[发明专利]一种棱镜光学系统

权利要求书

1.一种棱镜光学系统，其特征在于，包括一个棱镜，该棱镜包括三个光学表面，分别为第一表面、第二表面和第三表面，所述第一表面为球面，第二表面为自由曲面，第三表面为衍射面；物方产生的入射光线先在所述第一表面透射，然后依次在所述第二表面反射，在所述第一表面反射，最后由第三表面透射出该棱镜；

所述棱镜光学系统包括设置在所述入射光线的光路上的孔径光阑，所述入射光线经过所述孔径光阑后在所述第一表面透射；由所述第三表面透射出该棱镜后的出射光线射到一个像面上；

所述第一表面的曲率半径为-96.2971mm，所述第二表面的曲率半径为-62.8811mm，所述第三表面的曲率半径为-58.4499mm；所述孔径光阑和第一表面的间隔为20mm，所述第一表面和第二表面的间隔为13mm，所述第一表面和第三表面的间隔为16mm，所述第三表面和所述像面的间隔为14.856mm。

2.根据权利要求1所述的棱镜光学系统，其特征在于，该棱镜光学系统的光学参数是：入瞳直径：8mm，视场角：24°，工作波段为480nm～644nm。

3.根据权利要求1所述的棱镜光学系统，其特征在于，所述自由曲面满足下面的表达式：

其中，z是光学表面矢高；k为圆锥系数；c为曲率半径；r为光轴方向的半径高度，有r²＝x²+y²；A_i是zernike多项式系数；

其中，

所述衍射面的衍射面位相分布表达式为：

φ(t)＝2π(B₁t²+B₂t⁴+B₃t⁶...)，

其中，B₁、B₂、B₃……为衍射元件的位相系数，t为径向坐标。

4.根据权利要求3所述的棱镜光学系统，其特征在于，所述自由曲面中，A₂＝6.6634e-007，A₃＝-0.27571，A₄＝2.3526e-004；所述衍射面中，衍射级次：1，中心波长：546nm，B₁＝2.0949e-005，B₂＝-5.2945e-007。

5.根据权利要求1所述的棱镜光学系统，其特征在于，所述孔径光阑的偏心类型：Decenter&Return，偏心量：y＝-5mm；所述第一表面的偏心类型：Decenter&Return，偏心量：alf＝10°；所述第二表面的偏心类型：Decenter&Return，偏心量：alf＝25°；所述第三表面的偏心类型：Basic，偏心量：alf＝38.7°；所述像面的偏心类型：Decenter&Return，偏心量：alf＝-2.17°，y＝6.46mm。

6.根据权利要求1所述的棱镜光学系统，其特征在于，在所述物方与所述孔径光阑之间的光路上设置有一个望远光学系统，该望远光学系统与所述棱镜光学系统组成一个中继成像系统；所述望远光学系统包括沿光路依次设置的第一胶合镜组、第二胶合镜组、第五透镜和第六透镜，所述第一胶合镜组由依次设置的第一透镜和第二透镜胶合构成，所述第二胶合镜组由依次设置的第三透镜和第四透镜胶合构成。