[发明专利]一种全反射式无焦光学系统

说明书

本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种全反射式无焦光学系统，其包括：沿光路先后顺序依次排列第一光路模块和第二光路模块，所述第一光路模块包括沿光路先后顺序依次排列设置的第一反射镜和第二反射镜，第二光路模块包括沿光路先后顺序依次排列设置的第三反射镜和第四反射镜。本发明的系统采用了四片反射镜，均为反射式元件，能够接收不同波段的光线而不产生色差，从而具有多波段、共口径的优点，四片反射镜构成一个非共轴的光学系统，将入射平行宽光束压缩呈平行细光束，避免光线的二次遮拦，同时满足共焦的条件，具有较小的成像畸变特性，结构紧凑、适装性好。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种全反射式无焦光学系统。

背景技术

无焦光学系统即为入射和出射波前均为平面波的光学系统，对光束没有汇聚和发散作用，也称做望远镜系统。无焦光学系统除了用于传统的望远镜、激光扩束以外，还可以作为成像光学系统的一部分来使用。特别是在需要像移补偿或稳像的光学系统，利用无焦光学系统对光束的缩放作用，在无焦光学系统和成像光学系统之间设置小口径平面镜(即快速反射镜Fast Steering Mirror)，通过快速反射镜转动来消除探测器曝光期间内目标和图像之间相对运动，例如卫星、机载、车辆等动平台的光学系统。

传统透射式或者折反射式无焦光学系统受材料和镀膜技术所限，多波段、共口径透射式光学系统的设计难度大且结构复杂，相比之下，反射式光学系统无色差、光能利用率高、空间利用率高，可较好地满足宽波段、大口径、小型化的应用需求。

对于多波段、共口径的无焦光学系统设计，现有透射式或折反射式光学系统形式受材料限制且设计难度大，而反射式无焦光学系统通常存在二次遮拦且成像畸变大的问题。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的全反射式无焦光学系统成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种全反射式无焦光学系统。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种全反射式无焦光学系统，该系统包括：

沿光路先后顺序依次排列第一光路模块和第二光路模块，所述第一光路模块包括沿光路先后顺序依次排列设置的第一反射镜和第二反射镜，第二光路模块包括沿光路先后顺序依次排列设置的第三反射镜和第四反射镜，所述第二反射镜位于所述第一反射镜的一侧，所述第三反射镜和第四反射镜位于所述第一反射镜的另一侧，所述第四反射镜位于所述第一反射镜和所述第三反射镜之间；

所述第一反射镜的焦点与所述第二反射镜的焦点在第一重合点处重合，所述第二反射镜围绕所述第一重合点转动，所述第二反射镜的焦点和所述第三反射镜的焦点在第二重合点处重合，所述第三反射镜围绕所述第二重合点转动，所述第三反射镜的焦点和所述第四反射镜的焦点在第三重合点处重合，所述第四反射镜围绕所述第三重合点转动；

入射光线经过所述第一反射镜和所述第二反射镜反射后，在所述第二反射镜和所述第三反射镜之间形成有中间像，所述中间像再经所述第三反射镜反射至所述第四反射镜，以平行光线出射，所述中间像位于所述第二重合点处，所述第一光路模块的后焦点与所述第二光路模块的前焦点在所述中间像面处重合。

优选地，所述第二反射镜和所述第三反射镜分别包括至少两个焦点，所述第二反射镜的一个焦点与第一反射镜的焦点重合，形成所述第一重合点，所述第二反射镜的另一个焦点与所述第三反射镜的一个焦点重合，形成所述第二重合点，所述第三反射镜的另一个焦点与所述第四反射镜的焦点重合，形成所述第三重合点。

优选地，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜的面型包括二次曲面、高次非球面或自由曲面。

优选地，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜的面型均为二次曲面。