一種無遮攔的兩反射鏡離軸三反光學系統設計方法技術方案

本發明專利技術涉及一種無遮攔的兩反射鏡離軸三反光學系統設計方法，屬于光學設計領域。離軸三反光學系統由主鏡、次鏡和三鏡構成，將傳統的離軸三反射光學系統中的主鏡和三鏡改進為一塊非球面反射鏡，發明專利技術了一種無遮攔的兩反射鏡離軸三反光學系統。相比現有技術，本發明專利技術設計方法簡單易行，設計的光學系統加工和裝調難度低。

【技術實現步驟摘要】

【技術保護點】
一種無遮攔的兩反射鏡離軸三反光學系統設計方法，其特征在于：包括下述步驟，步驟一、同軸三反光學系統的初始結構參數計算，同軸三反光學系統由主鏡M1、次鏡M2、三鏡M3組成，光線入射后，依次經主鏡M1、次鏡M2、三鏡M3到達像面；所述的主鏡M1、次鏡M2、三鏡M3頂點的曲率半徑分別為R1、R2、R3，主鏡M1、次鏡M2、三鏡M3的非球面系數分別為主鏡M1、次鏡M2、三鏡M3與像面的間距分別為兩反射鏡三反光學系統的特點是主鏡M1與三鏡M3完全相同并且重合，即要求R1＝R3，d1＝?d2；三反光學系統的成像性質由結構參數α1、α2、β1、β2決定；所述的α1為次鏡對主鏡的遮攔比：α1＝l2/f1′≈h2/h1；所述的α2為三鏡對次鏡的遮攔比：α2＝l3/l2′≈h3/h2；所述的β1、β2分別為次鏡和三鏡的放大率；按總焦距f′＝1歸一化處理，可得：d1＝α2(1?α1)2+α1(1?α2)2；d2=α1(1-α2)β2;]]>將α1、α2作為初始已知量，根據平場條件可得：β1=1-α1d1β2;]]>β2=1-α2(1-α1)2d1α2-1;]]>利用高斯光學理論，可得到同軸三反光學系統結構參數的公式：R1=2β1β2f′;]]>R2=2α1β2(1+β1)f′;]]>R3=2α1α21+β2f′;]]>d1＝[α2(1?α1)2+α1(1?α2)2]f′；d2=α1(1-α2)β2f′;]]>l3′＝α1α2f′；式中，所述的f′為系統的總焦距；由此確定同軸三反光學系統初始結構參數；限制R1＝R3，得到：α2=-2α12-4α1+1α1;]]>根據以上公式，給出一個α1便可求出α2，將α1和α2代入上述同軸三反光學系統結構參數公式中，便可求出兩反射鏡同軸三反光學系統的全部結構參數；令兩反射鏡同軸三反光學系統的三級球差、慧差為零，可以求出兩個反射鏡的非球面系數由初級球差系數SI＝0，得：e12=1+1β13β23[α1α2(1+β2)(1-β2)2-α1β23(1+β1)(1-β1)2+e22α1β23(1+β1)3-e12α1α2(1+β2)3];]]>由初級慧差系數SII＝0，得：e22(α1-1)β23(1+β1)3-e12[α2(α1-1)+β1(1-α2)](1+β2)3=(α1-1)β23(1+β1)(1-β1)2-[α2(α1-1)+β1(1-α2)](1+β2)(1-β2)2-2β1β2;]]>將α1、α2、β1、β2帶入上述公式中即可求出兩個反射鏡面的非球面系數至此，系統的結構參數R1(R3)、R2、d1(?d2)、全部確定；步驟二、將步驟一中計算獲得的初始結構參數輸入到Zemax光學設計軟件中；將光闌置于第一面上，取光學孔徑為離軸量，使系統無中心遮攔，進行光學系統設計優化，即可得到滿足要求的無遮攔的兩反射鏡離軸三反光學系統。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：付強，高鐸瑞，姜會林，景文博，祝勇，趙義武，
申請(專利權)人：長春理工大學，
類型：發明
國別省市：吉林;22