[发明专利]一种基于两曼金镜的折反光学镜头

说明书

本发明涉及一种基于两曼金镜的折反光学镜头。前校正组为2片球面镜片组成的透射镜组，中间反射聚焦组由主曼金镜和次曼金镜2片曼金镜组成，主曼金镜的有效通光部分为其外围环形区域，次曼金镜为前校正组中的任意一片镜片的中间部分，次曼金镜的前表面镀制反射膜；后校正组采用3片镜片胶合结构，其中一片为主曼金镜的中心部分区域，其余两片镜片胶合固定于主曼金镜中心部分的两侧或同侧。本发明利用两个曼金镜缩短系统长度实现紧凑结构和降低边缘光线高度，结合前校正组可消除镜头主要的球差和位置色差。后校正组采用三胶合形式能有效校正系统剩余像差；反射光路和折射光路共用镜片，可实现紧凑的长焦距大数值孔径高分辨率的光学镜头。

技术领域

本发明涉及一种折反光学镜头，特别涉及一种基于两曼金镜的折反光学镜头，属光学成像技术领域。

背景技术

随着探测器像元越做越小，对光学镜头成像能力要求越来越高。传统的折射式镜头在高数值孔径、宽波段和长焦距要求下结构变得复杂且需要的镜片数量很多，采用非球面虽然能使镜片数量变少，但镜片的加工和组装要求变得很苛刻，且在长焦情况下镜头很长。反射式镜头为实现高分辨一般需要采用非球面去校正像差，加工、检测和组装都很复杂，且基于非球面反射镜制作的镜头造价昂贵，在民用市场很难推广。现有R-C +校正镜或卡塞格林+校正镜等类型折反镜头的次反镜或后校正镜组需要采用专门的机械支撑结构，带来的影响一是增加了系统组装复杂性，二是需要考虑这些结构的力学特性，三是增加的机械部件由于挡光降低光学系统能量的有效利用率。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种镜片数量少，光路紧凑，像差校正能力强的折反光学镜头。

实现本发明目的的技术方案是提供一种基于两曼金镜的折反光学镜头，它包括前校正组、中间反射聚焦组和后校正组；前校正组为2片球面镜片组成的透射镜组，镜片材料为相同的普通冕牌玻璃；中间反射聚焦组由主曼金镜和次曼金镜2片曼金镜组成，主曼金镜片为球面，它的有效通光部分为其外围环形区域，材料与前校正组相同，次曼金镜为前校正组中的任意一片镜片的中间部分，次曼金镜的前表面镀制反射膜，入射光线经前校正组透射后入射到主曼金镜，经主曼金镜反射后进入到前校正组的某一片镜片中心部分的次曼金镜，再经反射后进入后组校正镜；后校正组采用三片镜片胶合结构，其中一片为主曼金镜的中心部分区域，其余两片镜片胶合固定于主曼金镜中心部分的两侧或同侧，其中的一片镜片的材料采用火石玻璃，其折射率n1.7，阿贝数v40。

本发明所述的一种基于两曼金镜的折反光学镜头，满足如下条件：

，

，

；

式中，为次曼金镜与主曼金镜的有效孔径之比，也即遮拦比；为次曼金镜的放大倍数，d_ms为两个反射面之间的距离。

按实现功能，本发明提供的镜头可分成三部分，前校正组、中间反射聚焦组和后校正组。中间反射聚焦组由两片曼金镜组成，曼金镜的折射面产生的球差主要由其反射面和前校正组补偿校正。前校正组内部球差能部分相互消除，漫金镜的入射面（或出射面）产生的球差和曼金镜反射面、出射面（或入射面）产生的球差符号相反。由此前两部分能互相消除大部分的球差。残余的球差由后校正组补偿。

折反镜头还有一个严重的像差即位置色差。如果前校正组设计为近无焦系统，位置色差产生较少，如果具有一定的焦距，则会产生不容忽视的位置色差，其产生的位置色差补偿主曼金镜折射面产生的位置色差。次曼金镜的折射面在光入射和出射时产生符号相反的位置色差，部分可抵消。由此前组校正镜、主曼金镜和次曼金镜可采用相同玻璃材料的镜片，而不会引起大的位置色差。

后校正组主要校正系统场曲、像散、倍率色差，并一定程度平衡残余的球差、慧差、位置色差，该系统前面光路畸变较小，后校正组两胶合面引起畸变与各自前或后折射面引起的畸变数值小且符号相反，从而整个系统的畸变很小。