专利名称：双波段红外望远镜光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学元件、系统或仪器，特别是1～3微米和3～5微米双波段红外望远镜光学系统。
对于经典的卡塞格伦(Cassegrain)或里奇-克雷季昂(Ritchey-Chretien)双反射镜望远镜系统来说，当相对孔径增大，比如相对孔径大于1∶2时，或者视场增大，比如视场大于1.5°时，其像质都将迅速恶化。此外，当通光口径大于200毫米时，像质也会变坏。具体参见《红外光学系统设计》，赵秀丽编著，第259～295页，机械工业出版社1986年出版。
本发明的目的是提供一种在大孔径、大视场的情况下仍能得到良好像质的1～3微米和3～5微米双波段红外望远镜光学系统。
为叙述方便，先对本发明的
如下图1是本发明双波段红外望远镜光学系统的结构示意图。图中示出了主反射镜1、次反射镜2、消色差校正透镜组3和滤光片4。
图2是本发明消色差校正透镜组的示意图。图中示出了第一片校正透镜301、第二片校正透镜302、第三片校正透镜303和滤光片4。
本发明的目的是这样来达到的双波段红外望远镜光学系统由一个主反射镜1、一个次反射镜2、一个消色差校正透镜组3和两个波段的滤光片4组成。主反射镜是凹双曲面，中心开孔，次反射镜是凸双曲面。消色差校正透镜组用来校正光束经过主反射镜和次反射镜后的残留单色像差，同时担负一定的光焦度。消色差校正透镜组本身是消色差的。消色差校正透镜组由三片球面透镜组成，采用三种不同的材料，第一片校正透镜301为IR G 100红外玻璃，第二片校正透镜302为硅，第三片校正透镜303为硒化锌。第一片校正透镜301为负光焦度，第二片校正透镜302和第三片校正透镜303为正光焦度。两个波段的滤光片分别透过1～3微米和3～5微米的红外辐射，形状为扇形，安装在一个圆形的滤光片盘上，由电机驱动，交替进入光路中。两个波段的滤光片用同一种材料硅做基片，有一个厚度差，用来校正1～3微米和3～5微米两个波段像面的位移。两个滤光片的厚度差Δd由下式计算
Δd＝ΔL·n/(n-1)式中，ΔL为1～3微米和3～5微米两个波段最佳像面之间的距离，n为滤光片所用材料硅的折射率。
本发明有如下有益效果望远镜通光口径为Φ300毫米，相对孔径为1∶1.5，视场为2°，后工作距大于60毫米，像质接近衍射限。
本发明发明人推荐如表1所示的实施例。
表1元件名称 面 曲率半径 非球面 孔径 间隔或厚度材料序号(毫米) 系数 (毫米) (毫米)主反射镜1R1 -825.66e2＝1.58 300-220.5 空气次反射镜2R2 -874.16e2＝25.2 144242.0空气校正透镜301
51 5.0 IR G1001.6 空气校正透镜302
52 14.0 硅0.3 空气校正透镜303
52 7.0 硒化锌7.0 空气滤光片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为顶点曲率，即为顶点曲率半径R的倒数。
e为二次曲面的偏心率，e2即非球面系数。
权利要求
1.一种双波段红外望远镜光学系统，包括主反射镜、次反射镜，消色差校正透镜组和滤光片，其特征在于a)所说的光学系统按顺序由一个主反射镜(1)、一个次反射镜(2)、一个消色差校正透镜组(3)和两个波段的滤光片(4)组成；b)所说的主反射镜(1)是凹双曲面，中心开孔，所说的次反射镜(2)是凸双曲面；c)所说的消色差校正透镜组(3)由三片球面透镜组成，采用三种不同的材料，第一片校正透镜(301)为IR G 100红外玻璃，第二片校正透镜(302)为硅，第三片校正透镜(303)为硒化锌；第一片校正透镜(301)为负光焦度，第二片校正透镜(302)和第三片校正透镜(303)为正光焦度；d)所说的两个波段的滤光片(4)分别透过1～3微米和3～5微米的红外辐射，形状为扇形，安装在一个圆形的滤光片盘上，由电机驱动，交替进入光路中；e)所说的两个波段的滤光片(4)用同一种材料硅做基片，有一个厚度差，用来校正1～3微米和3～5微米两个波段像面的位移。
2.如权利要求1所述的双波段红外望远镜光学系统，其特征在于所说的主反射镜(1)R1面的顶点曲率半径为-825.66毫米，非球面系数e2＝1.58；次反射镜(2)R2面的顶点曲率半径为-874.16毫米，非球面系数e2＝25.2；主反射镜(1)与次反射镜(2)之间间隔为-220.5毫米，材料为空气；第一片校正透镜(301)的R3面的曲率半径为-150.00毫米，R4面的曲率半径为237.75毫米，中心厚度为5.0毫米，材料为IR G 100红外玻璃；次反射镜(2)与第一片校正透镜(301)之间间隔为242.0毫米，材料为空气；第二片校正透镜(302)的R5面的曲率半径为444.20毫米，R6面的曲率半径为-444.20毫米，中心厚度为14.0毫米，材料为硅；第一片校正透镜(301)与第二片校正透镜(302)之间间隔为1.6毫米，材料为空气；第三片校正透镜(303)的R7面的曲率半径为186.64毫米，R8面的曲率半径为-393.59毫米，中心厚度为7.0毫米，材料为硒化锌；第二片校正透镜(302)与第三片校正透镜(303)之间间隔为0.3毫米，材料为空气；滤光片(4)的R9和R10面都是平面，1～3微米波段滤光片厚度为2.50毫米，3～5微米波段滤光片厚度为2.44毫米，材料为硅；校正第三片透镜(303)与滤光片(4)之间间隔为7.0毫米，材料为空气。
全文摘要
本发明提供了一种双波段红外望远镜光学系统,工作波段为1～3微米和3～5微米。它由一个主反射镜、一个次反射镜、一个消色差校正透镜组和两个波段的滤光片组成。主反射镜是凹双曲面,次反射镜是凸双曲面,消色差校正透镜组由三片球面透镜组成。两个波段均有良好的像质。望远镜通光口径为Φ300毫米,相对孔径为1∶1.5,视场为2°,后工作距大于60毫米。
文档编号G02B23/02GK1178913SQ9710668
公开日1998年4月15日 申请日期1997年10月29日 优先权日1997年10月29日
发明者潘兆鑫, 周起勃 申请人:中国科学院上海技术物理研究所