[发明专利]离轴非球面三反光学系统

说明书

本发明涉及离轴非球面三反光学系统，包括：一主镜，该主镜设置在光线的出射光路上；一次镜，该次镜设置在所述主镜的反射光路上；一三镜，该三镜设置在所述次镜的反射光路上；以及一图像传感器，该图像感测器位于所述三镜的反射光路上，在空间中定义一第一三维直角坐标系，在空间中相对于第一三维直角坐标系，以所述主镜所在的空间定义一第二三维直角坐标系；以所述次镜所在的空间定义一第三三维直角坐标系；以所述三镜所在的空间定义一第四三维直角坐标系；在所述第二三维直角坐标系中，所述主镜的反射面；在所述第三三维直角坐标系中，所述次镜的反射面；以及在所述第四三维直角坐标系中，所述三镜的反射面均为一6次的xy多项式非球面。

技术领域

本发明涉及光学系统设计领域，尤其涉及一种具有大视场，小F数的离轴非球面三反光学系统。

背景技术

非球面设计自由度大，可以更好的消除像差。非球面的应用给离轴光学系统增加了很多自由度。

然而，现有的离轴非球面三反光学系统主要适用于小视场角，大F数的视场，对于具有大视场角，小F数视场的应用范围受限。因此如果可以提供一种可以实现大视场，小F数的离轴非球面三反光学系统，将非常有意义。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种具有大视场，小F数的离轴非球面三反光学系统。

一种离轴非球面三反光学系统，包括：一主镜，该主镜设置在光线的出射光路上；一次镜，该次镜设置在所述主镜的反射光路上；一三镜，该三镜设置在所述次镜的反射光路上；以及一图像传感器，该图像感测器位于所述三镜的反射光路上，在空间中定义一第一三维直角坐标系，在空间中相对于第一三维直角坐标系，以所述主镜所在的空间定义一第二三维直角坐标系；以所述次镜所在的空间定义一第三三维直角坐标系；以所述三镜所在的空间定义一第四三维直角坐标系；在所述第二三维直角坐标系中，所述主镜的反射面；在所述第三三维直角坐标系中，所述次镜的反射面；以及在所述第四三维直角坐标系中，所述三镜的反射面均为一6次的xy多项式非球面。

相较于现有技术，本发明提供的离轴非球面三反光学系统可以实现较小F数、较大视场的成像，且成像质量良好，其中，F数可达2，视场角可达到2°×6°；该非球面的反射镜使用的非球面表达式的次数较低，比较容易加工，易于批量生产。

附图说明

图1为本发明实施例提供的求解特征数据点时特征光线起点与终点示意图。

图2为本发明实施例提供的全局坐标系与局部坐标系的位置关系图。

图3为本发明实施例提供的求解中间点G_m的示意图。

图4为本发明实施例提供的求解第m+1个特征数据点P_m+1的示意图。

图5为本发明实施例提供的求解非球面上的所有特征数据点(P₁，P₂，......P_K)的整个计算流程图。

图6为本发明实施例提供的确定局部坐标系参数取值的示意图。

图7为本发明实施例提供的离轴非球面三反光学系统100的示意图。

图8为离轴非球面三反光学系统的各镜面之间的位置关系。

图9为本发明实施例提供的离轴非球面三反光学系统的RMS弥散斑直径示意图。

图10为本发明实施例提供的离轴非球面三反光学系统的畸变网格图。

图11为本发明实施例提供的离轴非球面三反光学系统100的光路示意图。

图12为本发明实施例提供的优化后的离轴非球面三反光学系统的光路示意图。