具有宽视场的反射式望远镜制造技术

公开了为望远镜系统提供更宽的FOV的系统和方法。在一个实施例中，望远镜包括具有孔的主反射镜，其中光路源自位于主反射镜前方的物体并且从主反射镜反射出来。次反射镜邻近主反射镜布置，其中光路从次反射镜反射并穿过主反射镜中的孔。望远镜包括沿着光路布置的扩展光学像场校正器组，该扩展光学像场校正器被定位为反射从次反射镜入射的光，其中该扩展光学像场校正器组包括两个校正器反射镜。沿着光路并且与扩展光学像场校正器相邻布置的第三反射镜，该第三反射镜被定位为反射从扩展光学像场校正器入射的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有宽视场的反射式望远镜相关申请的相互参考本申请要求2015年3月27日提交的名称为“具有宽视场的反射望远镜”的第62/139484号美国临时专利申请的优先权，其公开的内容通过引用的方式全部并入本文。
技术介绍
天基望远镜应用于国防工业和商业航天工业等各种行业。当天基望远镜观察和/或测量地球表面时，其绕地球轨道运行。尽管在天基望远镜领域取得了进展，但是本领域中与宽视场望远镜相关的方法和系统仍需改进。
技术实现思路
本专利技术涉及天基成像系统，特别涉及具有宽视场(FOV)的天基望远镜系统。本专利技术具有更广泛的适用性，并且也适用于陆基成像系统和望远镜。本专利技术的实施例涉及为望远镜系统提供更宽的FOV的系统和方法。在一个实施例中，该系统包括具有多个反射镜的无焦望远镜。多个反射镜包括一组光学像场校正器，其目的是将光学像差减小到允许实现宽视场的必要程度，其被定位为反射从次反射镜入射的光。入射光在被一组扩展的光学像场校正器反射之前，可能穿过主反射镜中的孔。本专利技术可同时广泛适用于天基和陆基的商业航天系统和军事侦查系统。根据本专利技术的实施例，望远镜包括具有孔的主反射镜，其中光路源自位于主反射镜前方的物体，并从主反射镜反射。次反射镜可以邻近主反射镜布置，其中光路从次反射镜反射并穿过主反射镜中的孔。望远镜包括沿着光路布置的扩展光学像场校正器组，这些扩展光学像场校正器被定位为反射从次反射镜入射的光，其中扩展光学像场校正器组包括两个校正器反射镜。望远镜还包括沿着光路布置并与扩展光学像场校正器相邻的第三反射镜。在一个实施例中，第三反射镜的特征在于光强度适于校准从扩展光学像场校正器组接收的光。可选择地，在一个实施例中，第三反射镜的特征在于光强度足以将从扩展光学像场校正器组入射的光聚焦到检测器上。在某些实施例中，第三反射镜被定位为接收向主反射镜传播的从扩展光学像场校正器组入射的光。第三反射镜可以被定位于邻近主反射镜。在一些实施例中，望远镜还包括沿着光路布置并且与扩展光学像场校正器相邻的折叠反射镜，该折叠反射镜可以被定位为反射来自第三反射镜的光路。在一些实施例中，扩展光学像场校正器包括凸面镜和凹面镜。扩展光学像场校正器可以基本上不具有净光强度。在一个实施例中，凸面镜和凹面镜被布置在中间图像的相对两侧。中间图像可能布置与凸面镜和凹面镜等间距。在实施例中，中间图像是可接近的中间图像。在一些实施例中，两个校正器反射镜都是非球面的。凸面镜可以比凹面镜更加非球面。在一个实施例中，凸面镜从球体偏离多达25个波(waves)，并且凹面镜从球体背离多达15个波。在一些实施例中，每个校正器反射镜都是旋转对称的。在一些实施例中，折叠反射镜和第三反射镜位于扩展光学像场校正器组的相对两侧。在实施例中，主反射镜具有中心，并且孔从中心偏移。根据本专利技术的另一实施例，一种校正光场的方法包括：通过主反射镜将源自物体的光反射至次反射镜，并且通过副反射镜将来自主反射镜的光反射到扩展光学像场校正器组，其中光通过主反射镜中的孔。该方法包括，通过扩展光学像场校正器组将来自次反射镜的光反射到第三反射镜，并且通过第三反射镜将来自扩展光学像场校正器的光反射到折叠反射镜。在实施例中，扩展光学像场校正器组对光进行两次反射。在一些实施例中，在第一反射之后创建中间图像。根据本专利技术的另一个实施例，望远镜系统包括多个反射镜和被定位为接收从多个反射镜入射的光检测器。多个反射镜可能包括具有孔的主反射镜，其中光路源自主反射镜前面的物体并且从主反射镜反射出来。次反射镜邻近主反射镜布置，其中光路从次反射镜反射并穿过主反射镜中的孔。多个反射镜包括沿着光路布置的扩展光学像场校正器，扩展光学像场校正器被定位为反射从次反射镜入射的光，其中扩展光学像场校正器组包括两个校正器反射镜。多个反射镜还包括沿着光路布置并与扩展光学像场校正器相邻的第三反射镜，第三反射镜被定位为反射从扩展光学像场校正器入射的光的位置。可能还包括附加的反射镜组或透镜组以将光聚焦到检测器上。在一些实施例中，多个折叠反射镜还包括沿着光路布置并且与扩展光学像场校正器相邻的折叠反射镜，该折叠反射镜被定位为反射来自第三反射镜的光路。在一些实施例中，扩展光学像场校正器包括凸面镜和凹面镜。在实施例中，主反射镜具有中心，并且孔从中心偏移。相比于传统装置，通过这些装置可以实现许多有益效果。本专利技术提供的有益效果包括比常规的天基望远镜更宽的FOV。拥有更宽的FOV节省了从太空观测地球的时间和成本。另外，多个反射镜被布置成具有总体紧凑的体积。拥有紧凑的体积可以将其他必要的有效载荷的可用空间最大化。此外，具有紧凑的占地面积节省了将望远镜运送到外太空的成本。在下面的描述、权利要求和附图中描述了实施例的这些和其他细节以及它们的许多优点和特征。附图说明图1是展示了无焦望远镜反射镜排布的示意图；图2是展示了根据本专利技术的实施例的具有扩展光学像场校正器的无焦望远镜排布的示意图；图3A是展示了根据本专利技术的实施例的扩展光学像场校正器的示意图；图3B是展示了根据本专利技术的实施例的第一校正器反射镜的示意图；图3C是展示了根据本专利技术的实施例的第二校正器反射镜的示意图；图4是展示了根据本专利技术的实施例的校正器反射镜的非球面轮廓的曲线图；图5A是展示了根据本专利技术的实施例的第一校正器反射镜的表面轮廓的简化曲线图；图5B是展示了根据本专利技术的实施例的第二校正器反射镜的表面轮廓的简化曲线图；图6是展示了根据本专利技术的实施例的具有扩展光学像场校正器的焦距望远镜反射镜排布的示意图；图7A是根据本专利技术的实施例的在SWIR带中测量的图像质量的图形表示；图7B是根据本专利技术的实施例的在可见频带中测量的图像质量的图形表示；图8A是没有扩展光学像场校正器的无焦望远镜的像散性的示意图；图8B是根据本专利技术的实施例的具有扩展光学像场校正器的无焦望远镜的像散性的示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术的实施例，在下面的描述中，阐述了许多示例和细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，某些实施例可以在缺少其中一些细节的情况下实现，或者可以基于其修改或等同方式来实施。本专利技术的实施例提供了用于宽FOV天基望远镜的系统和方法。天基望远镜可以由多个反射镜组成，其可能包括扩展光学像场校正器组。扩展光学像场校正器组的扩展光学像场校正器可能沿着光路定位，以增加天基望远镜系统的FOV。图1展示了望远镜100。望远镜100包括前方102和后方104。前方102可能指向物体(未图示)，光路114源自该物体。望远镜100还包括具有孔107的主反射镜106。次反射镜108被定位为邻近主反射镜106。次反射镜108沿着光路被定位，以反射从主反射镜106入射的光。来自次反射镜108的反射光穿过孔107并投射到第一折叠反射镜110上。第一折叠反射镜110朝向第三反射镜112引导光，然后根据需要朝向第二折叠反射镜120和其他光学器件反射光，从而在检测器(未图示)上形成图像。第一折叠反射镜110和第二折叠反射镜120是平坦的平面镜，其不会影响由望远镜100获得的图像质量。如图1所示，第一折叠反射镜110、第二折叠反射镜120和第三反射镜112被定位为与主反射镜106横向相邻。第一折叠反射镜110、第二折叠反射镜120和第三反射镜112装配在主反射镜106的覆盖区域内。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种望远镜，包括：具有孔的主反射镜，其中光路源自位于所述主反射镜前方的物体并且从所述主反射镜反射出来；邻近所述主反射镜布置的次反射镜，其中所述光路从所述次反射镜反射出来并穿过所述主反射镜中的所述孔；沿着所述光路布置的扩展光学像场校正器组，所述扩展光学像场校正器组的扩展光学像场校正器被定位为反射从所述次反射镜入射的光，其中所述扩展光学像场校正器组包括两个校正器反射镜；以及沿着所述光路并且与所述扩展光学像场校正器相邻布置的第三反射镜，所述第三反射镜被定位为反射从所述扩展光学像场校正器入射的所述光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.27 US 62/139,4841.一种望远镜，包括：具有孔的主反射镜，其中光路源自位于所述主反射镜前方的物体并且从所述主反射镜反射出来；邻近所述主反射镜布置的次反射镜，其中所述光路从所述次反射镜反射出来并穿过所述主反射镜中的所述孔；沿着所述光路布置的扩展光学像场校正器组，所述扩展光学像场校正器组的扩展光学像场校正器被定位为反射从所述次反射镜入射的光，其中所述扩展光学像场校正器组包括两个校正器反射镜；以及沿着所述光路并且与所述扩展光学像场校正器相邻布置的第三反射镜，所述第三反射镜被定位为反射从所述扩展光学像场校正器入射的所述光。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第三反射镜被定位为接收从所述扩展光学像场校正器组入射的向所述主反射镜传播的光。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第三反射镜被定位为邻近所述主反射镜。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括沿着所述光路布置并且与所述扩展光学像场校正器相邻的折叠反射镜，所述折叠反射镜被定位为反射来自所述第三反射镜的光路。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述扩展光学像场校正器包括凸面镜和凹面镜。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述扩展光学像场校正器基本上没有净旁轴光强度。7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述凸面镜和所述凹面镜布置在中间图像的相对两侧上。8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述中间图像与所述凸面镜和所述凹面镜等间距地布置。9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述中间图像是可接近的中间图像。10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述两个校正器反射镜都是非球面的。11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述凸面镜相比所述凹面镜是更非球面的。12.根据权利要求1所述的设备，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈维·M·斯潘塞，
申请(专利权)人：DRS网络和成像系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US