本发明属于光学系统，具体涉及一种离轴四反射光学系统及其设计方法。
背景技术：
1、随着光学超精密加工、制造工艺以及装调技术不断发展的发展，使得含有非球面、自由曲面等复杂曲面的反射光学系统成为可能，并逐渐用成为未来发展趋势。相对于折射光学系统，反射系统具有无色差、折叠光路可实现小型化、受温度和气压变化的影响较低等优势。同时，相对于同轴反射光学系统，离轴反射光学系统因为没有中心遮拦，可实现大视场、长焦距及大相对孔径要求，能够满足空间对地遥感观测、星载激光雷达探测等方面对于高分辨率和大成像幅宽的要求。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本发明要解决的技术问题是：如何提供一种结构紧凑、大视场、成像质量优良的离轴四反射光学系统及其设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本发明提供一种离轴四反射光学系统，其特征在于，所述离轴四反射光学系统包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及孔径光阑；
5、所述孔径光阑设置在所述第一反射镜上；或，所述孔径光阑设置在物方与所述第一反射镜之间，且位于来自所述物方的光线光路上。
6、其中，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜以及第四反射镜的反射面为球面、非球面、自由曲面中的一种。
7、其中，所述光学系统的f数为4，全视场角大于20°。
8、其中，通过如下方式得到离轴四反射光学系统的初始结构：
9、基于五种像差及加权系数构建光学系统的适应度函数，赋予球差、慧差和像散更高的权重系数，适应度函数的具体表达式如下：
10、
11、其中，ωi表示各像差加权系数；αi表示遮拦比；βi表示放大率；表示反射镜的二次曲面系数；球差s1＝∑hp+∑h4k、彗差s2＝∑yp-j∑w+∑h3yk、像散场曲和畸变其中，
12、优化求解的变量为遮拦比αi、放大率βi以及二次曲面系数为选择无中间像面的结构形式，且各初始结构参数的边界范围如表1所示；
13、
14、其中，在归一化的条件下，对反射镜之间的距离给予约束，要求最小距离dimin(i＝1,2,3)≥0.1。
15、其中，在已知同轴结构的前提下，使光学系统中的反射镜发生偏心或倾斜，通过坐标变化，即实现离轴反射系统的设计，能够实现消除同轴光学系统带来的中心遮拦问题。
16、所述离轴四反射光学系统通过光学设计软件进行自动优化，完成离轴光学系统设计。
17、所述离轴四反射光学系统中的反射镜发生偏心或倾斜是基于距离来进行控制的。
18、此外，本发明还提供一种所述离轴四反射光学系统的设计方法，包括：
19、首先，在得到同轴四反射光学系统的三级像差表达式的基础上，构建了光学系统的成像质量评价适应度函数，并利用粒子群优化算法进行求解，得到合适的同轴四反系统的初始结构参数；
20、其次，对初始光学系统进行离轴处理，并引入非球面校正系统的非对称像差；
21、基于上述方法，设计一种离轴四反射光学系统，其光学传递函数几乎达到了衍射极限，成像质量良好。
22、所述离轴四反射光学系统的设计方法不仅限于离轴四反射光学系统设计，还可以应用于离轴多反射系统的设计。
23、(三)有益效果
24、与现有技术相比较，本发明提出一种离轴四反射光学系统及其设计方法，有利于在保证大视场的情况下，缩小光学系统的体积，进而有利于实现紧凑型离轴四反光学成像系统。
1.一种离轴四反射光学系统，其特征在于，所述离轴四反射光学系统包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及孔径光阑；
2.如权利要求1所述的离轴四反射光学系统，其特征在于，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜以及第四反射镜的反射面为球面、非球面、自由曲面中的一种。
3.如权利要求2所述的离轴四反射光学系统，其特征在于，所述光学系统的f数为4，全视场角大于20°。
4.如权利要求3所述的离轴四反射光学系统，其特征在于，通过如下方式得到离轴四反射光学系统的初始结构：
5.如权利要求4所述的离轴四反射光学系统，其特征在于，在归一化的条件下，对反射镜之间的距离给予约束，要求最小距离dimin(i＝1,2,3)≥0.1。
6.如权利要求5所述的离轴四反射光学系统，其特征在于，在已知同轴结构的前提下，使光学系统中的反射镜发生偏心或倾斜，通过坐标变化，即实现离轴反射系统的设计，能够实现消除同轴光学系统带来的中心遮拦问题。
7.如权利要求6所述的离轴四反射光学系统，其特征在于，所述离轴四反射光学系统通过光学设计软件进行自动优化，完成离轴光学系统设计。
8.如权利要求7所述的离轴四反射光学系统，其特征在于，所述离轴四反射光学系统中的反射镜发生偏心或倾斜是基于距离来进行控制的。
9.一种如权利要求4所述的离轴四反射光学系统的设计方法，其特征在于，所述离轴四反射光学系统的设计方法包括：
10.如权利要求9所述的离轴四反射光学系统得设计方法，其特征在于，所述离轴四反射光学系统的设计方法不仅限于离轴四反射光学系统设计，还可以应用于离轴多反射系统的设计。
