同离轴一体三反式空间光学系统的三维结构示意图。
[0030]图12为本发明的大视场同离轴一体三反式空间光学系统的三维结构示意图。
[0031]图中:al、主镜，a2、次镜，a3、中部矩形通光孔，a4、中部第一折叠镜，a5、中部第三镜，a6、中部第二折叠镜，a7、中部焦平面，b3、左部矩形通光孔，b4、左部折叠镜，b5、左部第三镜，b6、左部孔径光阑，b7、左部焦平面，c3、右部矩形通光孔，c4、右部折叠镜，c5、右部第三镜，c6、右部孔径光阑，c7、右部焦平面。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0033]如图10、图11和图12所示，本发明的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，结合了一个小F数同轴三反光学系统和两个大F数离轴三反光学系统，小F数同轴三反光学系统位于整个光学系统的中部视场，两个大F数离轴三反光学系统分别位于整个光学系统的左视场和右视场。中部视场通过小F数同轴三反光学系统实现高分辨率成像或近红外成像，左视场和右视场分别通过大F数离轴三反光学系统实现大视场成像，通过上述小F数同轴三反光学系统和两个大F数离轴三反光学系统的结合增加了整个光学系统视场。
[0034]本发明的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，按照光路设计的右手空间坐标系(x，y，z)有序排列，z轴方向为本发明的整个光学系统的光轴方向，yoz平面为本发明的整个光学系统的子午面，xoz平面为本发明的整个光学系统的弧矢面，yoz平面和xoz平面相互垂直，且都垂直于z轴(光轴)。中部视场外，入射光线在xoz平面内投影斜率为正的视场为左视场，斜率为负的视场为右视场，左视场和右视场相对于yoz平面对称。
[0035]如图1、图2和图3所示，中部视场的小F数同轴三反光学系统主要由主镜al、次镜a2、中部矩形通光孔a3、中部孔径光阑、中部第一折叠镜a4、中部第三镜a5、中部第二折叠镜a6和中部焦平面a7组成，中部矩形通光孔a3设置在主镜al中部上侧，中部孔径光阑位于主镜al上。中部视场的小F数同轴三反光学系统在光的传播方向上，依次排列主镜al、次镜a2、中部第一折叠镜a4、中部第三镜a5、中部第二折叠镜a6和中部焦平面a7。主镜al和次镜a2与本发明的整个光学系统的光轴共轴，中部第三镜a5与经过中部第一折叠镜a4折转后的光线光轴同轴。小F数同轴三反光学系统各镜面的中心都在yoz平面上(X坐标均为零)。主镜al和次镜a2的反射面相对放置，次镜a2和中部第一折叠镜a4的反射面相对放置，中部第一折叠镜a4和中部第三镜a5的反射面相对放置，中部第一折叠镜a4镜面与z轴成约45°夹角，中部第三镜a5的光轴与y轴几乎平行，中部第三镜a5和中部第二折叠镜a6的反射面相对放置，中部第二折叠镜a6和中部焦平面a7相对放置。
[0036]光路走向为:中部视场的物体光线依次经过主镜al反射、次镜a2反射后由主镜al上的中部矩形通光孔a3出射，出射光线再依次经过中部第一折叠镜a4折转、中部第三镜a5、中部第二折叠镜a6折转作用后成像在中部焦平面a7上。
[0037]如图4、图5和图6所示，左视场的大F数离轴三反光学系统主要由主镜al、次镜a2、左部矩形通光孔b3、左部折叠镜b4、左部第三镜b5、左部孔径光阑b6和左部焦平面b7组成，左部矩形通光孔b3设置在主镜al中部左下侧(X坐标为正)。大F数离轴三反光学系统在光的传播方向上，依次排列主镜al、次镜a2、左部折叠镜b4、左部第三镜b5、左部孔径光阑b6和左部焦平面b7。主镜al和次镜a2与本发明的整个光学系统的光轴共轴。左部孔径光阑b6位于左视场的大F数离轴三反光学系统的出瞳处。左部第三镜b5与经过左部折叠镜b4折转后的光线光轴存在较小的倾斜量和离轴量。左部折叠镜b4和左部第三镜b5位于yoz平面右侧(X坐标为正)，左部焦平面b7位于yoz平面左侧(x坐标为负)。主镜al和次镜a2的反射面相对放置，次镜a2和左部折叠镜b4的反射面相对放置，左部折叠镜b4和左部第三镜b5的反射面相对放置，左部折叠镜b4镜面与z轴成约-45°夹角。左部第三镜b5的光轴与y轴几乎平行，左部第三镜b5和左部焦平面b7相对放置。
[0038]光路走向为:左视场的物体光线依次经过主镜al反射、次镜a2反射后由主镜al上的左部矩形通光孔b3出射，出射光线再依次经过左部折叠镜b4折转、左部第三镜b5、左部孔径光阑b6后成像在左部焦平面b7上。
[0039]如图7、图8和图9所示，右视场的大F数离轴三反光学系统主要由主镜al、次镜a2、右部矩形通光孔c3、右部折叠镜c4、右部第三镜c5、右部孔径光阑c6和右部焦平面c7组成，右部矩形通光孔c3设置在主镜al中部右下侧(X坐标为负)。右视场的大F数离轴三反光学系统在光的传播方向上，依次排列主镜al、次镜a2、右部折叠镜c4、右部第三镜c5、右部孔径光阑c6和右部焦平面c7。主镜al和次镜a2与本发明的整个光学系统的光轴共轴。右部孔径光阑c6位于右视场的大F数离轴三反光学系统的出瞳处。右部第三镜c5与经过右部折叠镜c4折转后的光线光轴存在较小的倾斜量和离轴量。右部折叠镜c4和右部第三镜c5位于yoz平面左侧(X坐标为负)，右部焦平面c7位于yoz平面右侧(x坐标为正)。主镜al和次镜a2的反射面相对放置，次镜a2和右部折叠镜c4的反射面相对放置，右部折叠镜c4和右部第三镜c5的反射面相对放置，右部折叠镜c4镜面与z轴成约-45°夹角，但角度与左部折叠镜b4略有不同，以便将左部孔径光阑b6和右部孔径光阑c6在空间上分开。右部第三镜c5的光轴与y轴几乎平行，右部第三镜c5和右部焦平面c7相对放置。
[0040]光路走向为:右视场的物体光线依次经过主镜al反射、次镜a2反射后由主镜al上的右部矩形通光孔c3出射，出射光线再依次经过右部折叠镜c4折转、右部第三镜c5、右部孔径光阑c6后成像在右部焦平面c7上。
[0041]本发明采用全反射式光学系统结构，其中的中部视场的小F数同轴三反光学系统和左、右视场的大F数离轴三反光学系统共用主镜al和次镜a2，远方不同视场范围内(中部视场、左视场、右视场)的物体光线经过共用的主镜al和次镜a2，再经过不同三反系统的折叠镜和第三镜成像在像面处。为了避免遮拦，两个大F数离轴三反光学系统采用孔径离轴且F数小于小F数同轴三反光学系统的一半，两个大F数离轴三反光学系统的实际通光孔径只占主镜al的一部分，位于主镜al上部(y轴正向)，两个大F数离轴三反光学系统的实际通光孔径也只占次镜a2的一部分，位于次镜a2上部(y轴正向)。
[0042]如图10、图11和图12所示，本发明中，次镜a2和主镜al在yoz平面内沿光轴从左到右排列，主镜al右方由下至上依次排列有:中部第三镜a5、左焦平面b7、右焦平面c7、中部焦平面a7、左折叠镜b4、右折叠镜c4、中部第二折叠镜a6、中部第一折叠镜a4、左部第三镜b5、右部第三镜c5。
[0043]本实施方式中，主镜al是一个光焦度为正的凹面圆镜。次镜a2虽然是一个光焦度为负的凸面倒圆角矩形镜，但尺寸较小，基本上是本发明的整个光学系统入瞳尺寸的0.21倍，方便进行加工和检测。中部第一折叠镜a4、左部折叠镜b4、右部折叠镜c4都是平面矩形镜。中部第三镜a5、左部第三镜b5和右部第三镜c5都是光焦度为正的凹面长条镜，由于左视场和右视场之间的对称性，左部第三镜b5和右部第三镜c5的参数相同且镜面相对于yoz平面成镜像关系(孔径形状和尺寸都是对于yoz平面成镜像关系)，方便进行加工和检测。中部第二折叠镜a6为平面圆镜。中部焦平面a7、左部焦平面b7、右部焦平面c7都是条状平面，也适于成像探测器的固定、拼接和检测。
[0044]本实施方式中，主镜al、次镜a2、中部第三镜a5、左部第三镜b5和右部第三镜c5、中部第一折叠镜a4、中部第二折叠镜a6、左