[发明专利]平像场离轴三反射镜无焦光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件、系统，具体是指离轴宽视场平像场三反射镜无焦光学系统，它可作为望远光学系统，应用于空间遥感系统。

背景技术

宽视场无焦望远光学系统，特别是反射式系统，在空间遥感系统中应用非常广泛。美国专利US 3674334介绍了一个OFFNER三反射镜无焦望远系统，但其做不到较宽的二维视场。美国专利US 4804258介绍了一个光焦分配为正-负-正-正的四反射镜无焦望远系统，比上一个专利的视场要大，但无论从设计还是从之后的加工、检测与装校来说，都比三反射镜系统复杂且难度大。美国专利US 5173801介绍了一个宽视场无焦三反射镜系统，但其在大口径情况下，视场会迅速减小，且系统倍率不能做到很小。这类三反射镜无焦系统不是平像场系统。当三个反射镜的曲率满足一定关系时，系统可以做到平像场，在大口径情况下，可以做到宽二维视场、无中心遮拦、低系统倍率。该系统出瞳处加上成像镜头，可以实现大通光口径大视场成像，其视场是无焦望远系统的视场除以无焦望远系统的倍率。

发明内容

对已有研究内容的深入研究，本发明的目的是设计一个离轴平像场三反射镜无焦光学系统，通过三个反射镜之间的参数匹配校正场曲来实现宽视场扩束。

本发明的离轴平像场三反射镜无焦光学系统设计原理图如图1所示，光学系统由一个主反射镜1、一个次反射镜2和一个三反射镜3组成。

来自物方的光线射向主反射镜1，经其反射至次反射镜2，再由次反射镜2反射至三反射镜3。

所说的主反射镜1为凹反射镜，次反射镜2为凸反射镜，三反射镜3为凹反射镜，它们的曲面均为标准二次曲面，是抛物面、椭球面或双曲面。

二次非球面透镜面形可表示为

z=cr21+1-(1+k)c2r2---(1)]]>

上式中，z是非球面在光轴方向上的矢高，c是非球面顶点曲率半径，k是二次非球面常数，r是非球面径向距离。

本发明的具体设计原理如下：

图1是三反射镜系统的示意图，引入参数，α₁表示次镜对主镜的遮拦比，α₂表示三镜对次镜的遮拦比，β₁为次镜的放大倍率规化情况下，也表示次镜离第一主镜焦点的距离，β₂为三镜的放大倍率。各参数可表示为