[发明专利]折反射式无焦光学系统

说明书

本发明提供一种折反射式无焦光学系统，包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜。第三反射镜的后方依次设置有场镜和准直镜组。光束经过第一反射镜和第二反射镜的两次反射后，穿过第四反射镜的中心孔，光束经过第三反射镜和第四反射镜的两次反射后进入场镜，光束经过场镜的折射后缩小光束范围，缩小范围的光束进入准直镜组，经过准直镜组的折射后变为平行光出射。本发明同时适用于可见光和中波红外波段，成像质量在两个波段均接近衍射极限。本发明提供的光学系统具有多波段、共口径；结构紧凑、适装性好；成像质量好，畸变小等优点。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种折反射式无焦光学系统。

背景技术

无焦光学系统即为入射和出射波前均为平面波的光学系统，对光束没有汇聚和发散作用也称做望远镜系统。无焦光学系统除了用于传统的望远镜、激光扩束以外，还可以作为成像光学系统的一部分来使用。特别是在需要像移补偿或稳像的光学系统，利用无焦光学系统对光束的缩放作用，在无焦光学系统和成像光学系统之间设置小口径平面镜(即快速反射镜Fast Steering Mirror)，通过快速反射镜转动来消除探测器曝光期间内目标和图像之间相对运动，例如卫星、机载、车辆等动平台的光学系统。

当口径超过200mm时，受透镜材料限制，光学系统已不适合采用纯透射形式实现。采用离轴反射式无焦光路，虽然能够解决大口径、多波段、共孔径难题，但加工、装调难度大且加工成本高。

对于大口径、多波段、共口径的无焦光学系统设计，传统透射式光学系统受材料和镀膜技术所限，设计难度大、系统复杂且尺寸较大。而采用离轴反射式光路，则存在加工、装调难度大且加工成本高的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种折反射式无焦光学系统。本发明提供的光学系统由四个反射镜、一个场镜和准直镜组构成，可同时适用于可见光和中波红外波段，成像质量在两个波段均接近衍射极限。本发明提供的光学系统具有多波段、共口径；结构紧凑、适装性好；成像质量好，畸变小等优点。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种折反射式无焦光学系统，包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜；

第一反射镜设置有中心孔，第二反射镜位于第一反射镜的前方，与第一反射镜构成卡塞格林式结构；

第三反射镜位于第一反射镜的中心孔处，第三反射镜的反射面与第一反射镜的反射面朝向相同，第三反射镜3设置有中心孔；

第四反射镜位于第二反射镜和第三反射镜之间，第四反射镜的反射面与第一反射镜的反射面朝向相反，第四反射镜设置有中心孔；

第三反射镜的后方依次设置有场镜和准直镜组。

光束经过第一反射镜和第二反射镜的两次反射后，穿过第四反射镜的中心孔，光束经过第三反射镜和第四反射镜的两次反射后进入场镜，光束经过场镜的折射后缩小光束范围，缩小范围的光束进入准直镜组，经过准直镜组的折射后变为平行光出射。

优选地，在第四反射镜的中心孔处形成有第一像面，在第一反射镜的中心孔处形成有第二像面，平行光经过实出瞳后出射。

优选地，光学系统的入瞳和孔径光阑位于第一反射镜上，第一反射镜为椭球面，第一反射镜的反射面为凹面，第二反射镜为标准球面，第二反射镜的反射面为凸面。

优选地，第三反射镜为椭球面，第三反射的反射面为凹面。

优选地，第四反射镜为标准球面，第四反射镜的反射面为凸面、凹面或平面镜。

优选地，第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜的材料为SiC、铝、微晶玻璃或铍铝合金。

优选地，第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜为高次非球面或自由曲面反射镜。