[发明专利]一种轻小型大视场低畸变的类同轴五反光学系统

说明书

一种轻小型大视场低畸变的类同轴五反光学系统，涉及航天光学遥感器领域。本发明的一种轻小型大视场低畸变的类同轴五反光学系统，包括孔径光阑、主镜、次镜、三镜、四镜、五镜和平面反射镜，光线依次经过主镜、次镜、平面反射镜、三镜、四镜、五镜成像于像面；孔径光阑位于主镜上；主镜相对于入射到主镜上的光线所在的光轴倾斜；平面反射镜、三镜、四镜和五镜均位于主镜后方；主镜为二次曲面；次镜、三镜、四镜、五镜均为高次球面；主镜和次镜组成凹面反射镜组。本发明具有体积小、成本低、畸变低、大视场、谱段范围宽、无遮拦、长焦距等特点，可以实现高精度的对地侦查和测绘，尤其适合作为小体积低成本的微纳卫星的高分辨率相机。

技术领域

本发明涉及航天光学遥感器技术领域，具体涉及一种轻小型大视场低畸变的类同轴五反光学系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展以及对高分辨率遥感图像需求的不断增加，高空间分辨率的空间相机成为重要发展趋势。另一方面，为了提高对敏感地区的图像获取速度，对卫星的重访能力提出了要求，这就需要更强的宽幅成像能力。但是，受制于卫星的视场角，地面幅宽不会太大，因此用小卫星组网便成了最有效的方式。因此，设计适合微纳卫星使用的小体积高精度空间相机也被提上了日程。

目前已成功发射的空间相机的光学系统形式主要有透射式、离轴反射式和同轴反射式。对于高分辨率的长焦距相机，透射式由于体积、重量限制和温控问题不适合作为空间相机的光学系统。因此目前空间高分辨长焦相机主要为反射式光学系统。其中离轴反射式由于研制周期很长，动辄5年以上，使得离轴反射式光学系统应用不是很多。另外，由于离轴反射式在焦距较大时加工和装调难度极大，大多数离轴反射式的空间相机焦距普遍小于500mm，因此空间高分辨率相机还不适合使用离轴反射式光学系统，微纳卫星的空间相机尤其不适合使用。所以同轴反射式光学系统就成了唯一选择。

目前的同轴反射式光学相机往往使用卡式系统结构，其工程实现性好，易于实现高精度温控，因此应用广泛。但是其视场较小，全视场只有1度左右，并且其次镜对光线有遮拦，光学系统的调制传递函数会在中频段明显下降。因此设计一种长焦距、短筒长、大视场、高像质的同轴反射式光学系统势在必行。

发明内容

本发明目的在于提供一种轻小型大视场低畸变的类同轴五反光学系统，可实现长焦距、短筒长、大视场和高像质，适用于小体积的高分辨率空间光学相机。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种轻小型大视场低畸变的类同轴五反光学系统，包括：孔径光阑、主镜、次镜、三镜、四镜、五镜和平面反射镜，光线依次经过主镜、次镜、平面反射镜、三镜、四镜、五镜成像于像面；

所述孔径光阑位于主镜上；

所述主镜相对于入射到主镜上的光线所在的光轴倾斜；

所述平面反射镜、三镜、四镜和五镜均位于主镜后方；

所述主镜为二次曲面；

所述次镜、三镜、四镜、五镜均为高次球面；

所述主镜和次镜组成凹面反射镜组。

进一步的，所述主镜为二次项系数为-2～0的圆锥曲面。

进一步的，所述主镜、次镜、三镜、四镜和五镜的二次项系数分别为-1.19、-21.09、3.43、-2.65、-12.35。

进一步的，所述主镜、次镜、平面反射镜、三镜、四镜和五镜的反射面均镀有高反射率反射膜。

进一步的，所述平面反射镜位于次镜和三镜之间，通过平面反射镜将光轴转折65度，实现光路压缩。

进一步的，所述像面相对于入射到像面上的光线所在的光轴倾斜。

进一步的，所述像面为线阵CCD或COMS。