[发明专利]小形状因子基于四镜的成像系统

权利要求书

1.一种全反射光学系统，包括：

凹面主镜，具有中心孔和半径，所述主镜具有抛物表面、非抛物锥形表面或非球表面中的一个；

凸面二级镜，面向所述主镜，所述二级镜具有非球表面，其中，光轴从所述主镜的顶点延伸至所述二级镜的顶点；

凹面三级镜，布置在所述主镜的后面，所述三级镜具有抛物表面、非抛物锥形表面或非球表面中的一个；

凹面四级镜，布置在所述主镜的所述中心孔中或所述主镜的后面，所述四级镜具有球表面、抛物表面、非抛物锥形表面或非球表面中的一个；以及

至少一个图像平面，具有一个或多个聚集传感器，其中，所述图像平面定位成距所述光轴的径向距离不超过所述主镜的所述半径。

2.根据权利要求1所述的光学系统，还包括：入射光瞳，位于所述主镜或所述二级镜附近；以及，位于以下位置之一的出射光瞳或Lyot光阑：1)所述四级镜附近，2)在所述三级镜与所述四级镜之间，以及3)在所述四级镜与所述图像平面之间。

3.根据权利要求1所述的光学系统，还包括一个或多个折叠镜，所述一个或多个折叠镜布置成将光线从所述四级镜偏转到所述图像平面，其中，所述一个或多个折叠镜配置成折叠光线路径。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其中，基于使用第一折叠镜，出射光瞳位于所述三级镜与所述四级镜之间，或位于所述四级镜与所述第一折叠镜之间。

5.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述折叠镜中的一个相对于所述光学系统的光轴倾斜特定角度。

6.根据权利要求3所述的光学系统，其中，位于所述图像平面的前面的所述折叠镜中的一个利用在相同光谱范围上的反射和透射部分来加宽视场，其中，每个部分均对应于所述一个或多个聚集传感器中的特定传感器。

7.根据权利要求3所述的光学系统，其中，位于所述图像平面的前面的所述折叠镜中的一个使得能够同时进行多色成像，其中，所述折叠镜中的所述一个在第一光谱范围上是反射的，并且在其它光谱范围上是透射的，以及在第二光谱范围上是反射的，并且在其它光谱范围上是透射的，其中，所述聚集传感器中的一个专用于所述第一光谱范围，以及所述聚集传感器中的不同的一个专用于所述第二光谱范围。

8.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述折叠镜使得能够同时进行多色成像，其中，所述折叠镜中的每个均在特定光谱范围上是反射的，并且在其它光谱范围上是透射的，以及其中，每个添加的折叠镜和所述聚集传感器中的相应一个与不同的光谱范围相关联。

9.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述光学系统适于支持同时多色成像，包括：1)全色和RGB以及近红外成像，2)可见和红外(近红外、短波红外、中波红外或长波红外)成像，3)可见和可见成像，4)红外和红外成像，5)UV和可见成像，或6)UV和红外成像。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其中，限定为所述二级镜与所述三级镜之间的距离与所述光学系统的有效焦距的比率的形状因子小于0.09。

11.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述光学系统在500km的高度处具有优于1m的成像分辨率。

12.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述主镜和所述二级镜的顶点形成光轴，以及所述主镜和所述二级镜关于所述光轴对称或具有周期性。

13.根据权利要求12所述的光学系统，其中，周期性镜的对角线与所述图像平面的对角线具有零度或45度的角度。根据权利要求12所述的光学系统，其中，所述三级镜的光轴不与机械轴重合。