[发明专利]共轴四反长焦光学系统、望远物镜光机和光学器件

说明书

本发明涉及一种共轴四反长焦光学系统、望远物镜光机和光学器件，包括：同轴布局的主镜、次镜、三镜和四镜；所述主镜相对于所述三镜对称设置，所述次镜和所述四镜位于所述主镜的同侧，所述四镜位于所述次镜和所述三镜之间；所述主镜和所述三镜为高次非球面反射镜，所述次镜和所述四镜为球面反射镜；所述三镜的中心开设有第一中心孔，所述四镜的中心开设有第二中心孔；光线依次经主镜和次镜反射，获得第一反射光，所述第一反射光经所述第二中心孔后入射至三镜上，光线经所述三镜反射获得第二反射光，第二反射光经四镜反射后穿过所述第一中心孔后汇聚成像至焦平面。其具备结构紧凑、加工方便、简化装调、后工作距长、像质高、低畸变、低杂光的优点。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其是指一种共轴四反长焦光学系统、望远物镜光机和光学器件。

背景技术

反射式远物镜是一类广泛使用的光学镜头，在天文、军工国防、航天光学遥感领域有着众多的应用场景。牛顿于1618年研制的球面牛顿反射式望远镜是反射式望远物镜的开端。近几十年来光电成像器件的使用，对望远物镜的光学性能提出了更高的要求。使用二次曲面的同轴两反系统是比较常用的长焦反射光学系统。通过增加反射镜和非球面项，可以扩大有效视场、提高成像质量，

为了提高系统成像质量、扩大视场、抑制杂散光，常会选择使用二次曲面非球面反射镜和两反光学结构。更先进的望远物镜设计还有离轴三反消像散光学系统，乃至四反光学系统。它们能够提供更大的成像视场和更优的光学性能，主要用于指标要求高的航空航天光学遥感应用领域。

长焦光学系统主流的方案为同轴两反光学系统和离轴三反消像散光学系统。同轴两反系统使用更普遍，其反射镜数更少，系统透过率高，同轴结构简单可靠易于制造，反射镜加工损耗小，光学加工难度低。离轴三反消像散光学系统应用大视场、大相对孔径的高性能光学成像系统，离轴光学系统无遮拦，三个非球面提供了更多的像差校正变量。同轴四反光学系统也是大视场系统的不错选择，系统变量多，设计自由度高。

现有的技术存在以下技术缺陷：同轴两反系统其光路折叠次数少，系统焦长比受限，镜筒长度长，光学后截距短、需要外遮光罩抑制杂光；离轴三反消像散系统，轴向尺寸可进一步减小，但横向尺寸较大，反射镜加工检测困难，装调过程复杂，杂光抑制设计困难；同轴三反系统物像位于主镜同侧，需加折叠镜引出像面，易造成二次遮拦；同轴四反系统的非球面元件过多，装调流程长。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中系统焦长比受限，镜筒长度长，装调过程复杂，杂光抑制设计困难等技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种共轴四反长焦光学系统，包括：

同轴布局的主镜、次镜、三镜和四镜；

所述主镜相对于所述三镜对称设置，所述次镜和所述四镜位于所述主镜的同侧，所述四镜位于所述次镜和所述三镜之间；所述主镜和三镜为高次非球面反射镜，所述次镜和所述四镜为球面反射镜；

所述三镜的中心开设有第一中心孔，所述四镜的中心开设有第二中心孔；

光线依次经主镜和次镜反射，获得第一反射光，所述第一反射光经所述第二中心孔后入射至三镜上，光线经所述三镜反射获得第二反射光，第二反射光经四镜反射后穿过所述第一中心孔后汇聚成像至焦平面。

作为优选的，所述主镜与所述三镜一体成型。

作为优选的，所述四镜的像空间设置有第一平面折叠镜和第二平面折叠镜，所述第一中心孔射出的光线依次经第一平面折叠镜和第二平面折叠镜反射并汇聚成像至焦平面。

作为优选的，所述光学系统的孔径光阑设置在主镜上。