一种宽光谱离轴四反式光学系统的制作方法

技术特征：
1.一种宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：包括四反式光学机构，所述四反式光学机构包括沿光束传播方向依次设置的第一反射镜(1)、第二反射镜(2)、第三反射镜(3)、第四反射镜(4)和焦平面(5)；所述第一反射镜(1)将入射光束反射后以离轴的方式入射至第二反射镜(2)，第二反射镜(2)、第三反射镜(3)、第四反射镜(4)对入射光束依次进行反射，第四反射镜(4)将反射光束汇聚至焦平面(5)；所述第一反射镜(1)的面型为双曲面结构，第二反射镜(2)的面型为椭球面结构，第三反射镜(3)的面型为自由曲面结构，第四反射镜(4)为平面结构。2.根据权利要求1所述的宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：所述第一反射镜(1)的曲率半径为r1，且-4000mm≤r1≤-1000mm，其圆锥系数为k1，且-150≤k1≤-10，离轴量为d1，且-40mm≤d1≤-5mm，第一反射镜(1)沿x轴旋转角度为a1，且-40
°
≤a1≤-10
°
；所述第二反射镜(2)的曲率半径为r2，且-1000mm≤r2≤-400mm，其圆锥系数为k2，且-1≤k2≤0，离轴量为d2，且-100mm≤d2≤-40mm，第二反射镜(2)沿x轴旋转角度为a2，且-30
°
≤a2≤-10
°
；所述第三反射镜(3)的曲率半径为r3，且-1000mm≤r3≤-300mm，其离轴量为d3，且-250mm≤d3≤-100mm，第二反射镜(2)沿x轴旋转角度为a3，且0
°
≤a3≤10
°
；所述第四反射镜(4)为平面反射镜，其离轴量为d4，且-25mm≤d4≤-5mm。3.根据权利要求2所述的宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：所述第一反射镜(1)与第二反射镜(2)的中心距离为e1，且-300mm≤e1≤-200mm；所述第二反射镜(2)与第三反射镜(3)的中心距离为e2，且200mm≤e2≤300mm；所述第三反射镜(3)与第四反射镜(4)的中心距离为e3，且-350mm≤e3≤-250mm；所述第四反射镜(4)与焦平面(5)的中心距离为e4，且200mm≤e4≤300mm。4.根据权利要求3所述的宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：所述第一反射镜(1)和第二反射镜(2)中的圆锥系数均为圆锥曲面参数，表达式如下：式中，z1为第一反射镜(1)或第二反射镜(2)沿四反式光学机构中心视场的轴线方向在高度为r位置时，沿z轴方向的距离矢高，c表示第一反射镜(1)或第二反射镜(2)的表面顶点曲率，等于第一反射镜(1)或第二反射镜(2)曲率半径r的倒数，即c＝1/r，k为第一反射镜(1)或第二反射镜(2)圆锥系数。5.根据权利要求4所述的宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：所述第三反射镜(3)为xy型自由曲面，其xy多项式的表达式如下：式中：z2为自由曲面沿四反式光学机构中心视场的轴线方向在高度为r位置时，沿z轴方向的距离矢高，r为自由曲面的半径，其余c1…
c
15
为xy多项式中的各项系数，x,y均为自由
曲面的面型坐标。6.根据权利要求5所述的宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：所述四反式光学机构的焦距与口径比值为4，沿x轴方向水平视场角为-3
°
至 3
°
，沿y轴方向垂直视场角为-3
°
至 3
°
。7.根据权利要求6所述的宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：所述四反式光学机构的侦擦光谱范围为0.55um至14um，其焦距为250mm≤f≤400mm。8.根据权利要求7所述的宽光谱离轴四反式光学系统，其特征在于：所述第一反射镜(1)的曲率半径为-3514.48mm，第一反射镜(1)的中心与第二反射镜(2)的中心距离为-270mm，第一反射镜(1)的圆锥系数为-142.2，离轴量为-6mm，第一反射镜(1)沿x轴旋转角度为-18
°
，第一反射镜(1)的形状大小为140mm
×
140mm；所述第二反射镜(2)的曲率半径为-622mm，第二反射镜(2)的中心与第三反射镜(3)的中心距离为280mm，第二反射镜(2)的圆锥系数为-0.472，离轴量为-50mm，第二反射镜(2)的沿x轴旋转角度为-14
°
，第二反射镜(2)的形状大小为80mm
×
80mm；所述第三反射镜(3)的曲率半径为-549.601mm，第三反射镜(3)的中心与第四反射镜(4)的中心距离为-308mm，第三反射镜(3)为xy型自由曲面，离轴量为-200mm，第三反射镜(3)沿x轴旋转角度为2.5
°
，第三反射镜(3)的形状大小为170mm
×
170mm；所述第四反射镜(4)为平面反射镜，第四反射镜(4)的中心与焦平面(5)的中心距离为262mm，离轴量为-9mm，第四反射镜(4)形状大小为160mm
×
110mm。

技术总结
本实用新型的目的是解决现有二反射、三反射和四反射光学系统存在自由度较低，难以解决高成像质量与小型化之间矛盾的技术问题。该宽光谱离轴四反式光学系统，包括四反式光学机构，四反式光学机构包括沿光束传播方向依次设置的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和焦平面；第一反射镜将入射光束反射后以离轴的方式入射至第二反射镜，第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜对入射光束依次进行反射，第四反射镜将反射光束汇聚至焦平面。优化了其光学系统的自由度，同时减小了宽光谱离轴四反式光学系统的体积，并提高了成像质量。并提高了成像质量。并提高了成像质量。


技术研发人员：刘伟 冯联华 蔡占恩 陈继铭 闫福文
受保护的技术使用者：西安中科立德红外科技有限公司
技术研发日：2022.01.14
技术公布日：2022/6/3