一種離軸反射型廣角光學鏡頭的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種離軸反射型廣角光學鏡頭，屬于光學應用領域。
【背景技術】
[0002] 折射式光學系統是空間光學相機中常用的結構類型，該類系統調整變量多，選用 合適的玻璃材料，可設計出適用于各種不同光譜區域的高像質光學系統。
[0003] 對于大口徑、大視場、長焦距光學系統，考慮折射率穩定性、材料均勻性、材料物理 特性等玻璃材料的光學特性，主要表現在以下幾個方面：
[0004] (1)空間輻射環境影響光學材料的光學特性，如電子輻射導致光學材料的光學透 過率發生變化；
[0005] (2)空間環境相對于地面條件而言，其光學系統中光學材料折射率絕對值發生變 化，引起光學系統各光學表面間的光程發生變化，使系統成像品質和焦距發生變化；
[0006] (3)雜散輻射環境影響光學相機成像品質，同時且大口徑透鏡材料加工難度大，使 用過程中會出現重力變形導致面型發生改變，進而影響光學相機的成像質量。
[0007] 反射式光學系統中參與成像的光學表面全部為反射面，該種類型光學系統光譜范 圍寬，由于全部采用反射面，對從紫外到紅外光譜區全部使用，不存在色差；鏡面反射率往 往比透鏡的透射率高得多。反射式光學系統可有效縮短光學系統鏡筒長度以及各光學鏡片 間隔，同時反射鏡可以采用現代新型的新材料制作（如碳化硅），這樣可以大大減輕光學相 機的總重，有效增強設備的機動靈活性。
[0008] 對于反射式結構，為了增大光學鏡頭的視場，實現了從同軸系統到離軸系統的飛 躍，目前的離軸系統在子午方向視場不大，弧矢方向更小，無法滿足廣域觀測的需求。
【發明內容】
[0009] 本發明為解決現有離軸反射型光學鏡頭視場不大，尤其弧矢方向的視場小的問 題，提出了一種離軸反射型廣角光學鏡頭結構，該離軸反射型廣角光學鏡頭為四個反射鏡 非共軸設置，該離軸反射型廣角光學鏡頭具有視場大、結構簡單、成像質量好等優點。
[0010] 本發明采用的技術方案為：一種離軸反射型廣角光學鏡頭，該廣角光學鏡頭沿光 線傳遞方向包括反射鏡Ml、反射鏡M2、反射鏡M3、反射鏡M4、像面（IMAGEPLANE)，所述四 個反射鏡為非共軸設置，該廣角光學鏡頭的孔徑光闌設置在反射鏡M3上，四個反射鏡均 為高次非球面，反射鏡Ml具有正折光力，其焦距和該廣角光學鏡頭的系統總焦距的比值 在3. 96~4. 25之間，其偏軸量數值在348~380之間，其傾斜量數值在10~12. 5之間； 反射鏡M2具有正折光力，其焦距和系統總焦距的比值在5. 81~6. 12之間，其偏軸量數值 在-158~-135之間，其傾斜量數值在9. 6~10. 2之間；反射鏡M3具有正折光力，其焦距 和系統總焦距的比值在2. 22~2. 49之間，其偏軸量數值在-143~-136之間，其傾斜量數 值在10. 3~10. 9之間；反射鏡M4具有正折光力，其焦距和系統總焦距的比值在1. 86~ 1. 98之間，其偏軸量數值在-10. 6~-9. 5之間，其傾斜量數值在10. 2~10. 7之間；像面 也存在偏軸傾斜，其偏軸量數值在22. 5~28. 6之間，其傾斜量數值在9. 8~11. 3之間。
[0011] 進一步的，該離軸反射型廣角光學鏡頭中反射鏡Ml、反射鏡M2、反射鏡M3、反射鏡 M4四個反射鏡的光學材料都為碳化娃。
[0012] 本發明具有以下優點：
[0013] 1、本發明的一種離軸反射型廣角光學鏡頭僅含有反射鏡不包含折射鏡，系統的色 差為零，減小了像差平衡難度。
[0014] 2、本發明的離軸反射型廣角光學鏡頭僅由四片反射鏡構成，結構簡單緊湊。
[0015] 3、本發明的離軸反射型廣角光學鏡頭所有鏡子均為非球面鏡，更有利于各種像差 的校正。
[0016] 4、本發明的離軸反射型廣角光學鏡頭中的四片反射鏡為離軸設置，有效避開了反 射鏡間的光線遮擋，增大了系統視場。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的離軸反射型廣角光學鏡頭的光路示意圖；
[0018] 圖2為本發明的離軸反射型廣角光學鏡頭的光學調制傳遞函數（MTF)示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 為了更好地說明本發明的目的和優點，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進 一步說明。
[0020] 圖1為本發明的離軸反射型廣角光學鏡頭的光路示意圖，本發明一種離軸反射 型廣角光學鏡頭，沿光線傳遞方向包括反射鏡M1、反射鏡M2、反射鏡M3、反射鏡M4、像面 (IMAGEPLANE)，所述反射鏡Ml、反射鏡M2、反射鏡M3、反射鏡M4非共軸，光線經反射鏡Ml 會聚后到達反射鏡M2,經過反射鏡M2的再次會聚后到達反射鏡M3,經過反射鏡M3的再次 會聚后到達反射鏡M4,經過反射鏡M4會聚后到達像面。反射鏡Ml具有正折光力，反射鏡M2 具有正折光力，反射鏡M3具有正折光力，反射鏡M4具有正折光力。反射鏡Ml、反射鏡M2、反 射鏡M3、反射鏡M4面型均為高次非球面。反射鏡Ml的焦距和系統總焦距的比值在3. 96~ 4. 25之間，偏軸量數值在348~380之間，其傾斜量數值在10~12. 5之間。反射鏡M2的 焦距和系統總焦距的比值在5. 81~6. 12之間，其偏軸量數值在-158~-135之間，其傾斜 量數值在9. 6~10. 2之間。反射鏡M3的焦距和系統總焦距的比值在2. 22~2. 49之間，其 偏軸量數值在-143~-136之間，其傾斜量數值在10. 3~10. 9之間。反射鏡M4的焦距和 系統總焦距的比值在1. 86~1. 98之間，其偏軸量數值在-10. 6~-9. 5之間，其傾斜量數 值在10. 2~10. 7之間。像面的偏軸量數值在22. 5~28. 6之間，其傾斜量數值在9. 8~ 11. 3之間。系統的孔徑光闌設置在反射鏡M3上。反射鏡Ml、反射鏡M2、反射鏡M3、反射鏡 M4四個反射鏡的光學材料都為碳化娃。
[0021] 本實施例的具體優化措施為應用光學設計軟件構造優化函數，并加入像差與結構 限制參量，逐步優化為現有結果。
[0022] 本實施例通過以下技術措施實現：系統工作波段為0. 486-0. 656μm，視場為 80°X35。，有效通光口徑為φ115mm，相對孔徑為1/2. 8。
[0023] 本發明的離軸反射型廣角光學鏡頭中，反射鏡Ml其焦距和系統總焦距的比值為 4. 05,其偏軸量數值為357. 8,其傾斜量數值為11. 6 ;反射鏡M2其焦距和系統總焦距的比值 為5. 96,其偏軸量數值為-146. 1，其傾斜量數值為9. 8 ;反射鏡M3其焦距和系統總焦距的 比值為2. 33,其偏軸量數值為139. 6,其傾斜量數值為10. 6 ;反射鏡M4其焦距和系統總焦 距的比值為1. 95,其偏軸量數值為-9. 7,其傾斜量數值為10. 7 ;像面其偏軸量數值為25. 2， 其傾斜量數值為10. 9。
[0024] 調制傳遞函數（MTF)是光學鏡頭的綜合評價指標，從圖2可知空間頻率401p/mm 處，該系統各個視場的MTF都接近衍射極限，說明該離軸反射型廣角光學鏡頭在全視場范 圍內已有較好的成像質量。
【主權項】
1. 一種離軸反射型廣角光學鏡頭，其特征在于：該廣角光學鏡頭沿光線傳遞方向包 括反射鏡M1、反射鏡M2、反射鏡M3、反射鏡M4、像面（IMAGEPLANE)，所述四個反射鏡為非 共軸設置，其特征在于，該廣角光學鏡頭的孔徑光闌設置在反射鏡M3上，四個反射鏡均為 高次非球面，反射鏡Ml具有正折光力，其焦距和該廣角光學鏡頭的系統總焦距的比值在 3. 96~4. 25之間，其偏軸量數值在348~380之間，其傾斜量數值在10~12. 5之間；反 射鏡M2具有正折光力，其焦距和系統總焦距的比值在5. 81~6. 12之間，其偏軸量數值 在-158~-135之間，其傾斜量數值在9. 6~10. 2之間；反射鏡M3具有正折光力，其焦距 和系統總焦距的比值在2. 22~2. 49之間，其偏軸量數值在-143~-136之間，其傾斜量數 值在10. 3~10. 9之間；反射鏡M4具有正折光力，其焦距和系統總焦距的比值在1. 86~ 1. 98之間，其偏軸量數值在-10. 6~-9. 5之間，其傾斜量數值在10. 2~10. 7之間；像面 也存在偏軸傾斜，其偏軸量數值在22. 5~28. 6之間，其傾斜量數值在9. 8~11. 3之間。2. 根據權利要求1所述的一種離軸反射型廣角光學鏡頭，其特征在于：該離軸反射型 廣角光學鏡頭中反射鏡Ml、反射鏡M2、反射鏡M3、反射鏡M4四個反射鏡的光學材料都為碳 化娃。
【專利摘要】本發明提出了一種離軸反射型廣角光學鏡頭，用于將遠處大范圍的目標成像到探測器上。該離軸反射型廣角光學鏡頭，沿光線傳遞方向包括反射鏡M1、反射鏡M2、反射鏡M3、反射鏡M4、像面(IMAGE？PLANE),其中反射鏡M1具有正折光力，反射鏡M2具有正折光力，反射鏡M3具有正折光力，反射鏡M4具有正折光力，所述的離軸反射型廣角光學鏡頭中4個反射鏡均為高次非球面，且均為偏軸傾斜元件，此外，像面也存在偏軸傾斜。本發明的離軸反射型廣角光學鏡頭具有視場大、結構簡單、成像質量好等優點。
【IPC分類】G02B17/06
【公開號】CN105372799
【申請號】CN201510927506
【發明人】白瑜, 邢廷文
【申請人】中國科學院光電技術研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月14日