主焦点式大口径大视场望远镜光学结构

    技术2024-11-09  54


    本发明属于望远镜,尤其涉及一种主焦点式大口径大视场望远镜光学结构。


    背景技术:

    1、大口径大视场光学望远镜是探测“暗、弱”空间目标的重要手段,主焦点式望远镜是目前米级大口径大视场光学望远镜中较为常见的一种结构形式,它通常由一片主镜和若干片透镜组成的校正镜组构成。相比如于梅森-施密特式望远镜、rc式望远镜、离轴三反式望远镜,主焦点式望远镜具有中心遮拦小、成像质量好、装调简单等优点。

    2、主焦点光学系统的色差以及轴外视场像差由校正镜组承担校正,像差的校正需要多种不同牌号的透过率和色散系数不同的透射玻璃材料相互组合来实现。通常一米级主焦点大视场望远镜的校正镜组对像差的校正需要充足的自由度才可以实现,因此校正镜组中透镜数量通常较多,口径也较大。

    3、公开号为cn117666094a的中国发明专利,提出一种米级大口径大视场的主焦点望远镜光学系统,系统由主镜和校正镜组构成。主镜为椭圆凹面,校正镜组由六片球面透镜组成,包含三种不同的玻璃材料,最大透镜口径400mm。系统的工作波段为400nm-800nm,光学视场10平方度内性能良好,但校正镜组所需要的透镜数量较多、口径较大,增加了校正镜组的复杂程度和加工难度。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本发明创造旨在提供一种主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,以解决cn117666094a专利中校正镜组复杂程度高、加工难度大的技术问题。

    2、为达到上述目的,本发明创造的技术方案是这样实现的:

    3、一种主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,包括同轴设置的主反射镜和校正镜组,校正镜组包括沿主反射镜反射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜;其中,第一透镜与第二透镜采用第一光学镜片材料,第三透镜采用第二光学镜片材料,第四透镜采用第三光学镜片材料;第一透镜的焦距为45000mm~55000mm,第二透镜的焦距为500mm~700mm,第三透镜的焦距为300mm~500mm,第四透镜的焦距为100mm~300mm。

    4、进一步的,第一光学镜片材料的折射率nd和阿贝数vd满足:1.50≤nd≤1.60,60≤vd≤70。

    5、进一步的,第二光学镜片材料的折射率nd和阿贝数vd满足:1.55≤nd≤1.65,40≤vd≤50。

    6、进一步的,第三光学镜片材料的折射率nd和阿贝数vd满足:1.45≤nd≤1.55,75≤vd≤85。

    7、进一步的,第一透镜的光焦度为正,双侧均为球面;第二透镜的光焦度为负,双侧均为球面;第三透镜的光焦度为负,双侧均为球面;第四透镜的光焦度为负,靠近主反射镜的一侧为球面,背离主反射镜的一侧为偶次非球面,锥面系数小于-1。

    8、进一步的,第一透镜的口径为300mm~320mm,厚度为70mm~80mm;第二透镜的口径为240mm~250mm,厚度为40mm~50mm;第三透镜的口径为135mm~145mm,厚度为25mm~35mm;第四透镜的口径为110mm~130mm,厚度为25mm~35mm;第一透镜与第二透镜的间隔为40mm~50mm;第二透镜与第三透镜的间隔为145mm~155mm;第三透镜与第四透镜的间隔为3mm~8mm。

    9、进一步的,第四透镜的偶次非球面的表达式为:

    10、

    11、其中,z为曲面的矢高,k为锥面系数,c为定点处的曲率半径,r为径向半径,α为各径向坐标项系数。

    12、进一步的,主焦点式大口径大视场望远镜光学结构的f数为1.1~1.4,工作波段为400nm~800nm。

    13、进一步的,主焦点式大口径大视场望远镜光学结构的光学视场为10平方度。

    14、与现有技术相比,本发明创造能够取得如下有益效果:

    15、本发明在专利cn117666094a的基础上,对校正镜组进行优化和改进,在不改变主反射镜参数的前提下,通过对校正镜组的重新设计,只采用四片透镜,包括三片球面透镜和一片偶次非球面透镜,三片球面透镜的最大口径仅为320mm,偶次非球面透镜的口径仅为110mm,在保持与专利cn117666094a的光学性能、探测能力基本一致的前提下,降低了校正镜组的复杂程度和加工难度。



    技术特征:

    1.一种主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,包括同轴设置的主反射镜和校正镜组,其特征在于,校正镜组包括沿主反射镜反射方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜;其中,第一透镜与第二透镜采用第一光学镜片材料,第三透镜采用第二光学镜片材料,第四透镜采用第三光学镜片材料;第一透镜的焦距为45000mm~55000mm,第二透镜的焦距为500mm~700mm,第三透镜的焦距为300mm~500mm,第四透镜的焦距为100mm~300mm。

    2.根据权利要求1所述的主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,其特征在于,第一光学镜片材料的折射率nd和阿贝数vd满足:1.50≤nd≤1.60,60≤vd≤70。

    3.根据权利要求1所述的主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,其特征在于,第二光学镜片材料的折射率nd和阿贝数vd满足:1.55≤nd≤1.65,40≤vd≤50。

    4.根据权利要求1所述的主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,其特征在于,第三光学镜片材料的折射率nd和阿贝数vd满足:1.45≤nd≤1.55,75≤vd≤85。

    5.根据权利要求1~4中任一项所述的主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,其特征在于,第一透镜的光焦度为正,双侧均为球面;第二透镜的光焦度为负,双侧均为球面;第三透镜的光焦度为负,双侧均为球面;第四透镜的光焦度为负,靠近主反射镜的一侧为球面,背离主反射镜的一侧为偶次非球面,锥面系数小于-1。

    6.根据权利要求5所述的主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,其特征在于,第一透镜的口径为300mm~320mm,厚度为70mm~80mm;第二透镜的口径为240mm~250mm,厚度为40mm~50mm;第三透镜的口径为135mm~145mm,厚度为25mm~35mm;第四透镜的口径为110mm~130mm,厚度为25mm~35mm;第一透镜与第二透镜的间隔为40mm~50mm;第二透镜与第三透镜的间隔为145mm~155mm;第三透镜与第四透镜的间隔为3mm~8mm。

    7.根据权利要求5所述的主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,其特征在于,第四透镜的偶次非球面的表达式为:

    8.根据权利要求1所述的主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,其特征在于,主焦点式大口径大视场望远镜光学结构的f数为1.1~1.4,工作波段为400nm~800nm。

    9.根据权利要求1所述的主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,其特征在于,光学视场为10平方度。


    技术总结
    本发明涉及望远镜技术领域,尤其涉及一种主焦点式大口径大视场望远镜光学结构,包括同轴设置的主反射镜和校正镜组,校正镜组包括沿主反射镜反射方向依次设置的第一透镜至第四透镜,第一透镜与第二透镜采用相同的光学镜片材料,第三透镜与第四透镜采用不同的光学镜片材料,且与第一透镜的光学镜片材料不同;第一透镜的焦距为45~55m,第二透镜的焦距为0.5~0.7m,第三透镜的焦距为0.3~0.5m,第四透镜的焦距为0.1~0.3m。本发明通过对校正镜组进行优化和改进,在不改变主反射镜参数的前提下,只采用四片透镜达到与专利CN117666094A基本相同的光学性能、探测能力,从而降低校正镜组的复杂程度和加工难度。

    技术研发人员:姜晰文,赵金宇,吕天宇,邵亮,郭鹏,姜海波
    受保护的技术使用者:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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