[发明专利]一种光学系统

说明书

本发明提供一种光学系统，其包括：第一折射镜组、光阑、第二折射镜组、自由曲面透镜和反射镜组，第一折射镜组、光阑、第二折射镜组、自由曲面透镜和反射镜组依次沿光路设置。光能够依次穿过第一折射镜组、光阑、第二折射镜组、自由曲面透镜而抵达反射镜组，反射镜组能够对光进行反射。与现有技术比较本发明的有益效果在于：该光学系统包括折射镜组和反射镜组，折射镜组的光焦度较小，反射镜组承担了主要的光焦度，并且离轴反射镜组能够用于实现像方远心的聚焦成像。该光学系统中减少了折射元件的口径及数量，同时使用含有自由曲面的透镜用以校正畸变，该光学系统能够进行像差优化设计，光学系统在增大焦距和视场的同时降低设计制造难度和成本。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种光学系统。

背景技术

航空测绘相机在民用遥感、国土测绘、资源普查、自然灾害监测、土木工程、土地利用和城市规划等领域有着广泛的应用前景，对促进我国的国民经济建设有着重要的实际意义。

航空测绘相机的光学镜头是实现测绘成像、光学探测遥感的关键部件。随着航空测绘应用领域的不断拓展，航空测绘相机的光学系统设计指标也进一步提高，航空测绘相机的设计焦距越来越长，视场角不断扩大，因此，系统像差急剧增大。

航空测绘相机常采用反射式和折射式两种结构。反射式光学系统具有以下优势：不存在任何色差，工作光谱范围宽，可用于宽谱段成像，容易实现热稳定成像，但传统反射式光学系统的缺点是视场角较小。近些年，国内外出现了使用自由曲面的大视场离轴三反和离轴四反光学系统，如申请号为201010613570.X，且名为《超大视场偏轴全反射式光学系统》的专利申请文件中所述的光学系统，以及申请号为201310119864.0，且名为《使用自由曲面的宽幅离轴三反光学系统》的专利申请文件中所述的光学系统。这些离轴反射系统虽然能够达到较大视场，但是存在较大的畸变，同时难以实现像方远心光路。

因此，宽视场测绘相机多采用同轴折射式结构。同轴折射式光学系统随着焦距和视场角的增大，会导致光学系统庞大笨重、成本昂贵，并且超大口径的透镜材料难以制备，已不能很好的适用于高性能航空测绘相机的发展要求，必须采用其它方式对光学系统进行优化设计。

发明内容

现有航空测绘相机要满足长焦距、大视场、小畸变、远心成像的要求时，光学系统存在体积庞大笨重、成本昂贵、超大口径的透镜材料难以制备等问题。有鉴于此，为了解决以上技术问题，本发明提供一种光学系统，其包括：第一折射镜组、光阑、第二折射镜组、自由曲面透镜和反射镜组，所述第一折射镜组、所述光阑、所述第二折射镜组、所述自由曲面透镜和所述反射镜组依次沿光路设置，光能够依次穿过所述第一折射镜组、所述光阑、所述第二折射镜组、所述自由曲面透镜而抵达所述反射镜组，所述反射镜组能够对光进行反射。

较佳地，所述第一折射镜组为具有正光焦度的折射镜组，所述第二折射镜组为具有负光焦度的折射镜组，所述反射镜组为具有正光焦度的反射镜组，所述第一折射镜组、所述光阑和所述第二折射镜组为同轴组件，所述自由曲面透镜为离轴偏心组件；所述反射镜组为离轴偏心组件。

较佳地，所述第一折射镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜沿光路依次设置；所述第二折射镜组包括第四透镜和第五透镜，所述第四透镜和所述第五透镜沿光路依次设置。

较佳地，所述反射镜组至少包括两个反射镜。

较佳地，当所述反射镜组仅包括第一反射镜和第二反射镜共两个反射镜时，所述第一反射镜为非球面凹面镜，所述第二反射镜为非球面凸面镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜沿光路依次设置。

较佳地，当所述反射镜组包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜共三个反射镜时，所述第一反射镜为球面凸面镜，所述第二反射镜为非球面凹面镜，所述第三反射镜为球面凸面镜。