專利名稱：一種改進(jìn)的反/衍混合大視場(chǎng)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種卡塞格林望遠(yuǎn)鏡，尤其涉及一種改進(jìn)的反/衍混合大視場(chǎng)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡。
背景技術(shù)：
卡塞格林望遠(yuǎn)鏡是折-反望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中典型的一種，它能兼顧折射式和反射式兩種望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)由主鏡和次鏡兩個(gè)反射鏡組成，入射光先經(jīng)主鏡反射到達(dá)次鏡，經(jīng)次鏡再次反射后通過(guò)主鏡的中心開(kāi)孔最后成像。如圖I所示，傳統(tǒng)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡的主鏡和次鏡分別由一塊大的拋物面和一個(gè)小的雙曲面反射鏡構(gòu)成。由于經(jīng)過(guò)反射物鏡的光路在系統(tǒng)內(nèi)部折疊，因此相對(duì)于折射式的物鏡來(lái)說(shuō)，卡塞格林系統(tǒng)的物鏡長(zhǎng)度要小的多，口徑可以做的很大。一般的卡塞格林系統(tǒng)反射鏡面是不存在色差的，從紫外到紅外很寬的波段內(nèi)都能工作，雖然對(duì)軸上點(diǎn)有很好的成像質(zhì)量，但是光線經(jīng)反射鏡反射后產(chǎn)生中心遮攔和雜散光，軸外像差也沒(méi)有消除，特別是彗差；隨著更大口徑和更大視場(chǎng)角的需求，其他像差也表現(xiàn)出來(lái)，因此卡塞格林系統(tǒng)的視場(chǎng)都做的很小。設(shè)計(jì)者通常會(huì)在卡塞格林望遠(yuǎn)鏡的主鏡、次鏡以及后續(xù)透鏡組的設(shè)計(jì)上作一些改進(jìn)來(lái)滿足更高的設(shè)計(jì)要求主要是將非球面技術(shù)應(yīng)用于卡塞格林系統(tǒng)中。例如在主、次兩反射鏡上加入高次非球面，次鏡用于校正球差，主鏡用于校正球差和彗差，但這些都需要使用4次甚至是更高次的非球面。即使如此，大部分的卡塞格林望遠(yuǎn)系統(tǒng)視場(chǎng)都不能做的很大，若是需要再擴(kuò)大視場(chǎng)角，則要采用更多塊的非球面鏡，例如美國(guó)AN/AVS-6型飛行員微光夜視鏡中用了 9塊非球面透鏡；在中紅外波段設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)可以達(dá)到3. 6°的視場(chǎng)角，除了主、次兩塊非球面鏡以外，在后續(xù)目鏡上也加入了衍射光學(xué)元件。所以，尋求一種加工檢測(cè)方便的大口徑大視場(chǎng)的光學(xué)系統(tǒng)便是本發(fā)明要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題提出了一種改進(jìn)的反/衍混合大視場(chǎng)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)加工工藝要求不高，能夠在大視場(chǎng)，大口徑的要求下也達(dá)到好的成像效果。本發(fā)明所述的一種改進(jìn)的反/衍混合大視場(chǎng)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡包括主鏡、次鏡、遮光板和后續(xù)矯正透鏡組，其特征是主鏡的左側(cè)是次鏡，次鏡的背面連有遮光板，主鏡的右側(cè)為后續(xù)矯正透鏡組，后續(xù)矯正透鏡組由依次排列的三個(gè)透鏡組成，這三個(gè)透鏡均選擇普通材質(zhì)，主鏡和次鏡為非球面鏡且只是二次曲面鏡，鏡面上刻蝕有衍射光學(xué)元件，利于矯正系統(tǒng)像差。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1、突破傳統(tǒng)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)模式，選擇的主鏡和次鏡是在二次曲面的基礎(chǔ)上添加衍射光學(xué)元件，從而實(shí)現(xiàn)達(dá)到系統(tǒng)大視場(chǎng)的要求，并且成像質(zhì)量也能提高；2、在設(shè)計(jì)中沒(méi)有采用特殊材料或者復(fù)雜面形即達(dá)到了良好的成像效果；3、系統(tǒng)中的衍射光學(xué)元件的加工制作較易實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有增加對(duì)工藝制作技術(shù)的要求。


圖I為傳統(tǒng)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明在不同視場(chǎng)下的傳遞函數(shù)曲線。
具體實(shí)施例方式如圖2所示，本發(fā)明包括主鏡I、次鏡2、遮光板3和后續(xù)矯正透鏡組4，其特征是主鏡I的左側(cè)是次鏡2，次鏡的背面連有遮光板3，主鏡的右側(cè)為后續(xù)矯正透鏡組4，后續(xù)矯正透鏡組由依次排列的三個(gè)透鏡組成，這三個(gè)透鏡均選擇普通材質(zhì)，主鏡和次鏡為非球面鏡且只是二次曲面鏡，鏡面上刻蝕有衍射光學(xué)元件，利于矯正系統(tǒng)像差。如圖3所示，本發(fā)明所有視場(chǎng)的MTF曲線均接近衍射極限，在501p/mm處的MTF值在O. 4以上，最大畸變〈O. 025%。主鏡衍射光學(xué)元件衍射面上最大的空間頻率為O. 57periods/mm,對(duì)應(yīng)的最小周期為1754. 4 mm,次鏡衍射光學(xué)元件衍射面上最大的空間頻率為I. 49 periods/mm，對(duì)應(yīng)的最小周期為671. 14mm,即使加工成16臺(tái)階器件，其最小線寬分別大于100_和41mm,易于加工。本發(fā)明設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)步驟
I、確定卡塞格林望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)要求整個(gè)系統(tǒng)的相對(duì)孔徑為1:4，主鏡的相對(duì)孔徑的選擇和很多方面的因素有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)考慮到加工難度以及成像效果，主鏡的相對(duì)孔徑取為1:3左右。根據(jù)外形尺寸參數(shù)以及高斯公式可以得出主鏡和次鏡的曲率半徑大小
遮光比，也即次鏡離主鏡焦點(diǎn)的距離
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的反/衍混合大視場(chǎng)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡，它包括主鏡、次鏡、遮光板和后續(xù)矯正透鏡組，其特征是主鏡的左側(cè)是次鏡，次鏡的背面連有遮光板，主鏡的右側(cè)為后續(xù)矯正透鏡組，后續(xù)矯正透鏡組由依次排列的三個(gè)透鏡組成，這三個(gè)透鏡均選擇普通材質(zhì)，主鏡和次鏡為非球面鏡且只是二次曲面鏡，鏡面上刻蝕有衍射光學(xué)元件。
全文摘要
一種改進(jìn)的反/衍混合大視場(chǎng)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡，其特征是主鏡的左側(cè)是次鏡，次鏡的背面連有遮光板，主鏡的右側(cè)為后續(xù)矯正透鏡組，后續(xù)矯正透鏡組由依次排列的三個(gè)透鏡組成，這三個(gè)透鏡均選擇普通材質(zhì)，主鏡和次鏡為非球面鏡且只是二次曲面鏡，鏡面上刻蝕有衍射光學(xué)元件，利于矯正系統(tǒng)像差。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1、選擇的主鏡和次鏡是在二次曲面的基礎(chǔ)上添加衍射光學(xué)元件，從而實(shí)現(xiàn)達(dá)到系統(tǒng)大視場(chǎng)的要求，并且成像質(zhì)量也能提高；2、在設(shè)計(jì)中沒(méi)有采用特殊材料或者復(fù)雜面形即達(dá)到了良好的成像效果；3、系統(tǒng)中的衍射光學(xué)元件的加工制作較易實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有增加對(duì)工藝制作技術(shù)的要求。
文檔編號(hào)G02B13/18GK102621683SQ20121006677
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者李蕓, 楊娟, 羅寧寧, 肖孟超, 高益慶, 龔勇清 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)