CN114764184B - 成像光学系统 - Google Patents

Abstract

一种成像光学系统，其包括：一主反射镜、一次反射镜、一第三反射镜以及一孔径光阑，该孔径光阑设置在所述次反射镜上；所述成像光学系统具有一视场、一视场焦距(FFL)和一视场入瞳的有效孔径(FEPD)，所述FFL和所述FEPD连续变化，视场中心的FFL和FEPD均大于视场边缘的FFL和FEPD。本发明进一步涉及一种具有FFL和FEPD的设计方法。

Description

成像光学系统

技术领域

本发明涉及光学设计领域，尤其涉及一种成像光学系统。

背景技术

成像光学系统是人类观察和记录自然的重要工具，焦距和视场是成像光学系统的两个重要指标，视场反映了成像光学系统成像的范围的大小，而焦距则反映了成像光学系统的分辨率的高低。如果成像光学系统全视场大小为2ω，则成像光学系统的像高H和焦距f满足H＝2ftanω。焦距大小一定时，视场越大，观察到物的范围越大，但成像光学系统的分辨率不会提高。视场大小一定的情况下，焦距越长、像越大，成像光学系统的分辨率会提高。像大小一定的情况下，焦距越大、视场越小，成像光学系统的分辨率会提高，但能够观察到的物的范围会变小。公式H＝2ftanω表明：当像面大小不变时，成像光学系统的焦距f和视场角ω无法同时提高。因此，难以得到一种同时具有更大视场和更高分辨率的成像光学系统。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种同时具有更大视场和更高分辨率的成像光学系统。

一种成像光学系统，其包括：一主反射镜、一次反射镜、一第三反射镜以及一孔径光阑，该孔径光阑设置在所述次反射镜上；所述成像光学系统具有一视场、一视场焦距(FFL)和一视场入瞳的有效孔径(FEPD)，所述FFL和所述FEPD连续变化，视场中心的FFL和FEPD均大于视场边缘的FFL和FEPD。

与现有技术相比，本发明实现了一个FFL和FEPD在中心视场比在边缘视场大的成像光学系统，尤其实现了FFL和FEPD在中心视场是边缘视场的2倍，并且FFN全视场保持不变的成像光学系统，该成像光学系统同时具有更大的视场和更高的分辨率。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的成像光学系统的光路的侧视图。

图2为本发明第一实施例提供的成像光学系统的光路的俯视图。

图3为本发明第一实施例提供的成像光学系统的FFL随视场变化的曲线图。

图4为本发明第一实施例提供的成像光学系统的FEPD随视场变化的曲线图。

图5为本发明第一实施例提供的成像光学系统的MTF曲线图。

图6为本发明第二实施例提供的成像光学系统的设计方法的流程图。

图7为本发明第二实施例提供的初始系统的光路的侧视图。

图8为本发明第二实施例提供的初始系统的光路的俯视图。

图9为本发明第二实施例提供的初始系统的MTF曲线图。

图10为本发明第二实施例提供的初始系统的FFL随视场变化的曲线图。

图11为本发明第二实施例提供的初始系统的FEPD随视场变化的曲线图。

图12为本发明第二实施例提供的无遮拦的球面初始系统的光路的侧视图。

图13为本发明第二实施例提供的无遮拦的球面初始系统的光路的俯视图。

图14为本发明第二实施例提供的用于计算M1面形方程的视场ω₁的特征光线FLR(ω₁)。

图15为本发明第二实施例提供的用于计算M2面形方程和M3面形方程的视场ω₁的特征光线FLR'(ω₁)。

图16为本发明第二实施例提供的用于计算M2面形方程和M3面形方程的各个视场的特征光线FLR'({ω_k},k＝1,…,6)。

主要元件符号说明

成像光学系统 100

主反射镜 102

次反射镜 104

第三反射镜 106

孔径光阑 108

像面 110

探测器 112

初始系统 200

球面初始系统 300

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成像光学系统作进一步的详细说明。

请参见图1和图2，本发明第一实施例提供一种成像光学系统100，包括一主反射镜102、一次反射镜104、一第三反射镜106和一孔径光阑(aperture stop,AS)108，该孔径光阑108设置在所述次反射镜104上。从物出发的光线在所述主反射镜102上发生反射形成一第一反射光束，该第一反射光束照射到所述次反射镜104上并发生反射形成一第二反射光束，该第二反射光束照射到所述第三反射镜106上并发生反射形成一第三反射光束，该第三反射光束到达一像面110成像。

所述孔径光阑108的形状不限，本实施例中，所述孔径光阑108是圆形的，孔径光阑108的外边缘与所述次反射镜104的外边缘重合。

所述像面110和主反射镜102位于所述次反射镜104的两侧，并且所述像面110和主反射镜102也位于所述第三反射镜106的两侧。

所述成像光学系统100进一步包括一探测器112，该探测器112位于所述像面110的位置，用于记录所述像面110的信息。所述探测器112也可以为胶片等。

所述成像光学系统100具有一视场、一视场焦距(FFL)、一视场入瞳的有效孔径(FEPD)和一视场F数(FFN)。

所述视场焦距(FFL)是成像光学系统100各个视场的焦距。成像光学系统100的某个视场定义为ω，与ω相邻的视场定义为ω'，ω和ω'这两个视场之间的夹角定义为Δω，ω和ω'这两个视场对应的像点之间的距离定义为Δh，则视场ω的FFL为：

其中，Δω＝ω'-ω，用来表示视场ω'与视场ω的相对位置关系。

所述FFL随着视场角的变化而连续变化。视场中心的FFL比视场边缘的FFL大。优选的，视场中心的FFL是视场边缘的FFL的2倍。图3为所述FFL随视场变化的曲线图，由图3可以看出，FFL随着视场角的变化而连续变化，视场中心(0度)的FFL为40mm(毫米)，视场边缘(-20度及20度)的FFL为20mm，可见视场中心的FFL是视场边缘的FFL的2倍。中心视场FFL和边缘视场FFL的比值的大小反映了成像光学系统100性能提高的程度，该比值越大，则成像光学系统100综合性能提高越多。

在成像系统中，不同视场的入瞳的位置和大小各不相同，描述这种局域光学特性的参数称为视场入瞳(FENP)。FENP投影到垂直于一视场主光线的平面上，该投影称为FENP的有效孔径，也就是视场入瞳的有效孔径(FEPD)。对于视场ω，FEPD的形状和大小可以用函数

来描述，其中/>

为孔径的极坐标角度，如果FENP是一个圆，那么/>

的大小与/>

无关。FENP在不同极坐标角度方向上有效孔径的直径的大小为：

特别地，当

和/>

时，FEPD的大小分别为：

所述FEPD随着视场角的变化而连续变化。视场中心的FEPD比视场边缘的FEPD大。优选的，视场中心的FEPD是视场边缘的FEPD的2倍。图4为所述FEPD随视场变化的曲线图，由图4可以看出，FEPD随着视场角的变化而连续变化，视场中心(0度)的FEPD为20mm(毫米)，视场边缘(-20度及20度)的FEPD为10mm，可见视场中心的FEPD是视场边缘的FEPD的2倍。

所述视场F数(FFN)的定义为：

特别地，当

和/>

时，FFN的大小分别为：

由于FFN＝FFL/FEPD(也即所述FFN等于所述FFL与所述FEPD的比值)，因此所述FFN可以随视场的变化而变化，也可以随视场的变化而基本不变。本实施例中，所述FFL和所述FEPD连续变化，视场中心的FFL是视场边缘的FFL的2倍，视场中心的FEPD是视场边缘的FEPD的2倍，FFN随视场变化而不变，中心视场的分辨率是边缘视场分辨率的2倍。

所述成像光学系统100的各参数参见表1。

表1成像光学系统100的参数

表2为本实施例中所述成像光学系统100中的各参数，即在X方向和Y方向的FFL、FEPD和FFN的值。表2中，Field of view是指视场。由表2也可以得知，视场中心的FFL是视场边缘的FFL的2倍，视场中心的FEPD是视场边缘的FEPD的2倍，FFN随视场变化而基本不变。

表2成像光学系统100的参数

图5为所述成像光学系统100的MTF(调制传递函数)曲线图，从图5可以看出，各视场MTF曲线都接近衍射极限，表明所述成像光学系统100具有良好的成像质量。

图3至图5中、表1、表2以及上述公式中，FFL_x指在X方向的FFL值，FFL_Y指在Y方向的FFL值；FEPD_x指在X方向的FEPD值，FEPD_Y指在Y方向的FEPD值；FFN_x指在X方向的FFN值，FFN_Y指在Y方向的FFN值。

所述主反射镜102、次反射镜104和第三反射镜106包括但不限于自由曲面反射镜、球面反射镜或者混合表面反射镜等。本实施例中，所述主反射镜102、次反射镜104和第三反射镜106均为自由曲面反射镜，所述成像光学系统100为自由曲面离轴三反光学系统。

主反射镜102、次反射镜104和第三反射镜106表面的自由曲面形状是在各自对应的局部坐标系中由XY多项式曲面描述的。XY多项式曲面是一种自由曲面，其在局部坐标系中的一般方程为：

其中，z为曲面矢高，c为曲面曲率，k为二次曲面系数，Ai是多项式中第i项的系数。主反射镜102、次反射镜104和第三反射镜106是由只含有关于x的偶数项的6次XY多项式描述的，各反射镜面形参数如表3所示。

表3主反射镜102、次反射镜104和第三反射镜106面形参数

本实施例中，所述成像光学系统100为FFL和FEPD在中心视场是边缘视场的2倍，但FFN全视场保持不变的线视场成像系统；该线视场成像系统的全视场大小为40°，中心视场FFL为40mm，中心视场FEPD为20mm，边缘视场FFL为20mm，边缘视场FEPD为10mm，所述线视场成像系统中全像高大小为23.28mm，也即所述线视场成像系统的视场焦距为20mm至40mm。然而，具有40°视场的普通系统中，焦距只有31.98mm，而焦距为40mm的普通系统中，视场大小只有32°。可见，所述成像光学系统100比普通系统具有较大的视场、较大的焦距和较大的分辨率。

所述成像光学系统100具有以下优点：第一、实现了一个FFL和FEPD在中心视场是边缘视场的2倍，中心视场的分辨率是边缘视场分辨率的2倍，且FFN全视场保持不变的成像系统，该成像系统具有良好的成像质量；第二、由于FFL和FEPD在中心视场比在边缘视场大，可以同时具有较大视场、较大焦距和较大分辨率。

本发明第二实施例提供一种所述成像光学系统100的设计方法，该成像光学系统100的设计方法是一种基于特征光线(FLR)和特征数据点(FDP)的逐点计算方法。某个视场的FLR指的是属于该视场的、位于不同孔径处的一系列光线。某个光学面上的FDP指的是各个视场的FLR和该光学面的一系列交点，包含坐标和法向两方面的信息。逐点设计方法的基本功能是：按照给定的物像关系，基于费马原理和折反射定律，计算通过系统的FLR的传播路径以及各光学面上的FDP，通过拟合求得各光学面的面形方程；重复上述过程，逐个求解各个光学面的面形方程，最终完成整个成像光学系统100的设计求解。然后加工得到所述成像光学系统100。

以下对具有特定FFL和特定FEPD的成像光学系统100的设计方法中所涉及的各种系统及参数的描述都是在一个全局坐标系o-xyz中。

请参见图6，所述成像光学系统100的设计方法包括以下步骤：

S1，根据目标系统的FFL和FEPD，给出FFL和FEPD随视场变化的函数FFL_X(ω)，FEPD_X(ω)和FEPD_Y(ω)，其中ω＝ω_x，ω_y＝0；

S2，不考虑遮拦，构建一个一阶焦距等于FFL_X(0)的三反同轴球面系统，该三反同轴球面系统包括主镜、次镜和三镜，将AS设置在次镜上，且AS的直径为D_AS，该D_AS根据视场入瞳的有效孔径FEPD_X(0)、FEPD_Y(0)计算得到；然后调整主镜、次镜和三镜的位置和倾角以消除遮拦，得到一个无遮拦系统，该无遮拦系统包含M1、M2和M3三个球面镜面，所述无遮拦系统中AS的直径等于D_AS且与M2镜面重合；

S3，取一系列的视场角ω_k(k＝1,…,K)作为特征视场；

S4，在xy平面上定义径向网格G_MN(d_x,d_y)，其中M和N是整数，所述径向网格G_MN的网格点的坐标为G_mn(d_x，d_y)＝(d_x/2)ρ_mcosθ_nx+(d_y/2)ρ_msinθ_ny，其中ρ_m＝m/M，m＝0,1,…,M，θ_n＝n×360°/N，n＝0,1,…,N-1；

S5，令k＝1；

S6，以ω₁,ω₂,…,ω_k这k个视场为研究对象，记为{ω_k}，根据AS中心的位置和M1的位置与面形，求解出{ω_k}的主光线在xy平面上的起点o({ω_k})；根据视场{ω_k}的光束在x和y两个方向上的大小FEPD_X({ω_k})和FEPD_Y({ω_k})，在平面xy上定义网格G_MN,{ωk}＝G_MN(FEPD_X({ω_k})×cosω_k,FEPD_Y({ω_k}))；将网格中心平移到o({ω_k})，得到一系列新的网格点G_mn({ω_k})+o({ω_k})；以平移后的网格点为起点，和视场{ω_k}光线的传播方向相同，定义该视场的一系列特征光线，记为FLR({ω_k})；

S7，在AS上定义网格G_MN,AS＝G_MN(D_AS,D_AS)，从网格点G_MN({ω_k}+o({ω_k})出发的特征光线FLR({ω_k})与AS相交于G_MN,AS中相应的网格点处；按照网格点G_MN({ω_k}+o({ω_k})与G_MN,AS的映射关系，基于FLR({ω_k})，求解无遮拦系统中M1上FDP的坐标和法向，并通过拟合得到M1的面形方程；

S8，在xy平面上定义网格G_M'N',{ωk}＝G_M'N'(FEPD_X({ω_k})×cos{ω_k},FEPD_Y({ω_k}))，其中M'>M，N'>N，以网格点G_m'n',{ωk}+o({ω_k})为起点定义新的特征光线FLR'({ω_k})；

S9，根据公式

通过FFL对视场角在0到{ω_k}范围内的积分求得视场{ω_k}在像面上的像高H_k，从而得到视场的像点坐标IMG({ω_k})；

S10，根据无遮拦系统的物像关系，FLR'({ω_k})经过M1、M2和M3的偏折后，均与像面相交于IMG({ω_k})；按照FLR'({ω_k})与IMG({ω_k})的映射关系，基于FLR'({ω_k})，求解无遮拦系统中M3上FDP的坐标和法向，然后通过拟合得到M3的面形方程；

S11，按照步骤S10中FLR'({ω_k})和IMG({ω_k})的映射关系，基于FLR'({ω_k})，求解无遮拦系统中M2上FDP的坐标和法向，然后通过拟合得到M2的面形方程；

S12，按照新的M2的面形方程，得到一个新的AS的位置和方向；以及

S13，令k＝k+1，然后重复步骤S6至S12，直到k＝K为止。

步骤S1中，目标系统的FFL和FEPD的变化范围如所述表1所示，所述目标系统也就是所述成像光学系统100。

步骤S2中，“三反同轴球面系统”是指主镜、次镜和三镜组成的同轴球面系统。所述无遮拦系统可以为无遮拦的球面初始系统300，如图12所示。

步骤S3中，由于所述无遮拦系统在x方向对称，所以只需要0≤ω_k≤20°，且ω₁＝0°和ω_K＝20°。

步骤S4中，当d_x＝d_y时，G_MN是圆形的径向网格。

步骤S7中，网格点G_MN({ω_k}+o({ω_k})与G_MN,AS的映射关系是“从网格点G_MN({ω_k}+o({ω_k})出发的特征光线FLR({ω_k})与AS相交于G_MN,AS中相应的网格点处”。

步骤S8中，M'>M，N'>N，表明G_M'N',{ωk}相比于G_MN,{ωk}是一个更密的网格。

步骤S10中，FLR'({ω_k})与IMG({ω_k})的映射关系是“FLR'({ω_k})经过M1、M2和M3的偏折后，均与像面相交于IMG({ω_k})”。

步骤S12中，由于AS设置在M2处，所以按照新的M2的面形方程，得到一个新的AS的位置和方向。

步骤S7、S10和S11中，通过拟合得到M1、M2或者M3的面形方程的方法不限。本实施例中，通过拟合得到M1、M2或者M3的面形方程的方法，包括以下子步骤：

步骤S1’，建立一初始曲面以及一第一三维直角坐标系；

步骤S2’，选取K条特征光线R_i(i＝1,2,…,K)；

步骤S3’，根据物像关系或光线映射关系及斯涅尔定律逐点求解每条特征光线与待求自由曲面的多个交点，进而得到多个特征数据点P_i(i＝1,2,…,K)；

步骤S4’，在所述第一直角坐标系中，将该多个特征数据点拟合成一球面，并将中心采样视场主光线对应的特征数据点定义为球面的顶点，并以该球面的顶点为原点，通过曲率中心和球面顶点的直线为z轴，建立一第二三维直角坐标系；以及

步骤S5’，将所述多个特征数据点在第一直角坐标系中的坐标(x_i,y_i,z_i)和法向量(α_i,β_i,γ_i)分别变换为第二直角坐标系中的坐标(x'_i,y'_i,z'_i)和法向量(α'_i,β'_i,γ'_i)，将所述多个特征数据点P_i(i＝1,2…K)在第二三维直角坐标系中拟合成一个二次曲面，将特征数据点在第二直角坐标系中的二次曲面上的坐标和法向量分别从坐标(x'_i,y'_i,z'_i)和法向量(α'_i,β'_i,γ'_i)中除掉，得到残余坐标和残余法向量，将所述残余坐标和残余法向量进行曲面拟合得到一自由曲面，该自由曲面的方程式与所述二次曲面的方程式相加得到待求自由曲面的方程式，也即M1、M2或者M3的面形方程。

通过所述步骤S1至S13，即可以得到一个各视场ω_k(k＝1,…,K)的光束孔径满足FEPD设计要求，同时像面上的像高满足FFL设计要求的系统(即所述成像光学系统100)的初始系统200，如图7和图8所示。该初始系统200的成像质量比较差，如图9所示。

经过计算，所述初始系统200的FFL、FEPD和FFN数据如表4所示，各视场的FFL的值随视场的变化情况如图10所示，各视场的FEPD的值随视场的变化情况如图11所示。

表4初始系统200的参数

从表4、图10和图11可以看出，各视场的FFL和FEPD都与所述成像光学系统100的参数(设计预期的参数)较接近。因此，所述初始系统200可以作为后续优化的一个良好的初始解，经过优化提高所述初始系统200的成像质量后，即完成了所述成像光学系统100(目标系统)的设计。

进一步，所述成像光学系统100的设计方法还可以在步骤S13之后包括一“优化所述初始系统200，从而提高所述初始系统200的成像质量”的步骤S14。步骤S14中，优化所述初始系统200，从而提高所述初始系统200的成像质量的方法不限，可以采用光学设计软件来实现。所述光学设计软件包括CODE V或者ZEMAX OPTIC STUDIO等。

在步骤S14之后进一步包括根据步骤S14中输出的达到设计要求的成像系统的参数进行加工的步骤，进而得到一所述成像光学系统100的物理元件。

可以理解，如果想要得到所述初始系统200的物理元件，也可以在步骤S13之后进一步包括根据步骤S13中输出的初始系统200的参数进行加工的步骤，进而得到所述初始系统200的物理元件。

以下为所述成像光学系统100的设计方法的具体实施例。

目标系统(所述成像光学系统100)中FFL_X的值是20～40mm，则给定FFL_X的函数为FFL_X(ω_x)＝40-20×(ω_x/0.349)²，其中角度ω_x单位为弧度。目标系统(所述成像光学系统100)中FEPD_X,Y的值是10～20mm，而各视场的FFN_X的值都为2，所以FEPD_X的函数为FEPD_X(ω_x)＝40-20×(ω_x/0.349)²。

选定的无遮拦的球面初始系统300如图12和图13所示，该无遮拦的球面初始系统300中AS的大小D_AS为14.67mm。因为无遮拦的球面初始系统300在x方向是对称的，所以在半视场范围内取特征视场即可。选定6个视场ω_k(k＝1,…,6)作为特征视场进行后续面形的计算，每个视场的角度间隔为4°。在计算M1的FDP和面形时，所使用的网格为G_MN,{ωk}，其中M＝3，N＝16，图14中是根据该网格得到的视场ω₁的入射到M1上的FLR。在计算M2和M3的FDP和面形时，为G_M'N',{ωk}，其中M'＝6，N'＝16，图15中是根据该网格得到的视场ω₁的入射到光学系统中的FLR。最终得到的各个视场的入射的特征光线如图16所示。由图16可以看出中心视场的光束直径较粗，而边缘视场的光束较细，中心视场的光束直径是边缘的2倍。

根据公式FFL_X(ω_x)＝40-20×(ω_x/0.349)²和

可以得到各视场对应的像面上的像高，如表5所示。

表5 FFL对视场角积分得到的各个视场的像高

经过所述步骤S5至步骤S13的计算，最终得到所述初始系统200。该初始系统200中AS在M2处，直径为D_AS＝14.67mm。该初始系统200中三个反射镜为自由曲面，面形由最高次为4次的XY多项式描述。

所述初始系统200作为后续优化的一个良好的初始解，在后续的优化过程中，尽量保持局域光学特性的同时，将初始系统200的成像质量提高到足够高的水平。

优化过程中变量约束的设置情况如下：(1)将各个视场的上、下、左、右光线约束在AS对应得边缘点上；(2)控制各个视场在像面上的像高，因为其直接影响了系统中各个视场FFL_X的值；(3)控制各个视场FEPD_X和FEPD_Y的大小；(4)增加一个0.1°的小视场，并控制Y方向的参数FFL_Y。经过优化得到所述成像光学系统100，该成像光学系统100具有特定的FFL和FEPD，FFL和FEPD的定义及特性已经在前面进行了描述，这里不再赘述。

所述成像光学系统100的设计方法具有以下优点：第一、可以得到初始系统200，该初始系统200可以作为后续优化的一个良好的初始解，经过优化提高所述初始系统200的成像质量后，即完成了所述成像光学系统100(目标系统)的设计；第二、方法简单。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种成像光学系统，其包括：

一主反射镜；

一次反射镜；

一第三反射镜；以及

一孔径光阑，该孔径光阑设置在所述次反射镜上；

其特征在于，所述成像光学系统具有一视场、一视场焦距和一视场入瞳的有效孔径，所述视场焦距表示为FFL，所述视场入瞳的有效孔径表示为FEPD，所述FFL和所述FEPD连续变化，视场中心的FFL和FEPD均大于视场边缘的FFL和FEPD。

2.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，视场中心的FFL是视场边缘的FFL的2倍，视场中心的FEPD是视场边缘的FEPD的2倍。

3.如权利要求2所述的成像光学系统，其特征在于，所述成像光学系统进一步具有一视场F数，该视场F数表示为FFN，该FFN随视场变化而不变。

4.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述FFL是所述成像光学系统各个视场的焦距，所述视场定义为ω，与ω相邻的视场定义为ω'，ω和ω'这两个视场之间的夹角定义为Δω，ω和ω'这两个视场对应的像点之间的距离定义为Δh，则视场ω的FFL为：

其中，Δω＝ω'-ω，用于表示视场ω'与视场ω的相对位置关系。

5.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述FEPD是一视场入瞳到垂直于一视场主光线的平面上的投影，所述视场定义为ω，所述视场入瞳在不同极坐标角度方向上有效孔径的直径为：

其中，

为孔径的极坐标角度，/>

表示视场ω对应的视场入瞳沿/>

的极坐标角度上的半径长度，/>

表示视场ω对应的视场入瞳沿/>

的相反方向的极坐标角度上的半径长度。

6.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述成像光学系统进一步具有一视场F数，该视场F数等于所述FFL与所述FEPD的比值。

7.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述成像光学系统中心视场的FFL为40mm，中心视场的FEPD为20mm，边缘视场的FFL为20mm，边缘视场的FEPD为10mm。

8.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，从物出发的光线在所述主反射镜上发生反射形成一第一反射光束，该第一反射光束照射到所述次反射镜上并发生反射形成一第二反射光束，该第二反射光束照射到所述第三反射镜上并发生反射形成一第三反射光束，该第三反射光束到达一像面成像，所述像面和所述主反射镜位于所述次反射镜的两侧。

9.如权利要求8所述的成像光学系统，其特征在于，所述成像光学系统进一步包括一探测器，用于记录所述像面的信息。

10.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于，所述主反射镜、所述次反射镜和所述第三反射镜均为自由曲面反射镜，所述成像光学系统为自由曲面离轴三反光学系统。

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