经过第二反射镜(2)反射后入射至第三反射镜，经过第三反射镜(4)反射后入射至第四反射镜(5)，经第四反射镜(5)反射后入射至探 测器像面(6)；其特征是，所述孔径光阑(3)的位置与第二反射镜⑵的位置重合，所述第 一反射镜(1)和第三反射镜的光焦度为负的球面反射镜，第二反射镜(2)和第四反射 镜(5)的光焦度为正的球面反射镜；所述第一反射镜(1)与第二反射镜O)的反射面相对排列，第二反射镜O)与第三反 射镜(4)的反射面相对排列，第三反射镜(4)与第四反射镜(5)的反射面相对排列；第四反 射镜(5)与探测器像面(6)相对排列。
2.根据权利要求1所述的超大视场偏轴全反射式光学系统，其特征在于，所述第一反 射镜(1)和第二反射镜O)的中心距离、第二反射镜(2)和第三反射镜(4)的中心距离、第 三反射镜⑷和第四反射镜(5)的中心距离的比例为1 1 1.4。
3.根据权利要求1所述的超大视场偏轴全反射式光学系统，其特征在于，所述第一反 射镜(1)、第二反射镜O)、第三反射镜(4)和第四反射镜(5)为偏轴球面反射镜。
4.根据权利要求1所述的超大视场偏轴全反射式光学系统，其特征在于，所述第一反 射镜(1)、第二反射镜O)、第三反射镜(4)和第四反射镜(5)的材质采用碳化硅或微晶材 料。
全文摘要
超大视场偏轴全反射式光学系统，涉及空间光学技术领域，它解决现有全反射式光学系统的成像视场角小且系统的成像畸变低的问题，本发明装置为所述孔径光阑与第二反射镜重合，所述第一反射镜和第三反射镜的光焦度为负的球面反射镜，第二反射镜和第四反射镜的光焦度为正的球面反射镜；所述第一反射镜与第二反射镜的反射面相对排列，第二反射镜与第三反射镜的反射面相对排列，第三反射镜与第四反射镜的反射面相对排列；第四反射镜与探测器的像面相对排列。采用本发明所述光学系统的相机，视场超大、畸变小、无遮拦、杂光系数小、传递函数高，同时它还可以实现多光谱成像。本发明装置应用在航空、航天光电成像领域。
文档编号G02B17/06GK102087407SQ201010613570
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者张新, 王灵杰 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所