[实用新型]一种全视场使用的共轴三反射光学系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光学应用技术，具体涉及到一种长焦距、全视场使用的共轴三反射光学系统。

背景技术：

现在空间相机上普遍使用的共轴三反光学系统由于次镜对系统所造成的中心遮拦，将导致像面上存在渐晕区域，为了避免使CCD处于渐晕区导致像面上照度不均匀，一般采用偏视场使用的方案，但偏视场使用的共轴三反光学系统将使光学系统的有效视场角变小，不能有效利用光学系统的视场角，不利于提高相机的地面幅宽，降低了相机系统的效率。

实用新型内容：

本实用新型的目的是解决背景技术中所述的现有的偏视场使用的共轴三反光学系统有效视场角变小、幅宽降低的缺陷。

而提供了一种长焦距、全视场使用的折轴三反光学系统，全部利用了光学系统的视场。可以满足以推扫形式成像的空间相机的使用要求。

本实用新型的解决方案是：一种全视场使用的共轴三反射光学系统，其特殊之处在于：该光学系统像面上的CCD如下排布：

1)根据光学系统焦距的f，视场角2w，线遮拦系统系数α，计算出光学系统的像面范围、渐晕区的范围和无渐晕区的范围：

由公式(1)计算出光学系统的像高H：

H＝f×tan w    (1)

像面范围为D：

D＝πH²        (2)

由公式(3)计算出渐晕区的半径r：

r＝H×α    (3)

渐晕区范围为：

D₁＝πr²    (4)

无渐晕区的范围为：

D₀＝D-D₁＝π(H²-r²)；(5)

2)根据渐晕区的直径范围D₁计算出所需CCD的长度，假设单条CCD的有效像元长度为d，则应使nd≥2r(n＝1，3，5，...)，同时，所述CCD沿像面的径向排布在非渐晕区，则使参与推扫成像的CCD全部处于无渐晕区内。

通过在最终像面上合理的排布CCD，使图像传感器完全处于非渐晕区，避免了渐晕导致像面上的照度不均匀的问题。

所使用的光学系统之一：包含主反射镜1和次反射镜2，与主、次镜光轴成45°夹角放置的折轴反射镜4、第三反射镜3和像面5组成；该系统的特殊之处为，处于与主次镜光轴成45°夹角放置的折轴反射镜4即要反射主次镜的入射光线，又要使三反射镜的反射光线从折轴反射镜4中穿过，且两者的光束要完全分离不能发生干扰，因此本实用新型设计了一种形状为马蹄形的折轴反射镜4和形状构成是由中心设置光孔的矩形和一梯形的底部相接而成的，且该梯形的底部宽度与和其相接的该矩形的一边的边长相等的折轴反射镜4；这两种折轴反射镜4的反射面用于反射主、次镜的反射光线，中间的光孔用于透过第三反射 镜3的反射光线。

由于以上两种折轴反射镜4的加工制造有一定的难度，因此本实用新型提供了另一种光学系统，其组成仍有主反射镜1、次反射镜2、第三反射镜3、折轴反射镜4和像面5组成，且主反射镜1、次反射镜2、第三反射镜3同轴布置，折轴反射镜4可以在其与第三反射镜3的光轴所成的35°～55°角度范围内以任意位置放置于出瞳附近。

为了避免二次遮拦问题，本实用新型还提供第三种折轴反射镜4，该折轴反射镜的形状是长方体，该长方体的四角均是圆角。

本实用新型通过对折轴反射镜的形状的设计以及各种反射镜的布置，减小了装配的难度，完全消除了光学系统的像差；本实用新型的光学系统适合于全视场使用的线阵推扫成像的CCD相机，充分利用了光学系统的视场扩大了相机的地面覆盖宽度。

附图说明：

图1为本实用新型光学系统像面上CCD排布方式示意图。

图2为本实用新型的光路示意图；

图3为本实用新型的折轴镜外形示意图一；

图4为本实用新型的折轴镜外形示意图二；

图5为本实用新型的另外一种光路示意图；

图6为本实用新型另外一种光学系统的折轴镜示意图；

图7为本实用新型光学系统的成像质量。

具体实施方式：

参见图1，本实用新型所涉及一种全视场使用的共轴三反射光学系统，该光 学系统像面上的CCD如下排布：

1)根据光学系统焦距的f，视场角2w，线遮拦系统系数α，计算出光学系统的像面范围、渐晕区的范围和无渐晕区的范围：

由公式(1)计算出光学系统的像高H：

H＝f×tan w    (1)