什么是光学反射系统?反射系统的原理
反射系统,如其名所示,完全由反射元件构成,其中卡塞格林和格里高利镜像系统是经典的代表。以卡塞格林光学系统为例,其满足以下公式:
φp+φs-φpφsL=φc
在此公式中,φp代表主镜的光焦度,φs代表次镜的光焦度,L代表主镜与次镜之间的距离,而φc则代表卡塞格林镜系统的光焦度。在经典的卡塞格林系统中,主镜通常采用抛物面设计,次镜则为双曲面。下图展示了一个典型的全铝卡塞格林系统。

全铝卡塞格林系统的焦距(EFL)与线性热膨胀系数呈正比关系。这种系统具有被动无热特性,能够在不同温度下保持对焦。当温度发生变化时,全铝卡塞格林系统的参数,如曲率半径、主次镜间距以及空气折射率,也会相应调整。
在此例中,主镜和次镜的膨胀系数与镜筒材料一致(均为铝合金),确保系统在所需工作温度范围内保持聚焦。例如,随着温度的升高,主镜和次镜的光焦度会减小,同时外壳材料会根据光焦度的变化成比例地膨胀,从而使图像保持对焦。这是针对光学系统在任何温度变化下进行被动热化的较为简便方法。

然而,若卡塞格林系统的主镜、次镜和镜筒采用不同材料,无热化问题将变得更为复杂。尽管如此,其基本原理保持不变:主镜光焦度的变化速率与次镜光焦度不同,且必须选择合适的镜筒材料以确保图像对焦。在极端温度条件下使用时,这种被动无热化的反射系统除了可能出现散焦外,还可能产生其他像差。此外,反射系统的离轴性能有限,不适用于轴外视场较大的情况。
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