[发明专利]具有实入瞳的大焦比宽视场离轴三反光学系统

说明书

具有实入瞳的大焦比离轴三反光学系统，整个光学系统包括光阑、主镜、次镜、第三反射镜和焦平面，其特征在于，在主镜前设置实光阑，与主镜的距离大于主次镜镜间隔，构成离轴三反光学系统的实入瞳；所述主镜的曲率半径R1，所述次镜曲率半径R2和所述凸的第三反射镜顶点曲率半径R3近似满足平像场条件1/R1+1/R3=1/R2。本发明克服了现有技术“光阑位于主镜上没有实入瞳，无法实现被检测空间相机和光谱仪相机的入瞳面准确匹配”的缺陷，本发明的光学系统具有实的入瞳，光学系统焦比大于12，设计视场2º×2º，光学系统波前质量优于RMS 1/40波长。

技术领域

本发明涉及空间相机、光谱仪照相镜的检测领域，具体涉及一种具有实入瞳的大焦比宽视场离轴三反光学系统。

背景技术

在空间相机、光谱仪照相镜的检测中，需要宽视场和大焦比的平行光管光学系统，用于测试空间相机、光谱仪照相镜的成像质量，空间相机和光谱仪照相镜的入瞳需要与检测光学系统的出瞳面相匹配，因此需要检测光学系统具有实的入瞳。

离轴三反镜光学成像系统具有结构简单、无遮拦、宽视场、无色散、像质好、结构紧凑等特点，可实现高分辨率和高能量利用率，被越来越多地应用于空间相机、成像光谱仪等空间对地成像观测领域，取得了快速的发展。

通常离轴三反光学系统孔径光阑位于主镜或者次镜上，光学系统实际入瞳位于检测光路内部，无法实现与空间相机和光谱仪照相镜的入瞳面的准确匹配。

与本发明较为接近的已有技术是Korsch，D. Anastigmatic three-mirrortelescope, Appl.Opt. 16#8(1977)和Cook，L.G. Three-mirror anastigmat used off-axis in aperture and field, Proc SPIE 183, 207-211(1979).文中所示的光学系统，Korsch，D文中所述光学系统的视场只能达到1º-2º；Cook，L.G.文中所述光学系统的视场可达到2º-4º。上述两种光阑位于主镜上，没有实入瞳，无法实现被检测空间相机和光谱仪相机的入瞳面准确匹配。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种具有实入瞳的大焦比离轴三反光学系统；本发明的光学系统具有实的入瞳，光学系统焦比大于12，设计视场2º×2º，光学系统波前质量优于RMS 1/40。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种具有实入瞳的大焦比离轴三反光学系统，整个光学系统包括光阑、主镜、次镜、第三反射镜（简称三镜）和焦平面，其特征在于，在主反射镜前设置实光阑，与主镜的距离大于主次镜间隔，构成离轴三反光学系统的实入瞳；所述主镜的曲率半径R1，所述次镜曲率半径R2，所述第三反射镜采用凸镜，其顶点曲率半径R3近似满足平像场条件 1/R1+1/R3=1/R2。

本发明同时采用口径离轴和视场离轴相结合的方式，通过合理的选择孔径离轴量和视场离轴，实现次镜为轴对称结构；主镜和第三反射镜光轴与次镜共轴，减小光学系统的装调难度。

本发明进一步优化：

所述主镜采用凹的正光焦度的离轴双曲面主镜；推荐采用含有4阶高次项的离轴双曲面主镜。

所述次镜采用凸的负光焦度的轴对称的抛物面次镜；推荐采用轴对称的抛物面反射镜。

所述第三反射镜（简称三镜）采用凹的含有4阶高次项的离轴椭球面反射镜。

所述实光阑与所述主镜的距离大于主次镜间隔。

所述实光阑与所述主镜的距离L1大于所述主镜和次镜的距离L2。

本发明的具有实入瞳的大焦比离轴三反光学系统的入瞳直径350mm，光学视场2º×2º，光学系统焦比F13.8。