大视场同离轴一体三反式空间光学系统的制作方法_3

文档序号:9505518阅读:来源:国知局
部折叠镜b4、右部折叠镜c4都可以采用碳化硅或微晶玻璃等材料制成。
[0045]本实施方式中,中部焦平面a7、左部焦平面b7、右部焦平面c7都可以采用线阵(XD探测器、TDIC⑶探测器或面阵(XD探测器进行成像。
[0046]本发明的大视场同离轴一体三反式空间光学系统在X轴方向上的长度由小F数同轴三反光学系统的入瞳直径决定,在y轴方向上的长度约为整个光学系统焦距的0.15?
0.17倍,在z轴方向上的长度约为整个光学系统焦距的0.22?0.25倍。
[0047]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a2,三个系统均具有中间像面和可用的实出瞳。中间像面均位于各自系统中主镜al上的矩形通光孔前端,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,左视场和右视场的大F数离轴三反光学系统的实出瞳即左部孔径光阑b6和右部孔径光阑c60
[0048]本发明中,可以在中间像面和实出瞳处分别设置视场光阑和里奥光阑,同时还可以设置外遮光罩、次镜遮光罩、主镜中心孔遮光罩,并合理加装挡光板、环,可以很好地抑制杂光。
[0049]本发明的光学系统为全反射式系统,通过共用主次镜、少量的视场偏置、足够的孔径离轴和通过合理设定镜面通光孔径、视场入射光线角以及折叠镜对光束的折转角度,使除次镜外各元件对视场内光线没有遮挡,确保各系统的成像互不影响,在系统体积基本不变的条件下,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。通常小F数同轴三反光学系统的视场约为1°?1.5°,在结合了两个大F数离轴三反光学系统后,视场可达到4°?6°。小F数同轴三反光学系统针对中部带状视场利用主镜al、次镜a2、中部第三镜a5的参数进行像差校正;对中部视场以外的带状视场,轴外像差较大,两个大F数离轴三反光学系统,利用主镜al、次镜a2及左部第三镜b5、右部第三镜c5的参数和左部第三镜b5、右部第三镜c5的倾斜量与离轴量对像差进行校正,此外通光孔径的离轴和较大的F数也有利于轴外像差的校正,两个大F数离轴三反光学系统除左部折叠镜b4和右部折叠镜c4的角度略有不同所产生的影响外,相对yoz平面基本对称,左部第三镜b5和右部第三镜c5的形状和尺寸也相对于yoz平面成镜像关系。本发明中的二次成像的小F数同轴三反光学系统具有较长的次三镜距离和后工作距,方便光束的折叠和结构的合理安排。
[0050]本实施方式中,主镜al的通光孔径为:中部视场Φ 1920mm ;左部视场约Φ858.5mm,孔径X偏心21.3mm,孔径Y偏心594.7mm ;右部视场约Φ858.5mm,孔径X偏心-21.3mm,孔径 Y 偏心 594.7mm。
[0051]本实施方式中,次镜a2的通光孔径为:中部视场422.7mmX 386.0mm,孔径Y偏心25.7mm;左部视场100.lmmX82.4mm,孔径X偏心52.1_,孔径Y偏心99.3mm;右部视场100.1mmX 82.4mm,孔径 X 偏心-52.1_,孔径 Y 偏心 99.3_。
[0052]本实施方式中,中部视场入射光线角为:1° X0.13°,视场Y方向偏置0.61° ;左部视场入射光线角为:1.5° X0.13°,视场X方向偏置1.25°,视场Y方向偏置-0.45° ;右部视场入射光线角为:1.5° X0.13。,视场X方向偏置-1.25°,视场Y方向偏置-0.45。。
[0053]本实施方式中,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° ;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° ;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° ;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°。
[0054]本实施方式中,主镜al的曲率半径为5777.6523mm,二次系数为-0.9464 ;次镜a2的曲率半径为1523.6782mm,二次系数为-2.2199。
[0055]本实施方式中,主镜al和次镜a2间隔-2317.7337mm ;次镜a2和中部第一折叠镜a4间隔2798.9652mm ;次镜a2和左部折叠镜b4间隔3108.3803mm ;次镜a2和右部折叠镜c4间隔3108.3803mm ;中部第一折叠镜a4和中部第三镜a5间隔-1346.4869mm ;左部折叠镜b4和左部第三镜b5间隔-918.8632mm ;右部折叠镜c4和右部第三镜c5间隔-918.8632mm ;中部第三镜a5和中部第二折叠镜a6间隔1279.2931mm ;中部第二折叠镜a6和中部焦平面a7间隔-983.0988mm ;左部第三镜b5和左部孔径光阑b6间隔1191mm ;左部孔径光阑b6和左部焦平面b7间隔811.7492mm ;右部第三镜c5和右部孔径光阑c6间隔1191mm ;右部孔径光阑c6和右部焦平面c7间隔811.7492mm。
[0056]本实施方式中,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 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 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-5.8102X 10 0200
[0057]本实施方式中,左部第三镜b5与经过左部折叠镜b4折转后的光线光轴(设经过左部折叠镜b4折转后的光轴为Z '轴,则局部空间坐标系为X ' ,?' ,1')存在较小的倾斜量和离轴量,离轴量为:沿局部X '轴离轴量为11.69mm,沿局部Y ’轴离轴量为-8.11mm;倾斜量为:绕局部X '轴的倾斜量为-64.15 ",绕局部Y '轴的倾斜量为-67.71"。
[0058]本实施方式中,右部第三镜c5与经过右部折叠镜c4折转后的光线光轴(设经过右部折叠镜c4折转后的光轴为Z '丨轴,则局部空间坐标系为X ' ’ Λ' 11 )存在较小的倾斜量和离轴量,离轴量为:沿局部X ''轴离轴量为-n.69mm,沿局部γ ' ’轴离轴量为-8.11mm;倾斜量为:绕局部X ' ’轴的倾斜量为-64.15",绕局部Y' ’轴的倾斜量为67.71"。
【主权项】
1.大视场同离轴一体三反式空间光学系统,其特征在于,整个光学系统按照光路设计的右手空间坐标系有序排列,Z轴方向为整个光学系统的光轴方向,yoz平面为整个光学系统的子午面,XOZ平面为整个光学系统的弧矢面,yoz平面和XOZ平面相互垂直,且yoz平面和xoz平面都垂直于z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,入射光线在xoz平面内投影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; 整个光学系统包括中部视场的小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; 中部视场的小F数同轴三反光学系统由主镜(al)、次镜(a2)、中部孔径光阑、中部矩形通光孔(a3)、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;所述中部矩形通光孔(a3)设置在主镜(al)中部上侧,所述中部孔径光阑位于主镜(al)上,所述中部第三镜(a5)与经中部第一折叠镜(a4)折转后的光线光轴同轴,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)的镜面中心都在yoz平面上;中部视场的物体光线依次经主镜(al)反射、次镜(a2)反射后由中部矩形通光孔(a3)出射,出射光线再依次经中部第一折叠镜(a4)折转、中部第三镜(a5)、中部第二折叠镜(a6)折转后成像在中部焦平面(a7)上; 左视场的大F数离轴三反光学
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