[实用新型]大相对孔径宽光谱较大视场光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，涉及一种大相对孔径宽光谱较大视场光学系统，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大相对孔径宽光谱较大视场光学系统。 

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，分辨特性与光学系统成像光谱范围有关，现代航天光学系统对光学系统相对孔径和成像光谱范围的要求越来越高，希望相对孔径尽可能大，成像光谱范围尽可能宽，同时希望可以获得较大的视场，以便探测更大范围的目标。对于大相对孔径宽光谱较大视场光学系统，对于透射结构形式，由于变量多，透射结构形式比较容易实现大相对孔径、宽光谱、大视场、高像质的要求。 

但在空间应用中，由于受到透射玻璃材料折射率稳定性、材料均匀性、材料物理特性等方面的特性限制，在真空中光学系统中光学材料折射率绝对值发生变化，会引起光学系统光程改变，影响系统成像性能。 

此外，空间光学系统对于环境温度和气压变化的要求也很高，对于空间透射结构形式的光学系统，不易实现这些特殊要求。反射系统结构形式的光学系统中光学元件全部为反射面，不受材料的色像差影响，其可成像光谱范围宽，从紫外、可见光、红外、近红外等光谱区均可使用，不存在色差，反射光学元件反射率高于透镜的透射率。综合考虑光学系统杂光抑制能力、光线遮挡、成像质量和总体的要求等方面。 

本文提出了一种结构紧凑、成像质量优良的大相对孔径宽光谱较大视场光学系统，可应用于航天空间非合作目标探测相机中。 

发明内容

本发明为解决现有大相对孔径宽光谱较大视场光学系统制备杂光杂光抑制能力差、整机系统笨重、加工检测困难、装调难度大的问题，提出了一种结构紧凑、杂光抑制能力强、光线遮挡小、成像质量好的大相对孔径宽光谱 较大视场反射式光学系统，包含一个三个带曲率的反射镜和一个平面反射镜，其中带曲率的反射镜均为二次曲面，加工检测容易，工程可实现性强。 

本发明的具体技术解决方案如下： 

该大相对孔径宽光谱较大视场光学系统，沿反射镜位置从左至右依次包括第二反射镜、第一反射镜、第四反射镜和第三反射镜，沿其光轴方向依次为第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜，所述第一反射镜、第三反射镜和第四反射镜中心均设置有用于反射光通过的通孔；所述第一反射镜通孔的直径小于第二反射镜的外径，第四反射镜的通孔小于等于第一反射镜的通孔，第三反射镜的通孔小于等于第四反射镜的通孔。 

上述第一反射镜、第二反射镜和第四反射镜为带有曲率的反射镜。 

上述第三反射镜为平面反射镜。 

上述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜的光焦度依次为负、负、正、正。 

上述第一反射镜、第二反射镜和第四反射镜的非球面类型均为二次曲面，对于第一反射镜：1.6f＜R₁＜2.2f，对于第二反射镜：0.12f＜R₂＜0.86f，对于第四反射镜：-0.82f＜R₄＜-0.49f，其中f为光学系统的焦距，R₁、R₂、R₄为第一反射镜、第二反射镜、第四反射镜的曲率半径。 

上述第一反射镜和第四反射镜之间设置有一次相面。 

上述第一反射镜和第四反射镜是一体件。 

上述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜均为钛合金反射镜。 

本发明的优点是： 

1、本发明中的光学系统的光学元件都是反射镜，没有色差，成像质量对环境温度变化不敏感。 

2、本发明中的光学系统的成像光谱范围宽，为400～1100nm，可得到较宽的光谱特性。 

3、本发明中的光学系统的拥有一次像面，杂光抑制能力强。 

4、本发明中的光学系统的相对孔径较大，为1/2.5。 

5、本发明中的光学系统的视场角较大，为2.5°。 

6、本发明中的光学系统的反射镜均使用钛合金，整机系统轻。 

7、本发明中的光学系统的结构紧凑，有利于整机系统的小型化设计。 

8、本发明中的大相对孔径宽光谱较大视场光学系统的成像质量优良，成像质量接近衍射极限。 

附图说明

图1为本发明所提供的光学系统结构示意图； 

图2为本发明所提供的光学系统调制传递函数（MTF）示意图。 

附图明细如下：1-第一反射镜；2-第二反射镜；3-第三反射镜；4-第四反射镜；5-相面。 

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。