取值为13，则焦距为130m。当F #为13时，10m 口径二元光学薄膜透镜的二次相位系数为-2.618X106、四次相位系数为6544.846、六次相位系数为-32.704、八次相位系数为0.193ο
[0027]图5所示为二元光学薄膜透镜表面环带周期数(线宽的倒数)沿径向的分布曲线。二元光学薄膜透镜分布在距主镜中心2.5m?5m的环带之间，与图3所示的情况一样，径向距离越大线宽越小，16 μ m的最小线宽出现在距中心5m处的最外面的一个环带。
[0028]图6所示为位于二元光学薄膜主镜1后129.5m处的窄带滤光片2的结构图。窄带滤光片2的中心部分为直径为19.2308mm的圆形不透光区域，圆形透光区域的内直径为19.2308mm、外直径为38.4615mm，厚度为5mm，透光区域的中心波长为600nm、透光波段带宽为 0.lnm0
[0029]本发明中所述像面3位于窄带滤光片2后0.495m处，像面为直径为42mm的圆形区域，面阵CCD的感光面应覆盖整个像面区域。
[0030]图7所示为10m 口径二元光学薄膜主镜成像系统的MTF曲线。该系统的MTF截止频率很高，为340线对/mm。但由于二元光学薄膜主镜1的中间部分存在较大空隙，MTF的中频部分损失较大。
[0031]美国著名的哈勃望远镜(HST，Hubble Space Telescope)于1990年发射，主镜口径2.4m，它的发射为天文学家解决了许多核心问题，让人类对天文物理有了更深刻的认识。为了获得更高的分辨率，美国开展了 6.5m 口径的詹姆斯.韦伯太空望远镜(JWST，JamesWebb Space Telescope)的研制工作，JWST将取代HST成为美国第二代太空望远镜，JWST代表了当今大型空间望远镜的最高制造水平。JWST的质量为6.2吨，约为HST(11吨)的一半。主反射镜由铍制成，口径达到6.5米，面积为哈勃太空望远镜的5倍以上。但由于JWST采用的空间分块可展开技术需要主镜轻量化、严格的镜片面形控制、精确的展开机构和波前传感与控制机构，目前这些关键技术仍未完全实现。
[0032]本发明提出的10m 口径二元光学薄膜主镜成像系统的重量非常轻；可由多个圆形小口径二元光学薄膜透镜排列成2圈组成，降低了大口径二元光学主镜的加工难度。将本发明的光学系统用作太空望远镜时，二元光学薄膜主镜可以在卫星发射过程中保持折叠状态，发射到轨道后再展开成平面，对运载火箭的口径要求低。本系统的优点是可避免JWST的技术局限，且可实现比JWST更大的通光口径，进而有望成为取代HST和JWST的第三代太空望远镜。
【主权项】
1.一种大口径二元光学薄膜主镜成像系统，其特征在于所述大口径二元光学薄膜主镜成像系统由二元光学薄膜主镜、窄带滤光片和像面构成，光辐射由二元光学薄膜主镜收集并会聚到窄带滤光片表面，窄带滤光片的中心不透光区域遮挡主镜中心空洞部分的直接透射光，透光区域对主镜收集的全部光线进行窄带滤光，滤光后的光线照射到像面上被C⑶接收形成电子图像数据。2.根据权利要求1所述的大口径二元光学薄膜主镜成像系统，其特征在于所述大口径二元光学薄膜主镜成像系统的口径为10m，焦距为130m，全视场在水平方向为7.2”，工作波段长为600nm，成像系统的总长为130mo3.根据权利要求1所述的大口径二元光学薄膜主镜成像系统，其特征在于所述二元光学薄膜主镜由36个圆形孔径薄膜二元光学透镜排列成2圈组成，内圈二元光学透镜的口径为lm，外圈二元光学透镜的口径为1.5m，主镜空隙区域的口径为5m，外圈二元光学透镜组的外切圆的直径为10m。4.根据权利要求1所述的大口径二元光学薄膜主镜成像系统，其特征在于所述二元光学薄膜主镜的二次相位系数为-2.618X 106、四次相位系数为6544.846、六次相位系数为-32.704、八次相位系数为0.193，最小线宽为16 μ m。5.根据权利要求1所述的大口径二元光学薄膜主镜成像系统，其特征在于所述窄带滤光片的中心部分为直径为19.2308mm的圆形不透光区域，圆形透光区域的内直径为19.2308mm、外直径为38.4615mm，厚度为5mm，透光区域的中心波长为600nm、透光波段带宽为 0.lnm06.根据权利要求1所述的大口径二元光学薄膜主镜成像系统，其特征在于所述窄带滤光片位于二元光学薄膜主镜后129.5m处。7.根据权利要求1所述的大口径二元光学薄膜主镜成像系统，其特征在于所述像面为直径为42mm的圆形区域。8.根据权利要求1所述的大口径二元光学薄膜主镜成像系统，其特征在于所述像面位于窄带滤光片后0.495m处。9.根据权利要求1所述的大口径二元光学薄膜主镜成像系统，其特征在于所述CCD的感光面覆盖整个像面。10.权利要求1-9任一权利要求所述大口径二元光学薄膜主镜成像系统在太空望远镜中的应用。
【专利摘要】一种大口径二元光学薄膜主镜成像系统，属于遥感光学系统设计与像质分析技术领域。所述大口径二元光学薄膜主镜成像系统由二元光学薄膜主镜、窄带滤光片和像面构成，光辐射由二元光学薄膜主镜收集并会聚到窄带滤光片表面，窄带滤光片的中心不透光区域遮挡主镜中心空洞部分的直接透射光，透光区域对主镜收集的全部光线进行窄带滤光，滤光后的光线照射到像面上被CCD接收形成电子图像数据。本发明的光学系统可用作太空望远镜以获得高分辨率的遥感图像。本发明的二元光学主镜可采用薄膜材料加工，重量非常轻；二元光学薄膜主镜可以在卫星发射过程中保持折叠状态，发射到轨道后再展开成平面，对运载火箭的口径要求低。
【IPC分类】G02B7/02, G02B7/00
【公开号】CN105353491
【申请号】CN201510960774
【发明人】任智斌, 胡佳盛, 智喜洋, 岳帅, 李明亮, 曲荣召, 郑烁
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月18日