一种同轴四反光学系统的制作方法

    专利查询2025-07-15  12


    本发明涉及空间光学遥感,特别涉及一种同轴四反光学系统。


    背景技术:

    1、随着航天技术的迅猛发展,微小视频卫星遥感载荷正逐步实现轻量化和微型化,同轴反射系统因其出色的紧凑性和成像质量,在遥感载荷的光学系统中得到了广泛应用;根据反射镜的数量,同轴反射系统可以分为同轴两反、同轴三反、同轴四反等类型。

    2、在两反射镜望远系统中,rc望远镜以其卓越的综合性能脱颖而出,可实现球差和彗差的校正;然而,两反光学系统通常伴随着较大的像散问题,大大降低了最终的成像质量。

    3、同轴三反光学系统利用三个二次曲面反射镜,以提供足够的自由度来校正所有三阶初级像差,包括球差、彗差和三阶像散;但在大视场应用场景中,同轴三反光学系统的中心遮挡问题较为严重,这会显著影响系统的能量透过率和成像质量;相比之下,离轴三反光学系统虽然在加工、装调和光学检测方面增加了难度,且其校正畸变的能力较弱,但其离轴设计可有效避免中心遮挡的问题。

    4、同轴四反系统提供了更多的面型变量,从而实现了更佳的像差校正效果,通过折叠光路,不仅缩短了系统长度,还提升了成像质量;然而,传统的同轴四反系统普遍面临杂散光问题,需要额外的机械部件来抑制杂散光,一定程度上影响了最终成像质量。

    5、可见,现有技术还有待改进和提高。


    技术实现思路

    1、鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种同轴四反光学系统,具有结构紧凑、光学系统轴向长度短、杂散光抑制效果佳的优点。

    2、为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:

    3、一种同轴四反光学系统,包括主反射镜、次反射镜、第三反射镜和第四反射镜,所述主反射镜、所述次反射镜、所述第三反射镜以及所述第四反射镜的顶点法线同轴设置,所述主反射镜以及所述次反射镜分别位于所述第三反射镜的同一侧;所述主反射镜与所述第四反射镜一体化加工设计;所述次反射镜上开设有第一通光孔,所述主反射镜与所述次反射镜相对;所述第三反射镜上开设有第二通光孔,所述第四反射镜与所述第三反射镜相对;所述主反射镜作为同轴四反光学系统的孔径光阑;所述次反射镜的口径大于所述主反射镜的口径,所述主反射镜的曲率半径小于所述次反射镜的曲率半径;所述第三反射镜的口径大于所述第四反射镜的口径。

    4、所述的同轴四反光学系统中,所述主反射的口径为81.2mm,所述次反射镜的口径为218.4mm,所述第三反射镜的口径为127.2mm,所述第四反射镜的口径为23.6mm。

    5、所述的同轴四反光学系统中,所述主反射镜、所述次反射镜、所述第三反射镜以及所述第四反射镜均为偶次非球面反射镜。

    6、所述的同轴四反光学系统中,所述主反射镜的顶点曲率半径为59.9292mm,所述次反射镜的顶点曲率半径为139.2868mm,所述第三反射镜的顶点曲率半径为380.5904mm,所述第四反射镜的顶点曲率半径为37.9461mm。

    7、所述的同轴四反光学系统中,所述同轴四反系统的焦距为主反射镜的焦距与次反射镜的放大倍率、第三反射镜的放大倍率以及第四反射镜的放大倍率的乘积。

    8、所述的同轴四反光学系统中,所述同轴四反光学系统的总长为252mm。

    9、所述的同轴四反光学系统中,所述同轴四反光学系统的谱段范围为450nm~850nm,其焦距为550mm,且其f数为6.8。

    10、所述的同轴四反光学系统中,所述同轴四反光学系统在面阵模式下的视场范围为2.5°×2.5°,且透过率大于等于0.74。

    11、所述的同轴四反光学系统中,所述同轴四反光学系统的外包络尺寸为φ220×250mm。

    12、所述的同轴四反光学系统中,所述同轴四反光学系统的畸变小于等于0.7%,且杂光系数为0.02%。

    13、有益效果:本发明提供了一种同轴四反光学系统,具有结构紧凑的优点,通过顶点法线同轴设置的四块反射镜,可有效压缩光学系统的轴向长度,且主反射镜和第四反射镜一体化加工设计,可有效降低加工与装调难度;进一步地,主反射镜作为同轴四反光学系统的孔径光阑,主反射镜的中心区域未设置有通孔,可有效避免中心区域的光线直接通过,从而减少了杂散光的产生,再配合多次反射机制,可有效地筛选出有用的信号光,同时抑制掉不需要的杂散光,达到有效去除杂散光的效果。



    技术特征:

    1.一种同轴四反光学系统,其特征在于,包括主反射镜、次反射镜、第三反射镜和第四反射镜,所述主反射镜、所述次反射镜、所述第三反射镜以及所述第四反射镜的顶点法线同轴设置,所述主反射镜以及所述次反射镜分别位于所述第三反射镜的同一侧;所述主反射镜与所述第四反射镜一体化加工设计;所述次反射镜上开设有第一通光孔,所述主反射镜与所述次反射镜相对;所述第三反射镜上开设有第二通光孔,所述第四反射镜与所述第三反射镜相对;所述主反射镜作为同轴四反光学系统的孔径光阑;所述次反射镜的口径大于所述主反射镜的口径,所述主反射镜的曲率半径小于所述次反射镜的曲率半径;所述第三反射镜的口径大于所述第四反射镜的口径。

    2.根据权利要求1所述的一种同轴四反光学系统,其特征在于,所述主反射的口径为81.2mm,所述次反射镜的口径为218.4mm,所述第三反射镜的口径为127.2mm,所述第四反射镜的口径为23.6mm。

    3.根据权利要求1所述的一种同轴四反光学系统,其特征在于,所述主反射镜、所述次反射镜、所述第三反射镜以及所述第四反射镜均为偶次非球面反射镜。

    4.根据权利要求1所述的一种同轴四反光学系统,其特征在于,所述主反射镜的顶点曲率半径为59.9292mm,所述次反射镜的顶点曲率半径为139.2868mm,所述第三反射镜的顶点曲率半径为380.5904mm,所述第四反射镜的顶点曲率半径为37.9461mm。

    5.根据权利要求1所述的一种同轴四反光学系统,其特征在于,所述同轴四反光学系统的总长为252mm。

    6.根据权利要求1所述的一种同轴四反光学系统,其特征在于,所述同轴四反系统的焦距为主反射镜的焦距与次反射镜的放大倍率、第三反射镜的放大倍率以及第四反射镜的放大倍率的乘积。

    7.根据权利要求6所述的一种同轴四反光学系统,其特征在于,所述同轴四反光学系统的谱段范围为450nm~850nm,其焦距为550mm,且其f数为6.8。

    8.根据权利要求1所述的一种同轴四反光学系统,其特征在于,所述同轴四反光学系统在面阵模式下的视场范围为2.5°×2.5°,且透过率大于等于0.74。

    9.根据权利要求1所述的一种同轴四反光学系统,其特征在于,所述同轴四反光学系统的外包络尺寸为φ220×250mm。

    10.根据权利要求1所述的一种同轴四反光学系统,其特征在于,所述同轴四反光学系统的畸变小于等于0.7%,且杂光系数为0.02%。


    技术总结
    本发明涉及空间光学遥感技术领域,具体公开了一种同轴四反光学系统,包括同轴设置的主反射镜、次反射镜、第三反射镜和第四反射镜,所述主反射镜与次反射镜分别位于第三反射镜的同一侧;所述主反射镜与第四反射镜一体化加工设计;所述次反射镜上开设有第一通光孔,所述主反射镜与次反射镜相对,且次反射镜的口径大于主反射镜的口径;所述第三反射镜上开设有第二通光孔,所述第四反射镜与第三反射镜相对,且第三反射镜的口径大于第四反射镜的口径;本申请公开的同轴四反光学系统,具有结构紧凑、杂散光抑制效果佳的优点,通过同轴设置四块反射镜,可有效压缩光学系统的轴向长度,且主反射镜和第四反射镜一体化加工设计,可降低加工与装调难度。

    技术研发人员:李延伟,桑海龙,刘华秋,谢新旺,谢虹波,孙景旭,李淑贤,王硕,费强,郭奥钿
    受保护的技术使用者:季华实验室
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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