[发明专利]自由曲面离轴三反光学系统

说明书

本发明涉及一种自由曲面离轴三反光学系统，包括一主反射镜，设置在物方光线的出射光路上，用于将所述物方光线反射，形成一第一反射光；一次反射镜，设置在所述主反射镜的反射光路上，用于将所述第一反射光二次反射，形成一第二反射光，该次反射镜的反射面为一光阑面；一第三反射镜，设置在所述次反射镜的反射光路上，用于将所述第二反射光再次反射，形成一第三反射光；以及一图像传感器，位于所述第三反射镜的反射光路上，用于接收所述第三反射光，所述主反射镜以及第三反射镜的反射面均为一6次的xy多项式自由曲面，所述次反射镜为一球面，所述自由曲面离轴三反光学系统在y轴方向的视场角大于等于65°，在x轴方向的视场角大于等于0.8°。

技术领域

本发明涉及一种自由曲面离轴三反光学系统，尤其涉及一种可以实现大视场角的自由曲面离轴三反光学系统。

背景技术

自由曲面是指无法用球面或非球面系数来表示的非传统曲面，通常是非回转对称的，结构灵活，变量较多，为光学设计提供了更多的自由度，可以大大降低光学系统的像差，减小系统的体积、重量与镜片数量，可以满足现代成像系统的需要，有着广阔的发展应用前景。由于自由曲面有非对称面并提供了更多的设计自由度，他们常被用在离轴非对称系统中。

然而，现有的自由曲面离轴三反光学系统中，三个反射镜均采用自由曲面的较多，由于自由曲面的变量较多，自由度太大，系统的体积、重量与镜片数量等考虑因素很多，很难设计出结构简单、成本低廉且具有较好成像效果的自由曲面光学系统。而现有的采用球面或非球面的离轴三反光学系统通常难以实现视场角超过60度的多视场成像。

发明内容

本发明提供一种自由曲面离轴三反光学系统，包括：一主反射镜，该主反射镜设置在物方光线的出射光路上，用于将所述物方光线反射，形成一第一反射光；一次反射镜，该次反射镜设置在所述主反射镜的反射光路上，用于将所述第一反射光二次反射，形成一第二反射光，该次反射镜的反射面为一光阑面；一第三反射镜，该第三反射镜设置在所述次反射镜的反射光路上，用于将所述第二反射光再次反射，形成一第三反射光；以及一图像传感器，该图像传感器位于所述第三反射镜的反射光路上，用于接收所述第三反射光，所述主反射镜以及第三反射镜的反射面均为一6次的xy多项式自由曲面，所述次反射镜为一球面，所述自由曲面离轴三反光学系统的视场角在y轴方向的角度大于等于65°，在x轴方向的角度大于等于0.8°。

与现有技术相比，本发明提供的自由曲面离轴三反光学系统具有以下优点：第一，本发明提供的自由曲面离轴三反光学系统的次反射镜的反射面为球面，相比三个反射镜均为自由曲面的自由曲面离轴三反光学系统，控制因素较少，比较容易设计。第二，本发明提供的自由曲面离轴三反光学系统，可以实现多视场成像，且具有较大的视场角，成像范围较大。

附图说明

图1为本发明实施例提供的自由曲面离轴三反光学系统的光路示意图。

图2为本发明实施例提供的自由曲面离轴三反光学系统的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的自由曲面离轴三反光学系统的传递函数图。

图4为本发明实施例提供的自由曲面离轴三反光学系统的RMS波前误差图。

主要元件符号说明

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

下面将结合附图及具体实施例，对本发明提供的自由曲面离轴三反光学系统做进一步的详细说明。