[发明专利]一种长焦距高分辨率光学系统

说明书

技术领域

本发明光电技术领域，具体涉及一种长焦距高分辨率光学系统，尤其涉及一种适合空间环境的用于航天非合作目标探测系统中的长焦距高分辨率光学系统。

背景技术

空间光学系统的空间分辨率与光学系统相对孔径有关，当光学系统口径取一定口径时，增大焦距可以提高系统分辨率，增大系统的视场角可以扩大对地面的覆盖宽度。由以上的分析及要求，长焦距对于提高空间光学系统的性能有利。对于长焦距高分辨率光学系统，采用透射结构时，使得透镜的口径做的很大，由于大口径的透射材料不容易制备，因此透射式结构在长焦距高分辨率光学系统中的应用到了限制；全反射结构虽然可将光学系统的长焦距，且无色差这些优势，比如由三块反射镜组成的非共轴三镜消像散反射系统结构，结构系统有几个变量，包括3个半径，3个间隔，15个非球面系数当不使用二次曲面系数，高次非球面系数只用到12次时，通过合适的控制各个参数可满足长焦距、初级像差、中心遮拦、工作距等多个尺寸约束要求，但是全反射结构装调精度很高，实际工程应用中实施难度较大。折反射结构综合了透射结构和全反射结构两种结构的特点，具有良好的工程应用价值，常用的折反射结构为卡塞格林结构，系统为直线型结构，对于长焦距光学系统而言，其总长无疑会很大，这有悖于空间光学系统的小型化设计原则。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种长焦距高分辨率光学系统，是一种结构紧凑成像质量优良的改型卡塞格林折反射结构，适用于空间长焦距光学系统，解决现有长焦距高分辨率光学系统制备加工检测困难、整机系统长，装调难度大的问题。

技术方案

一种长焦距高分辨率光学系统，其特征在于包括第一反射镜1、第二反射镜2、第三反射镜4、第四反射镜9、第一负折射镜3、第一正折射镜5、第二正折射镜6、第二负折射镜7、第三负折射镜8和第四负折射镜10；在入射光路上设有第一反射镜1，在第一反射镜1的光轴上设有第二反射镜2，在第二反射镜2的光轴上设有第三反射镜4，在第三反射镜4的光轴上依次设有第一正折射镜5、第二正折射镜6、第二负折射镜7、第三负折射镜8和第四反射镜9，在第四反射镜9的光轴上依次设有第四负折射镜10和像面11；所述第一反射镜1和第二反射镜2为带有曲率的反射镜；所述第三反射镜4和第四反射镜9为平面反射镜。

所述第一反射镜1为抛物面的反射镜。

所述第二反射镜2为二次曲面的反射镜。

所述第三反射镜4和第四反射镜9均和光轴成45°夹角。

所述第一负折射镜3、第一正折射镜5、第二正折射镜6、第二负折射镜7、第三负折射镜8和第四负折射镜10为球面镜。

所述第三反射镜4为一45°倾斜的折轴平面镜。

所述第四反射镜9为一45°倾斜的折轴平面镜。

有益效果

本发明提出的一种长焦距高分辨率光学系统，主镜和次镜均为二次曲面，其中主镜为抛物面，次镜为双曲面，通过六片折射镜平衡轴外像差，通过两个折轴镜有效的缩短了整机系统的尺寸。本发明提供了一种适用范围广、可实现长焦距高分辨率、整机系统结构轻小、易于加工检测、成像质量接近衍射极限的光学系统。

本发明的优点是：

1、焦距很长，有较高的分辨率，本发明通过合理布局，合理分配各个光学元件的光焦度，加大了系统的焦距。

2、本发明中的光学系统的成像光谱范围宽，为500～800nm，可得到较宽的光谱特性。

3、本发明中的光学系统的主镜和次镜均为二次曲面，易于检测。

4、本发明中的两个折轴镜有效减小了整机系统的空间尺寸，有利于小型化设计。

5、本发明中的光学系统的折射镜均为球面，易于加工检测。

6、本发明中的光学系统的折射镜折射镜材料为ZF2和K9，均为国产玻璃，成本低。

7、本发明中的长焦距高分辨率光学系统的成像质量优良，成像质量达到衍射极限。

附图说明

图1为本发明所提供的光学系统结构示意图；

1-第一反射镜，2-第二反射镜，3-第一负折射镜，4-第三反射镜，5第一正折射镜-，6-第二正折射镜，7-第二负折射镜，8-第三负折射镜，9-第四反射镜，10第四负折射镜-，11-像面，

图2为本发明所提供的光学系统调制传递函数（MTF）示意图。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：