[发明专利]一种无二次遮拦面视场折轴三反望远物镜

说明书

本发明涉及一种无二次遮拦折轴三反望远物镜包括：主镜、次镜、三镜、偏折反射镜和焦平面；主镜、次镜和三镜的回转对称轴不在同一轴线上，孔径光阑置于主镜上。主镜面形为椭球面，次镜和三镜面形均为双曲面。偏折反射镜位于三镜的出射光路上，其相对于三镜倾斜，以将像面引出光轴便于探测器安装。主次镜成中间实像，靠近出瞳，避免偏折反射镜产生二次遮拦。本发明通过微小的偏心和倾斜，以实现无二次遮拦折轴三反望远物镜的设计。本发明保持了类似的机械结构，但视场相对有所增大，具有结构紧凑和体积小优点，满足小型化的需要，引入偏心和倾斜量很小，像质接近衍射极限，杂散光影响小，适用于面阵相机、成像光谱仪前置系统等光学成像领域。

技术领域

本发明涉及一种可用于面阵相机、成像光谱仪前置物镜的望远物镜，特别涉及一种无二次遮拦折轴三反望远物镜，属于成像光学技术领域。

背景技术

为了获取地面高分辨率图像，通常采用长焦距望远物镜。为了降低研制和发射成本，要求在满足高分辨率的同时实现小型化，这就对望远物镜的设计提出了更高的要求。常见的望远物镜一般可分为透射式、折反式和反射式三种。透射式系统易于加工装调，但对色差和温度敏感，难以适用于宽波段。折反式系统在基于两反结构的基础上增加透镜校正组，校正轴外像差，但为了抑制杂光需要很长的遮光罩，难以实现小型化。反射式系统由于无色差、结构简单、对温度不敏感，广泛用于高分辨率星载相机。目前广泛采用的有同轴三反结构和离轴三反结构。同轴三反结构，通常采用偏折反射镜为安装探测器提供空间，同时需要避免二次遮拦。采用偏视场三反结构可以避免二次遮拦，但只能对一维线视场成像，另一维视场很难扩大。另一种同轴三反结构采用环形视场成像，主次镜成一次中间实像，通过牺牲中心部分视场，使得三镜反射的光线无二次遮拦地入射到偏折反射镜上，损失了部分视场能量。为了扩大视场，采用离轴三反结构，无中心遮拦，易于实现像方远心，但存在加工装调难度大、系统垂直方向尺寸大等问题。

发明内容

本发明技术解决问题：针对现有技术存在的不足，提供一种长焦距、体积小、结构紧凑、适用于宽波段、能够实现二维面视场成像的无二次遮拦折轴三反望远物镜。

本发明目的的技术方案是提供一种可行的无二次遮拦折轴三反望远物镜，它包括主镜、次镜、三镜、偏折反射镜和焦平面。所述主镜为椭球面，次镜和三镜均为双曲面，主镜和三镜光焦度为正，次镜光焦度为负；所述望远物镜具有中间实像面，主镜、次镜、三镜的回转对称轴不同轴。所述光学系统的入瞳位于主镜处，偏折反射镜位于出瞳附近；来自地面目标的入射光线依次经主镜、次镜反射后，在次镜和三镜之间成一次实像，再经过三镜反射，反射光线无遮拦地入射到偏折反射镜，经偏折反射镜反射后，在焦平面处形成目标像。

本发明提供的望远物镜，保留了次镜的一次遮拦，将主镜的偏心和倾斜作为自由变量，相比于传统的同轴三反增加自由度，有利于扩大子午方向视场，避免二次遮拦。其中主镜偏心量为20mm～40mm，倾斜量0.5°～3°；次镜偏心量为1mm～20mm，倾斜量0.5°～3°；三镜偏心量为1mm～20mm，倾斜量2°～7°，上述参数均是申请人大量研究和试验得出的。

本发明提供的望远物镜在中间一次实像处放置视场光阑。

本发明提供的望远物镜工作波段适用于较宽的波段范围，由紫外到红外。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)与同轴三反望远物镜相比，本发明提供的望远物镜，具有相似的机械结构形式，保留了次镜的一次遮拦，子午方向视场相对有所提升，无二次遮拦。

(2)与传统离轴三反望远物镜相比，本发明提供的望远物镜，主镜无需加工大口径的母镜，降低加工研制成本。其次，整体结构尺寸降低，结构更加紧凑，从而降低了加工装调难度。

(3)杂光抑制性能良好，无需外遮光罩，进一步降低体积。

附图说明

图1是本发明实施例提供的望远物镜光路结构示意图；