CN1062356C - 长焦距光学系统成像结构 - Google Patents
长焦距光学系统成像结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1062356C CN1062356C CN 97108491 CN97108491A CN1062356C CN 1062356 C CN1062356 C CN 1062356C CN 97108491 CN97108491 CN 97108491 CN 97108491 A CN97108491 A CN 97108491A CN 1062356 C CN1062356 C CN 1062356C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- imaging
- concave
- mirror
- plane mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 6
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 claims description 3
- 230000011514 reflex Effects 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 abstract 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008717 functional decline Effects 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
本发明属于应用光学设计的长焦距光学成像结构，它采用折轴式双反射镜结构，是由两块凹面反射镜沿其凹面中心垂线相互交叉垂直设置，在其交叉点位置倾斜装置平面反射镜能使光路折转，在两块凹面反射镜的组合焦面附近设置场镜，场镜下面设置透镜组成像。与现有技术相比，其中心遮拦小，光学调制传递函数高，具有结构简单、装调方便、成像清晰的优点，适用于无穷远光线中目标的成像。
Description
本发明属于应用光学设计领域中长焦距成像结构的改进。
一般来说，选择长焦距主要是为得到远距离目标的清晰象，大的视场可以探测到更大的区域。对于长焦距高分辨率成像的光学系统结构，目前大多采用的是如卡赛格林或马可舒托夫型系统的折反式光学系统，或者是三反射镜系统及折射式系统的。采用折反光学系统，除中心遮栏不能小外，还由于有杂散光可以直接到达像面，则系统中须加消杂光光栏，致使轴外视场的光学调制传递函数下降。若采用非离轴三反射镜结构，可以不产生色差、轴外不拦光，但视场不能够大，否则系统的中心遮拦要增大，也导致光学调制传递函数的下降。对于非共轴三反射镜结构，虽然可以使整个系统没有中心遮拦，并且全视场光学调制传递函数也比较高，但其装调位置精度要求较高，装配工艺很难实现。而折射式系统则存在消色差和二级光谱问题，为了消色差，必须选用特殊的光学玻璃材料。
本发明的目的是针对上述存在的问题，设计一种结构简单、装配容易、中心遮拦小，且能使系统的光学调制传递函数增高的、适用于远距离目标观测的长焦距光学系统的成像结构。
为实现上述目的，本发明所设计的长焦距光学系统成像结构，使用有两块凹面反射镜、一块平面反射镜、场镜和透镜组以及校正镜；其特征在于，采用折射式双反射镜光学成像结构，是把两块凹面反射镜沿其凹面的中心垂线相互交叉垂直设置，在其交叉点位置倾斜设置平面反射镜使光路沿轴折转，其中第一块凹面反射镜相对平面反射镜的位置为平面反射镜在其焦点的附近，第二块凹面反射镜相对平面反射镜的位置为平面反射镜在其焦点以外二倍焦距以内的位置，场镜位于二块凹面反射镜的组合焦点附近，光路再经透镜组成像。而校正镜可以设置在平面反射镜与场镜之间，也可以设置在透镜组的下方。
本发明的特征还在于，所述的两块凹面反射镜可以是球面反射镜，或是二次曲面反射镜，若为球面反射镜则需在校正镜或透镜组做有非球面透镜来校正球面反射镜产生的球差和像散。
对于光学系统，只有场曲是由光学系统中各透镜的光焦度来决定，而与透镜的弯曲和间隔变化无关，因此在结构选型和各光焦度分配上，一定要使初级场曲为零。由于发明的结构中，两块凹面反射镜可产生负的场曲，而场镜和透镜组均产生正的场曲，所以能保证整个系统的初级场曲很小；另外，理想光学系统的光学调制传递函数在相对孔径一定的情况下是与中心遮拦有关，而在本发明的设计中，平面反射镜的尺寸决定了系统的遮拦，可以通过对第一块凹面反射镜选用不大的曲率半径来控制平面反射镜的大小，从而使系统的中心遮拦减小；而第二块凹面反射镜曲率半径的选取应保证平面反射镜不阻拦经过其反射的成像光束；在保证整个光学系统的中心遮拦小和系统的光学调制传递函数增高的基础上，使得本发明在理论上能够实现无穷远光线中目标的成像；与长焦距折反式或非离轴三反射式光学系统比较，本发明具有中心遮拦小、杂散光影响小、光学调制函数高的优点；与离轴三反射镜结构比较，本发明具有装调容易的优点；与长焦距折射式光学系统相比，可以不用特殊材料。所以本发明具有结构简单、设计合理、装调容易、成像清晰的优点。
以下结合附图对本发明的实施作进一步的叙述。
附图1为本发明所设计长焦距光学系统成像结构的一种实例的结构示意及光学原理图，附图2为本发明另一种实例的结构示意及光学原理图。图中1为第一块凹面反射镜，2为第二块凹面反射镜，3为平面反射镜，4为场镜，5为透镜组，6为校正镜，7为成像面。
参见附图，本发明所设计的长焦距光学系统成像结构采用折轴式双反射镜光学成像结构，是把两块凹面反射镜1和2沿其凹面的中心垂线相互交叉垂直设置，在交叉点位置倾斜设置平面反射镜3使光路沿轴折转；其中凹面反射镜1相对平面反射镜3的位置为平面反射镜3在反射镜1的焦点附近，凹面反射镜2相对平面反射镜3的位置为平面反射镜3在反射镜2的焦点以外二倍焦距以内的位置，场镜4位于二块凹面反射镜1和2的组合焦点附近，光路再经透镜组5成像于像面7；而校正镜6可以设置在平面反射镜3与场镜4之间(如图1)，也可以设置在透镜组5与像面7之间(如图2)。
本发明的光学原理是，远距离光线中目标进入第一块凹面反射镜1，反射后成像在其焦点位置，经其焦点附近的平面反射镜3反射至第二块凹面反射镜2，光线再次反射经过场镜4和透镜组5，最后在整个系统的像面7上成像，从而达到长焦距成像的目的，而加入校正镜6的目的是为了校正好轴上和轴外像差。所述的两块凹面反射镜1和2可以选择球面反射镜，也可以选择二次曲面反射镜。从加工难度和制作成本上看，选择球面反射镜效果更好，但需在校正镜6或透镜组5做有非球面透镜来校正球面反射镜产生的球差和像散。
本发明所设计的长焦距光学系统成像结构，在具体制做中应根据所提出技术指标中的系统焦距、视场、相对孔径等参数，加以考虑和计算，来确定各光学部件的参数，并要考虑整个系统结构的布局和加工难度。虽然凹面反射镜的半径和视场角决定了平面反射镜的大小，即系统的中心遮拦，但其半径的选择应适宜，尤其是第二块凹面反射镜2的半径应保证平面反射镜不阻拦经过第一块凹面反射镜1的光线。同时两块反射镜1和2的组合焦距要接近整个系统的焦距；并且透镜组焦度分配和材料选择应考虑校正色差；为避免产生大的二级光谱，透镜组的焦距要小。
Claims (4)
1．一种长焦距光学系统成像结构，使用有两块凹面反射镜，一块平面反射镜、场镜和透镜组以及校正镜，其特征在于，所述的成像结构采用折轴式双反射镜光学成像结构，是把两块凹面反射镜沿其凹面的中心垂线相互交叉垂直设置，其光路结构为，目标进入第一块凹面反射镜反射成像在其焦点位置，经焦点附近斜置的平面反射镜折轴反射至第二块凹面反射镜，光路再次反射经过场镜和透镜组成像在整个系统的像面上；其中第二块凹面反射镜相对平面反射镜的位置为平面反射镜在其焦点以外二倍焦距以内的位置，场镜位于二块凹面反射镜的组合焦点附近，并在光路中设置有校正镜。
2．根据权利要求1所述的成像结构，其特征在于，所述的校正镜设置在平面反射镜与场镜之间，或是在透镜组与成像面之间。
3．根据权利要求2所述的成像结构，其特征在于，所述的两块凹面反射镜可以选择二次曲面反射镜。
4．根据权利要求3所述的成像结构，其特征在于，所述的两块凹面反射镜为球面反射镜时，则需在校正镜和透镜组做有非球面透镜来校正球面反射镜产生的球差和像散。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 97108491 CN1062356C (zh) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 长焦距光学系统成像结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 97108491 CN1062356C (zh) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 长焦距光学系统成像结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1199177A CN1199177A (zh) | 1998-11-18 |
| CN1062356C true CN1062356C (zh) | 2001-02-21 |
Family
ID=5170468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 97108491 Expired - Fee Related CN1062356C (zh) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 长焦距光学系统成像结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1062356C (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100523769C (zh) * | 2005-09-23 | 2009-08-05 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 多用途无穷远目标模拟装置 |
| CN102681161B (zh) * | 2012-05-25 | 2014-04-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种小型长焦高像质成像光学系统 |
| US9746412B2 (en) | 2012-05-30 | 2017-08-29 | Iris International, Inc. | Flow cytometer |
| DK3206010T3 (da) * | 2012-05-30 | 2024-04-08 | Iris Int Inc | Strømningscytometer |
-
1997
- 1997-05-12 CN CN 97108491 patent/CN1062356C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1199177A (zh) | 1998-11-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4804258A (en) | Four mirror afocal wide field of view optical system | |
| EP0271737B1 (en) | Optical relay system with magnification | |
| US5309276A (en) | Catoptric optical system including concave and convex reflectors | |
| CN107111113A (zh) | 紧凑型全景摄像机：光学系统，装置，图像形成方法 | |
| CN111367066A (zh) | 一种同轴四反光学系统 | |
| US4645314A (en) | Reflector telescope with upright image | |
| JPH09297262A (ja) | 投写レンズ | |
| CN1062356C (zh) | 长焦距光学系统成像结构 | |
| US6850361B1 (en) | Wide-angle catoptric system | |
| US7616389B2 (en) | Optical system | |
| WO2006075316A1 (en) | Three mirror anastigmatic telescope | |
| US20060114576A1 (en) | Panoramic attachment optical system, and panoramic optical system | |
| CN111025615B (zh) | 一种光学系统 | |
| US6667831B2 (en) | Compact telescope | |
| JP4821057B2 (ja) | 軸外し反射光学系 | |
| US4097141A (en) | Optical objectives using apertured retrodirective reflectors | |
| US7748851B2 (en) | Optical system | |
| CN2296018Y (zh) | 长焦距光学系统成像结构 | |
| JPH1114913A (ja) | 第１面に凹球面反射鏡を使用した望遠鏡。 | |
| KR100188064B1 (ko) | 실상식 변배 파인더 | |
| US4266849A (en) | Optical objectives | |
| US7800826B2 (en) | Optical system | |
| CN113031238A (zh) | 多镜一体的大视场长焦距离轴四反光学系统 | |
| Wetherell | Afocal systems | |
| CN2278231Y (zh) | 具有二次成像三反射式光学系统的相机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AR01 | Abandonment of patent right to avoid double patenting |
According to article 9 of the patent law and article 12 of the detailed rules for the implementation of the patent law: 97108491.2 of the invention patents in this issue as a notice of authorization, and at the same time corresponding to the 97239617.9 utility model patent to be given up, and in the 17 volume of the 8 issue of the new type of communique on the patent right to abandon the announcement. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |