[实用新型]一种宽波段同轴四反射镜成像光学系统

说明书

本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及一种宽波段同轴四反射镜成像光学系统，包括反射镜及接收器，中心设有孔洞的第一反射镜、第二反射镜、中心设有孔洞的第三反射镜、中心设有孔洞的第四反射镜中心均设置于同一轴线上，第二反射镜安装在第一反射镜的反射光路上，第三反射镜放置在第一反射镜的中心孔洞内，第四反射镜安装在第三反射镜反射光路上，还包括倾斜放置在中心轴线上的第五反射镜，所述第五反射镜反射后成像在接收器上；该系统结构紧凑，适合多种条件下使用，解决空间相机小型轻量化、长焦距高分辨率应用需求的矛盾，同时，该系统中心遮拦适当，无色差，工作波段范围宽，成像质量好，实现了低畸变高质量的成像效果。

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及一种宽波段同轴四反射镜成像光学系统。

背景技术

随着空间遥感探测和航空航天技术的发展，对空间光学系统的要求也越来越高，具体表现在以下几点：更高的空间分辨率、更宽的光谱范围、全天时观测能力等。针对这些要求，该领域使用的光学系统一般具有大口径、长焦距、宽波段、结构紧凑等特点。

光学系统的主要形式有折射式、折-反射式和反射式系统。为了提高分辨率，空间相机一般要求大孔径、长焦距、结构紧凑和轻量化。折射系统的大口径透镜的材料和加工成本较高，重量很大，同时为了校正各种像差，不可避免地增加透镜数量，难以满足轻量化、结构紧凑的要求，因此大口径的空间光学系统基本不采用这种方式；常用的折-反射式系统虽然避免了折射式的缺点，但其光学筒长一般为焦距1/2～1/3，结构不够紧凑。

反射式光学系统已有400多年的发展历史，其具有无色差、环境适应性好、可实现大口径、宽波段等光学性能优势，在现代光学仪器装备，特别是空间光学系统上有着越来越广泛的应用。反射系统采用的镜坯材料具有密度小、热膨胀系数低、热导率高、弹性模量大等特点，能够有效降低光学系统的总重量，而且在温度变化范围较大的环境下也能保证光学性能的稳定。

在历史上，反射式光学系统经历了以牛顿望远镜为代表的单反射镜光学系统，以及以卡塞格林系统为代表的两反射镜光学系统两大发展阶段。系统中反射镜数量的增加与反射镜面型的非球面化使反射式光学系统的像差校正能力获得大幅度提高，但两镜反射式光学系统仅能较好地校正球差和彗差，限制了光学性能的进一步提升。

早在1905年，Schwarzschild就已经证明，从工程实用性的角度上来说，两镜反射式光学系统不能同时校正球差、彗差、像散和场曲四个赛德尔像差，但当系统中加入第三个具有光焦度的反射镜之后，可以在不同反射镜组合下消除所有三阶像差。而后至今的100多年里，各种结构形式的三镜反射式光学系统方案不断被研究者提出，也演化出丰富的结构，反射式光学系统进入了三反射镜结构的发展时代。

三反射镜相对于两反射镜，更容易控制视场外杂光，但是由于像面通常在系统内部，为引出像面通常需添加平面镜，同时需要避免对光线的二次遮拦。若采用偏视场结构，可避免二次遮拦，但边缘视场残余彗差、像散和畸变较大，影响成像质量；如果利用主次镜实像和三镜出瞳附近的倾斜折叠平面反射镜，从而使主次镜实像无遮拦地通过该平面反射镜上的中心孔，三镜反射光线不穿过平面镜中心孔，而是无拦光地通过平面反射镜的环形孔径，这种方法为了减小系统总长，需要增大三镜放大倍率，而且为引出像面需添加若干折转光路用的平面镜，使系统更加复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种宽波段同轴四反射镜成像光学系统，提出一种同轴四反射镜成像光学系统，结构紧凑，适合多种条件下使用，解决空间相机小型轻量化、长焦距高分辨率应用需求的矛盾，同时，该系统中心遮拦适当，无色差，工作波段范围宽，成像质量好，实现了低畸变高质量的成像效果。

本实用新型提供的具体技术方案如下：