CN105068229A - 低温准直光学系统 - Google Patents

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CN105068229A
CN105068229A CN201510503216.4A CN201510503216A CN105068229A CN 105068229 A CN105068229 A CN 105068229A CN 201510503216 A CN201510503216 A CN 201510503216A CN 105068229 A CN105068229 A CN 105068229A
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翟金龙
张旺
解放
邱成波
薛文慧
陈婷
任国焘
胡忠辉
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Harbin Institute of Technology
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Harbin Institute of Technology
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Abstract

本发明公开了一种低温准直光学系统，所述光学系统由离轴三反系统、第一平面反射镜和第二平面反射镜构成，其中：离轴三反系统由第一椭球面反射镜、双曲面反射镜和第二椭球面反射镜组成；低温黑体发出的光经第一平面反射镜折转45°后，再由第一椭球面反射镜、双曲面反射镜、第二椭球面反射镜反射，最后经第二平面反射镜再折转45°后平行射出。该系统工作波段为3μm~5μm，8μm~12μm，具备结构简单、无中心遮拦、宽波段、可用于低温下等优点。

Description

低温准直光学系统
技术领域
本发明属于光学技术领域，涉及一种应用于低温下的准直光学系统，尤其是涉及一种双波段全反射式低温准直光学系统。
背景技术
现有的准直光学系统多工作在常温下，而随着航空航天技术及空间远程探测技术的发展与进步，对空间光学系统的要求越来越高，尤其是在模拟外太空的真空冷黑背景过程中，使得低温准直光学系统的研制显得尤其重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温准直光学系统，该系统工作波段为3μm~5μm，8μm~12μm，具备结构简单、无中心遮拦、宽波段、可用于低温下等优点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种低温准直光学系统，由离轴三反系统、第一平面反射镜和第二平面反射镜构成，其中：离轴三反系统由第一椭球面反射镜、双曲面反射镜和第二椭球面反射镜组成。低温黑体发出的光经第一平面反射镜折转45°后，再由第一椭球面反射镜、双曲面反射镜、第二椭球面反射镜反射，最后经第二平面反射镜再折转45°后平行射出。
本发明中，所述第一椭球面反射镜、双曲面反射镜、第二椭球面反射镜均为二次曲面，而无高次项系数。
本发明中，所述第一平面反射镜、第一椭球面反射镜、双曲面反射镜、第二椭球面反射镜、第二平面反射镜均采用铝合金材料制成。
本发明中，所述准直光学系统工作波段为3μm~5μm，8μm~12μm。
本发明中，所述系统第一平面反射镜、第一椭球面反射镜、双曲面反射镜、第二椭球面反射镜、第二平面反射镜表面镀铝膜。
本发明中，所述第一椭球面反射镜离轴量为0。
本发明中，所述双曲面反射镜离轴量为3mm。
本发明中，所述第二椭球面反射镜离轴量为11.7mm。
本发明中，所述系统工作在100K低温下。
本发明具有如下优点：
1、本发明采用离轴三反式结构，有效消除中心遮拦。
2、本发明采用的离轴三反系统中三片反射镜均为二次曲面，无高次项系数，易于加工。
3、本系统为全反射式，可实现无热化，工作在低温下。
附图说明
图1为低温准直光学系统的组成及工作原理示意图；
图2为光学系统弥散斑点列图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
如图1所示，本发明提供的低温准直光学系统由离轴三反系统和两块平面反射镜构成，其中：离轴三反系统由第一椭球面反射镜2、双曲面反射镜3、第二椭球面反射镜4组成。低温黑体发出的光经第一平面反射镜1折转45°后，再由第一椭球面反射镜2、双曲面反射镜3、第二椭球面反射镜4反射，最后经第二平面反射镜5折转45°后平行射出，成光束准直。
本系统中第一平面反射镜1、第一椭球面反射镜2、双曲面反射镜3、第二椭球面反射镜4、第二平面反射镜5均采用铝合金制造，并镀铝膜，各部件的光学系统数据如表1所示。由图2可知，光学系统各视场衍射斑直径的均方根值均小于爱里斑直径，即小于衍射限。
表1为光学系统数据
反射镜序号 半径/mm 间隔/mm 二次项系数 离轴量/mm 半口径/mm
1 ∞ -450 0 0 50
2 -874 750 -0.283 0 135
3 -632 -999 -6.35 3 55
4 -2307 996 -0.922 11 234
5 ∞ -600 0 0 310

Claims (9)

1.一种低温准直光学系统，其特征在于所述光学系统由离轴三反系统、第一平面反射镜和第二平面反射镜构成，其中：离轴三反系统由第一椭球面反射镜、双曲面反射镜和第二椭球面反射镜组成；低温黑体发出的光经第一平面反射镜折转45°后，再由第一椭球面反射镜、双曲面反射镜、第二椭球面反射镜反射，最后经第二平面反射镜再折转45°后平行射出。
2.根据权利要求1所述的低温准直光学系统，其特征在于所述第一椭球面反射镜、双曲面反射镜、第二椭球面反射镜均为二次曲面，而无高次项系数。
3.根据权利要求1所述的低温准直光学系统，其特征在于所述第一平面反射镜、第一椭球面反射镜、双曲面反射镜、第二椭球面反射镜、第二平面反射镜均采用铝合金材料制成。
4.根据权利要求1所述的低温准直光学系统，其特征在于所述准直光学系统工作波段为3μm~5μm，8μm~12μm。
5.根据权利要求1所述的低温准直光学系统，其特征在于所述系统第一平面反射镜、第一椭球面反射镜、双曲面反射镜、第二椭球面反射镜、第二平面反射镜表面镀铝膜。
6.根据权利要求1所述的低温准直光学系统，其特征在于所述第一椭球面反射镜离轴量为0。
7.根据权利要求1所述的低温准直光学系统，其特征在于所述双曲面反射镜离轴量为3mm。
8.根据权利要求1所述的低温准直光学系统，其特征在于所述第二椭球面反射镜离轴量为11.7mm。
9.根据权利要求1所述的低温准直光学系统，其特征在于所述光学系统工作在100K低温下。
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CN106840395A (zh) * 2017-01-16 2017-06-13 中国人民解放军国防科学技术大学 用于主动高光谱成像的近红外超连续谱照明系统

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