系统由主镜(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；所述左部矩形通光孔(b3)设置在主镜(al)中部左下侧，所述左部孔径光阑(b6)位于左视场的大F数离轴三反光学系统的出射光瞳处；左视场的物体光线依次经主镜(al)反射、次镜(a2)反射后由左部矩形通光孔(b3)出射，出射光线再依次经左部折叠镜(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； 右视场的大F数离轴三反光学系统由主镜(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；所述右部矩形通光孔(c3)设置在主镜(al)中部右下侧，所述右部孔径光阑(c6)位于右视场的大F数离轴三反光学系统的出射光瞳处；右视场的物体光线依次经主镜(al)反射、次镜(a2)反射后由右部矩形通光孔(c3)出射，出射光线再依次经右部折叠镜(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； 中部视场的小F数同轴三反光学系统、左视场的大F数离轴三反光学系统和右视场的大F数离轴三反光学系统共用主镜(al)和次镜(a2)，所述主镜(al)和次镜(a2)与整个光学系统的光轴共轴。2.根据权利要求1所述的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，其特征在于，中部视场的小F数同轴三反光学系统、左视场的大F数离轴三反光学系统和右视场的大F数离轴三反光学系统均具有中间像面和实出瞳，中部视场的小F数同轴三反光学系统的中间像面位于主镜(al)上的中部矩形通光孔(a3)前端，左视场的大F数离轴三反光学系统的中间像面位于主镜(al)上的左部矩形通光孔(b3)前端，右视场的大F数离轴三反光学系统的中间像面位于主镜(al)上的右部矩形通光孔(c3)前端；中部视场的小F数同轴三反光学系统的实出瞳位于中部第二折叠镜(a6)上，左视场的大F数离轴三反光学系统的实出瞳即左部孔径光阑(b6)，右视场的大F数离轴三反光学系统的实出瞳即右部孔径光阑(c6)。3.根据权利要求1所述的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，其特征在于，左视场的大F数离轴三反光学系统和右视场的大F数离轴三反光学系统都采用孔径离轴且F数均小于中部视场的小F数同轴三反光学系统F数的一半；整个光学系统在X轴方向上的长度由中部视场的小F数同轴三反光学系统的入入射光瞳直径决定，在y轴方向上的长度为整个光学系统焦距的0.15?0.17倍，在z轴方向上的长度为整个光学系统焦距的0.22?.0.25 倍。4.根据权利要求1所述的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，其特征在于，所述主镜(al)为光焦度为正的凹面圆镜，所述次镜(a2)为光焦度为负的凸面倒圆角矩形镜，所述中部第一折叠镜(a4)、左部折叠镜(b4)和右部折叠镜(c4)均为平面矩形镜，所述中部第三镜(a5)、左部第三镜(b5)和右部第三镜(c5)均为光焦度为正的凹面长条镜，所述左部第三镜(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，所述中部第二折叠镜(a6)为平面圆镜，所述中部焦平面(a7)、左部焦平面(b7)、右部焦平面(c7)均条状平面。5.根据权利要求1所述的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，其特征在于，所述主镜(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)、左部折叠镜(b4)、左部第三镜(b5)、右部折叠镜(c4)、右部第三镜(c5)均采用碳化硅或微晶玻璃制成；所述中部焦平面(a7)、左部焦平面(b7)、右部焦平面(c7)均采用线阵CCD探测器、TDIC⑶探测器或面阵(XD探测器进行成像。6.根据权利要求1所述的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，其特征在于，所述主镜(al)的通光孔径为:中部视场Φ 1920mm，左部视场Φ858.5mm，右部视场Φ858.5mm;所述次镜(a2)的通光孔径为:中部视场422.7mm X 386.0mm，左部视场100.1mm X 82.4mm，右部视场 100.1mm X 82.4mm。7.根据权利要求1所述的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，其特征在于，中部视场的入射光线角为:1° X0.13°，左部视场的入射光线角为:1.5° X0.13°，右部视场的入射光线角为:1.5° X0.13°。8.根据权利要求1所述的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，其特征在于，所述中部第一折叠镜(a4)对光束的折转角度为:中部第一折叠镜(a4)镜面与Y轴成47.9° ;所述中部第二折叠镜(a6)对光束的折转角度为:中部第二折叠镜(a6)镜面与Y轴成93.7° ;所述左部折叠镜(b4)对光束的折转角度为:左部折叠镜(b4)镜面与Y轴成-46° ;所述右部折叠镜(c4)对光束的折转角度为:右部折叠镜(c4)镜面与Y轴成-52°。9.根据权利要求1所述的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，其特征在于，所述主镜(al)和次镜(a2)间隔-2317.7337mm;所述次镜(a2)和中部第一折叠镜(a4)间隔2798.9652mm ;所述次镜(a2)和左部折叠镜(b4)间隔3108.3803mm ;所述次镜(a2)和右部折叠镜(c4)间隔3108.3803mm;所述中部第一折叠镜(a4)和中部第三镜(a5)间隔-1346.4869mm ;所述左部折叠镜(b4)和左部第三镜(b5)间隔-918.8632mm ;所述右部折叠镜(c4)和右部第三镜(c5)间隔-918.8632mm;所述中部第三镜(a5)和中部第二折叠镜(a6)间隔1279.2931mm ;所述中部第二折叠镜(a6)和中部焦平面(a7)间隔-983.0988mm ；所述左部第三镜(b5)和左部孔径光阑(b6)间隔1191mm;所述左部孔径光阑(b6)和左部焦平面(b7)间隔811.7492mm ;所述右部第三镜(c5)和右部孔径光阑(c6)间隔1191mm ;所述右部孔径光阑(c6)和右部焦平面(c7)间隔811.7492mm。10.根据权利要求1所述的大视场同离轴一体三反式空间光学系统，其特征在于，所述主镜(al)的曲率半径为5777.6523mm，二次系数为-0.9464 ;所述次镜(a2)的曲率半径为1523.6782mm，二次系数为-2.2199 ;所述中部第三镜(a5)的曲率半径为2044.2771mm，二次系数为-0.4478，非球面系数为-1.6454X10 °2°;所述左部第三镜(b5)的曲率半径为.1866.1145mm，二次系数为-0.4543，非球面系数为-5.8102X10 所述右部第三镜(c5)的曲率半径1866.1145mm，二次系数为-0.4543，非球面系数为-5.8102X10 °2°。
【专利摘要】大视场同离轴一体三反式空间光学系统，涉及航天航空光学领域。本发明采用全反射式系统结构，将一个小F数同轴三反光学系统和两个大F数离轴三反光学系统相结合，主要包括主镜、次镜、三个三镜、四个折叠镜、三个像面和两个孔径光阑；小F数同轴三反光学系统光路通过两块折叠镜折转，在光路传播过程中分别位于次镜和三镜后方，两个大F数离轴三反光学系统光路均通过折叠镜折转，在光路传播过程中均位于次镜后方，小F数同轴三反光学系统孔径光阑位于主镜上，两个大F数离轴三反光学系统孔径光阑位于各自系统出瞳处。本发明成像视场可达4°～6°，成本低，装调简单，可在保证对中部视场高分辨率观测的同时实现大视场成像，传递函数和成像质量高。
【IPC分类】G02B7/182, G02B17/06
【公开号】CN105259647
【申请号】CN201510755016
【发明人】张星祥, 陈哲, 任建岳
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月9日