[发明专利]实出瞳离轴反射光学系统

说明书

本发明涉及一种实出瞳离轴反射光学系统，包括：一主镜、一次镜、一三镜以及一实出瞳，所述主镜、次镜和三镜均为自由曲面，所述主镜位于入射光束的入射光路上，并反射入射光束，形成一第一反射光束，所述次镜位于主镜的反射光路上，反射所述第一反射光束，形成一第二反射光束，所述三镜位于次镜的反射光路上，反射所述第二反射光束，形成一第三反射光束，其中，所述第一反射光束和第二反射光束均没有会聚像点，所述第三反射光束穿过所述实出瞳到达一像面。

技术领域

本发明涉及光学设计领域，尤其涉及一种离轴三反成像系统。

背景技术

离轴反射式光学成像系统具有透过率高、成像波段范围广、无色差等优势，在成像领域有着诸多应用。为了避免光束遮拦而减小成像效率，离轴系统的对称性遭到破坏，会引入非常规的和一些有视场依赖性的像差，具有回转对称性的球面和非球面往往矫正这类像差的能力较弱。光学自由曲面是一种不具有回转对称性、设计自由度高的光学曲面，可以用于矫正离轴像差。近年来，自由曲面越来越多的用于离轴反射式成像系统，实现了许多具有高性能的成像系统。

在离轴反射成像系统的末端如果存在实际的出射光瞳，可以在出射光瞳位置放置挡光板，以抑制杂散光、散射光和衍射光。同时，当在出射光瞳位置处使用制冷探测器的冷挡或冷屏，还可以显著限制有害的背景辐射并提高信噪比。因此，外部实际出射光瞳对于实现高性能红外成像系统非常重要。

然而，目前带有实出瞳的离轴自由曲面系统大多为三反射镜且有中间像的像式形式，中间像一般在主镜之后，这会导致主镜的光焦度变大，光焦度大会带来大的像差，同时有中间像的系统也会产生更大的畸变。另外，光焦度大的曲面起伏大，加工精度相对较低。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种具有实出瞳的无中间像的离轴三反成像系统。

一种实出瞳离轴反射光学系统，包括：一主镜、一次镜、一三镜以及一实出瞳，所述主镜、次镜和三镜均为自由曲面，所述主镜位于入射光束的入射光路上，并反射入射光束，形成一第一反射光束，所述次镜位于主镜的反射光路上，反射所述第一反射光束，形成一第二反射光束，所述三镜位于次镜的反射光路上，反射所述第二反射光束，形成一第三反射光束，其中，所述第一反射光束和第二反射光束均没有会聚为像点，所述第三反射光束穿过所述实出瞳到达一像面。

相较于现有技术，本发明提供的实出瞳离轴反射光学系统，由于所述第一反射光束和第二反射光束均没有会聚为像点，不会产生中间像，从而使得自由曲面的像差小，图像畸变小能够减少该成像系统的F数，提高该成像系统的视场，从而获得更高的成像分辨率和更宽的观测范围；此外，该成像系统由于包括一实出瞳，系统的灵敏度可相应提高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的实出瞳离轴反射光学系统的光路图。

图2为本发明实施例提供的实出瞳离轴反射光学系统的各视场的MTF曲线。

图3为本发明实施例提供的实出瞳离轴反射光学系统的各视场的平均RMS波像差图。

主要元件符号说明

实出瞳离轴反射光学系统      100

主镜                        102

次镜                        104

三镜                        106

像面                        108

实出瞳                      110

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式