CN100439964C - 反射和反折射成象系统 - Google Patents

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Abstract

本发明特征在于一种用于将物点(560)成象至象点(562)的成象系统(500)。该系统包括：分束器(550)，设置成接收来自物点(560)的光束并将各光束分离成透射部分和反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；和反射表面(532、542)，设置成接收来自分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由分束器聚焦至象点(562)，其中所述反射表面的曲率中心与物点或象点基本上同心。可以采用干涉技术以提高该系统的光透射率。

Description

反射和反折射成象系统
发明背景
本发明涉及光学，更具体地说，涉及反射成象系统。
各种成象系统已经存在数千年。即使在经历如此长期的发展之后，现代成象系统仍然具有与其古代对应物类似的目的。成象系统将来自物点和其附近的光束加以会聚，并将该光束聚焦成位于象点和其附近的图象。光束可以用折射加以聚焦，该光学分支称作折射光学。光束还可以用反射加以聚焦，该光学分支称作反射光学。不管何种采用典型成象系统的聚焦系统均努力优化其一些重要的参数。例如，许多成象系统设计成优化分辨率、数值孔径和象面形状。成象系统的分辨率是能够在象面予以识别的物方空间特征之间的最小距离。因此，分辨率决定了能够从图象中导出的细节程度。数值孔径涉及成象系统从物体收集的可获得光束量。对于绝大多数类型的探测器比如摄影胶片、电荷耦合器件、或者甚至人眼，较大的数值孔径可以提高光强，并且通常能得到更好的图象。最后，象面的形状可以是十分重要的。对于探测装置比如摄影胶片或电荷耦合器件(CCD)，平面通常是最为有用的。但遗憾的是，所有这些参数都可能由于多种象差而恶化。
发明概述
本发明特征在于一种采用分束器表面和反射表面的反射光学系统。通过反射表面可以实现主要的聚焦，因此减小了纵向色差。分束器相对于物点、象点以及反射表面设置，使得来自物点并聚焦于象点的光束既由分束器表面反射也由其透射。对每一聚焦光束的反射和透射的结合基本上消除了由于分束器对偏离中央设计角的入射角的反射和透射特性缺陷而产生的光强一次偏差。在该系统的一些实施例中，可以利用对分束器反射和透射光的干涉重组来自提高光透射率。另外，该系统的一些实施例可以包含折射元件以减小象差。
一般地说，在一个方面，本发明特征在于一种用于将物点成象至象点的成象系统。该系统包括：i)分束器，设置成接收来自物点的光束并将各光束分离成一透射部分和一反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；和ii)反射表面，设置成接收来自分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由分束器聚焦至象点，其中所述反射表面的曲率中心与物点或象点基本上同心。
该成象系统的实施例可以包含任何如下特征。
所述反射表面可以设置成接收第一组光束并将第一组光束反射回分束器，其中分束器设置成将从所述反射表面接收的各光束至少一部分反射至象点。另外，所述反射表面的曲率中心可以与物点基本上同心。所述反射表面的中心可以与物点限定一物方光轴，并且分束器可以设置成基本上垂直于该物方光轴或者相对于该物方光轴成锐角(例如，基本上等于45度的锐角)。
替代地，所述反射表面可以设置成接收第二组光束并将第二组光束反射回分束器，其中分束器设置成将从所述反射表面接收的各光束至少一部分透射至象点。另外，所述反射表面的曲率中心可以与象点基本上同心。所述反射表面的中心可以与象点限定一象方光轴，并且分束器可以设置成基本上垂直于该象方光轴或者相对于该象方光轴成锐角(例如，基本上等于45度的锐角)。
该成象系统可以进一步包括一个具有一内表面的第一光学元件，其中该内表面限定所述反射表面。例如，所述第一光学元件的内表面可以为曲面。第一光学元件可以具有与所述内表面相对的一平面表面，并且分束器可以设置成与该平面表面相邻。另外，该系统可以包括一平凸光学元件，具有一个与物点和象点之一相邻的平表面和一个与所述第一光学元件接触的凸表面，其中该平凸光学元件与所述第一光学元件之间的交界面限定一个折射表面。
更一般地说，该成象系统可以包括一个折射表面，位于物点与分束器之间，以接收来自物点的光束。例如，该折射表面的曲率中心可以与物点基本同心。替代地，或者附加地，该系统可以包括一个折射表面，位于分束器与象点之间，以接收由所述反射表面聚焦的光束。例如，该折射表面的曲率中心与象点基本同心。
该系统还可以包括一个第二光学元件，与第一光学元件相邻，其中分束器设置在所述第一与第二反射光学元件之间的交界面处。另外，该系统可以包括一平凸光学元件，具有一个与物点和象点之一相邻的平表面和一个与所述第二光学元件接触的凸表面，其中该平凸光学元件与所述第二光学元件之间的交界面限定一个折射表面。另外，该系统可以进一步包括另一个平凸光学元件，具有一个与物点和象点之另一个相邻的平表面和一个与所述第一光学元件接触的凸表面，其中该平凸光学元件与所述第一光学元件之间的交界面限定另一个折射表面。
所述第二光学元件可以为一个光学平面。替代地，所述第二光学元件可以具有一个内表面，限定一个第二反射表面，并且其中所述第一反射表面设置成接收第一组光束，所述第二反射表面设置成接收第二组光束并将其经由分束器聚焦至象点。另外，所述分束器可以设置成将从第一反射表面接收的第一组光束和从第二反射表面接收的第二组光束通过干涉重新组合。所述第一反射表面的曲率中心可以与物点同心，所述第二反射表面的曲率中心可以与象点同心。
一般地说，在另一个方面，本发明特征在于一种成象系统，包括一个第一成象子系统，用于将物点成象至一个第一象点；和一个第二成象子系统，用于将所述第一象点成象至一个第二象点。该第一成象子系统包括：i)第一分束器，设置成接收来自物点的光束并将各光束分离成一透射部分和一反射部分，其中透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；和ii)第一反射表面，设置成接收来自分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由第一分束器聚焦至第一象点。所述第二成象子系统包括：(i)第二分束器，设置成接收来自所述第一象点的光束并将各光束分离成一透射部分和一反射部分，其中透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；和(ii)第二反射表面，设置成接收来自第二分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由第二分束器聚焦至所述第二象点。
一般地说，在另一个方面，本发明特征在于一种成象方法，用于将物点成象至象点。该方法包括：接收来自物点的光束并将各光束分离成透射部分和反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；并且接收来自分束器的所述两组光束之一组，并反射该组光束以将其经由分束器聚焦至象点。
本发明的实施例可以包括任何如下优点。
它们可以在物方空间具有较大的数值孔径。它们可以基本上不具有纵向色差。它们具有的象面其位置可以与成象所用的光谱区域基本上无关。它们可以采用较大的光谱范围进行成象。它们可以具有平面的象面。它们可以具有减小的象差。它们可以具有小于、大于或等于1的放大率。
本发明的一个或多个实施例的细节在下面的附图和说明中给出。从说明和附图中并且从权利要求中可以清楚本发明的其它特色、目的和优点。
附图的简要说明
图1为含有一个反射表面和分束器的反射成象系统的示意图。
图2为含有一个反射表面和分束器的另一反射成象系统的示意图。
图3为含有一个反射表面、分束器和两个折射表面的反折射成象系统的示意图。
图4为含有两个反射表面的反射成象系统的示意图，其中反射表面构造并设置成使得干涉效应导致在象点处光强增加。
图5为类似于图4成象系统的反折射成象系统的示意图，含有折射表面以减小象差。
图6为类似于图5成象系统的反折射成象系统的示意图，不同之处在于其光轴不共线。
图7为一种复合反折射成象系统的示意图，包含类似于图5和6中的成象系统。
图8为一种复合反折射成象系统的示意图，包含类似于图5中的成象系统。
图9为一种复合反折射成象系统的示意图，包含类似于图5中的成象系统。
在不同的附图中相同的附图标记表示相同的元件。
详细描述
参照图1，反射成象系统100包含物点160、象点162、分束器150、曲面反射表面132，以及光透射元件130和140。从物点160发出的光束通过光透射元件130并入射在分束器150上。分束器150反射并透射部分入射光束。在此处所述的实施例中，初始透射的部分光束被忽略并从图1中略去。反射光部分在图1中画出，并入射在反射表面132上。表面132构造成使得从物点160发出并由分束器150反射而入射在表面132上的每一光束都在经分束器150透射之后被反射至象点162。换句话说，从物点160发出的光束通过如下路径聚焦在象点162上；i)光束从物点160发出；ii)由分束器150反射；iii)由反射表面132反射；iv)经分束器150透射；然后v)会聚在象点162上。
因为反射表面132使光束聚焦在象点，而未经介质130和140折射，所以象面与用于成象的光谱区域无关(假定介质130和140的折射率没有实质差别)。换句话说，不存在纵向色差。相应地，可以采用较大的光谱范围用于成象。
介质130的折射率影响该系统的数值孔径。特别地，系统100的数值孔径用介质130的折射率加以线性标度。尽管绝无限定意义，但是此处的其余讨论都是假定元件130和140(以及其它实施例中的类似元件)的折射率基本上相同。
在一个实施例中，系统100的特征通过如下设计来实现。给定物点160和象点162，将分束器150设置在位于与物点和象点等距的点所限定的平面内。另外，反射表面132设计成具有与象点162同心的曲率中心。该结构的结果是，从物点以角φ发出的光束以入射角φ入射在分束器的同一点P上。通过设计，使光束以正入射角入射在表面132上，因此这些光束被反射180度。另外，在经表面132反射之后，光束以入射角φ入射在分束器上的同一点P处，并且经分束器150透射后，光束以入射角φ入射在象点上。
如上所述，入射在象点上的光束既由分束器表面加以反射也由其透射。因此，到达象点162的光束正比于R(φ)T(φ)，其中R和T分别为分束器150的反射系数和透射系数。这两个系数通常都依赖于入射角。采用本领域的公知技术，将分束器150设计成使得对于一定角φ′分束器150是理想的。也就是说，对于一定角φ′，R(φ′)≈T(φ′)≈0.5。由于入射角不同于φ′，所以所述系数通常呈现出非理想的分束器特性。具体地说，其特性与理想状态偏离一定量δ(φ)，并且R(φ)＝0.5+δ(φ-φ′)，T(φ)＝1-R(φ)＝0.5-δ(φ-φ′)，其中δ(0)＝0。因为入射在图1所示象点162上的光束既经过反射也经过透射，所以T(φ)R(φ)＝0.25-δ(φ-φ′)2。因此，即使分束器与理想分束器偏离一定偏差δ(φ)，这种非理想特性对光强的影响也仅仅在二次项δ(φ)。
另外，该实施例具有受衍射限制的物点图象。尽管物面的其它点可能不受衍射限制，但是确实存在一个以物点为中心且平行于分束器150的平面圆盘，其图象同样是具有相同半径的平面圆盘。换句话说，象面为平面，且放大率为1。
可以通过多种方式制作元件130和表面132。透射元件130和反射表面132可以由固体透光介质(例如熔融石英)制成。在此情况下，固体透光介质的形状可以制作成其一侧形状与分束器150的形状匹配而其另一侧形状与反射表面132的所需形状匹配。通过在曲面上适当淀积反射薄膜，形成反射表面132。这可以通过采用本领域形成反射薄膜的任何公知技术来完成。在物点160的一定范围附近(未画出)不施加反射薄膜。相反，靠近物点的表面可以构造成允许光束入射至成象系统。例如，可以在物点160附近向表面132施加抗反射涂层。这种孔径允许来自物点的光束入射至成象系统。
在另一个实施例中，透光元件130可以是真空的中空区域，或者可以填充以透光气体或液体。在这种实施例中，可以在一定机械支承基片(未画出)上形成反射表面132，而其外表面或者本来就是反射性的(例如抛光的金属表面)，或者通过施加反射薄膜使其具有反射性。另外，在物点160的附近形成一个孔径，使得光束可以进入成象系统(未画出)。
在另一个实施例中，反射表面132可以是不光滑和/或不连续表面。例如，可以用设置成具有与象点162基本同心的曲率中心的一系列平面反射表面来形成该反射表面，以便提供与图1中表面132相同的光学功能。另外，反射表面132可以相对于同心形状具有偏移(例如椭球形或抛物面形)。这种偏移对于校正更高级的象差会是有用的。
在系统100的优选实施例中，元件130为高折射率材料，并且元件130和分束器150设置成使得元件130与物点160接触从而最大限度增加成象系统的数值孔径。然而这是一个非限制性的情况，在其它实施例中物点不必与元件130接触。类似地，元件140不必接触象点162。另外，在后面描述的实施例中，物点和/或象点不必接触成象系统的元件，但是取决于不同的实施例，这可以是优选的以最大限度增加数值孔径。
尽管并非意在以任何方式限制本发明，但是出于理论探求应当指出，成象系统100与具有相反折射率的一对平面元件(也即，一个元件具有折射率+n，而另一个元件具有折射率-n)功能相当。特别地，两个这种元件之间交界面处的折射使得从物点发出的光束弯折并聚焦在象点。这可以通过简单地应用Snell折射定律而得出。通过初始时由分束器150反射然后由反射表面132反射，在系统100中可以有效地实现这种弯折和聚焦。在后面描述的实施例中同样存在类似的效果。
根据成象系统100的设计，可以看出分束器初始透射的光束被忽略不计而仅采用了反射成分。其它成象系统可以设计成使得利用初始透射光束而放弃反射成分。参照图2，反射成象系统200包含物点260、象点262、分束器250、曲面反射表面242，以及光透射介质230和240。图2的实施例与图1的类似，不同之处在于在图2的实施例中，反射表面242设置成接收由分束器表面透射的光束，而图1中反射表面设置成接收由分束器表面反射的光束。在系统200的优选实施例中，反射表面242设计成具有与物点160同心的曲率中心。与图1实施例的情况一样，成象在象点262的入射光强度正比于T(φ)R(φ)＝0.25-δ(φ-φ′)2。因此象点光强由于非理想分束器的特性而没有一次偏差。另外，如参照图1所述，表面242中的透明窗口或孔径使得从物点132发出的光束能够入射至象点262。
在图1和2的实施例中，尽管物点受衍射限制，但物点附近的点可不受衍射限制。这些点会具有一定的光学象差。通过引入折射表面可以对大部分物面校正这种象差。参照图3，反折射成象系统300包含物点360、象点362、分束器350、曲面反射表面332、平凹凸元件330、平凹元件340、和平凸元件320和380。元件320的表面322的共同曲率中心为物点360。表面344、元件330的表面332和元件380的表面382的共同曲率中心为象点362。元件320和元件330制作成使得元件320的表面322的曲率半径与元件330的表面334的曲率半径基本相同。元件340和元件380制作成使得元件340的表面344的曲率半径与元件380的表面382的曲率半径基本相同。表面322和344优选涂覆有抗反射涂层。
系统300的折射表面提供了额外的自由度，能够用以减小象场中的象差。特别地，元件320、380、340的任何折射率以及表面元件334、344、332的曲率半径都可以改变以减小这种象差。例如，可以采用光线跟踪方法来计算作为这些变量的函数的各种象差的幅度，并且以此方式可以导出使象差最小化的特定参数值。这种优化还可以考虑其它的设计因素比如放大率、象场平面度、数值孔径、光吸收率和其它材料限制。值得注意的是例如系统300的数值孔径用元件320的折射率加以标度。因此，通过采用高折射率材料，可以提高数值孔径。另外，优化可以简单地确定元件320、330、340和380的折射率，因为需要采用具体的材料用作这些元件。
在一些实施例中，可以去除元件380或元件320。元件380或320可以用待填充以气体、液体或真空的空隙来替代。在一些实施例中，可以只采用一个折射表面。在这些情况下，元件380或320的折射率与元件330和340的折射率匹配，从而交界面322/334或344/382不再是折射表面。采用空隙提供进入象点或物点的路径。这种路径可以用于例如将探测器设置在象点附近。
如上所述，成象系统100、200和300象点处的光强正比于T(φ)R(φ)＝0.25-δ2。即使在理想情况下，其中δ＝0，也只有25％的可获得光束到达象点。参照图4，反射成象系统400包含物点460、象点462、分束器450、曲面反射表面432、曲面反射表面442和平凸元件430和440。反射表面442构造成使得从物点460发出的光束通过如下路径聚焦至象点462：i)光束从物点发出；ii)经分束器450透射；iii)由表面432加以反射；iv)由分束器450加以反射；v)入射在象点462上。在优选的实施例中，这通过将曲面442设计成具有与物点460同心的曲率中心来实现。类似地，反射表面432构造成使得从物点发出的光束通过如下路径聚焦至象点462：i)光束从物点发出；ii)由分束器450加以反射；iii)由表面432加以反射；iv)经分束器450透射；然后v)入射在象点462上。在优选的实施例中，这通过将曲面432设计成具有与象点462同心的曲率中心来实现。
在图4所述的实施例中，既采用了从分束器初始反射的光束也采用了从分束器初始透射的光束。光束由分束器450分离成两个部分，然后分别由表面432和442反射回分束器上的同一点。通常，这两个部分通过干涉重组以产生两个新的光束。一个光束射向象点462，而另一个光束射向物点460。各光束的强度取决于由表面432和442反射的各光束部分的光程差。图4中将所述各部分的两个光路标为OPL1和OPL2。在优选的实施例中，与各光束对应的各部分光程差匹配，使得这两个光束干涉相长以将所有光能射向象点。因此，同心曲面442和432设置并构型成满足波长的一个小的分数。另外，即使在光程对所有光线并不精确匹配的情况下，相对于前面透射率限制在25％的实施例，也可以提高到象点的透射率。
可以用制造精密表面的公知技术来制造匹配同心曲面442和432。例如，用研磨球面的高精度技术结合高精度计量技术来制作一系列主要反射表面432和442。根据该主要系列，采用复制技术来批量制作表面的复制件。这种方法普遍用于制作衍射光栅。另外，如果在所得结构中存在一定的不确定性，则可以采用测试以便只保留那些增强透射率的复制件。这种测试可以包括透光特性和表面轮廓测度。
与成象系统300的讨论类似，成象系统400的物点受衍射限制，但物点附近的点可能由于象差而失真。通过采用折射表面，对物面中偏离物点的点可以使这些象差基本为零。参照图5，反折射成象系统500包含物点560、象点562、分束器550、曲面反射表面532和542、平凹凸透光元件530和540、和平凸元件520和580。元件520和元件530制作成使得元件520的表面522的曲率半径与元件530的表面534的曲率半径基本相同。元件540和元件580制作成使得元件540的表面544的曲率半径与元件580的表面582的曲率半径基本相同。在优选的实施例中，元件520的表面522、元件530的表面534、元件540的表面542的共同曲率中心为物点560。另外，在优选的实施例中，元件540的表面544、元件530的表面532、和元件580的表面582的共同曲率中心为象点562。表面522和544优选涂覆有抗反射涂层。另外，与图4的成象系统400类似，表面542和表面532构造成使得由分束器550分离的光束重组在分束器550的共同点上，并且相长干涉以增强到象点562的透光率。
在一些实施例中，元件580由空气构成。这使得光学探测装置诸如CCD等能够方便地设置在象点附近。对折射表面522、534、和544的相应曲率半径r522、r534、r544加以选择以最小化一定的象差。对于折射材料的几种不同组合，表1中列出了曲率半径的非限制性例子，且r532·r542＝50mm，其中r532和r542分别为表面532和表面542的曲率半径。假定元件580为空气。采用表1中所列折射材料组合的系统的几何光线跟踪结果表明，第一实施例形成的图象对于0.5mm的物场受衍射限制，其中物方空间的数值孔径等于元件520的折射率的0.77倍。
表1
  透镜520   元件530，540   n<sub>520</sub>(633nm)   n<sub>530，n54</sub><sub>0</sub>(633nm)   r<sub>522，r534</sub>(mm)   r<sub>544</sub>(mm)
  GaP<sup>a</sup>   熔融石英   3.3079   1.4570   8.467   17.500
  BSO<sup>b</sup>   熔融石英   2.5500   1.4570   5.551   12.270
  YSZ<sup>c</sup>   熔融石英   2.1517   1.4570   3.000   6.720
  YAG<sup>d</sup>   熔融石英   1.8328   1.4570   2.997   16.030
aGaP：磷化镓
bBSO：氧化铋硅，Bi12SiO20
cYSZ：镱稳定的氧化锆，ZrO2:12％Y2O3
dYAG：钇铝石榴石，Y3Al5O12
其中n520、n530、n540分别为元件520、530和540的折射率。
参照图6，反折射成象系统600包括物点660、象点662、分束器650、曲面反射表面632和642、平凹凸透光元件630和640、和平凸元件620和680、以及光轴603和605。光轴603为物点660与球面642的中心之间的轴。光轴605为象点662与曲面反射表面632的中心之间的轴。此实施例与成象系统500的实施例类似。主要区别在于图5中的对应光轴(未画出)是共线的。对于成象系统600，光轴以某个非零角度相交(图6中所示为光轴近乎正交，但这不是限制性例子；也可以有其它相交角度)。除了光轴之间的非零角之外，此实施例的说明与成象系统500的说明相同，仅仅在说明时将每个元件的数标加上100。尽管成象系统600描述成与成象系统500相当，但是成象系统600的非共线光轴也可以类似的方式应用于成象系统100、200、300和400。
成象系统600具有不再平行的物面和象面。它们处于与光轴603和605之间角度相同的角度。在一些实施例中这可能是有利的。另外，中央光线(与光轴重合的光线)的入射角不再是90度(如系统100-500中那样)。如图6中所示，中央光线的入射角为45度。如上所述，对分束器的入射角影响了分束器的性能。因此，光轴之间的角度也影响整个成象系统的性能，因而光轴之间的角度是影响分束器设计和优化的一个设计选择。另外，在成象系统600中，中央光线不受折射元件620或680的遮掩。
任何上述成象系统可以联接在一起以形成复合成象系统。参照图7，复合反折射成象系统700包含象点762、物点760、和反折射成象子系统720和740。子系统720的象点设置成与子系统740的物点重合。反折射成象子系统720与反折射成象系统500类似，而反折射成象子系统740与反折射成象系统600类似。另外的实施例包括任何其它的排列。例如，参照图8，复合反折射成象系统800包含象点862、物点860、和反折射成象子系统820和840。这两个成象子系统都与成象系统500类似。参照图9，复合反折射成象系统900包含象点962、物点960、和反折射成象子系统920和940。这两个成象子系统都与成象系统500类似，其中第一子系统的类似元件580与第二系统的元件520相同。成象系统900的放大率与第一子系统的元件580的折射率无关。另外，象点962和物点960都是可接进的。这对于例如使样品台能够接进物点960或者使光电探测器能够接进象点962会是有用的。其它实施例包括对联接在一起的多于两个成象系统(100至900)进行排列。
已经描述了本发明的多个实施例。然而，应当理解，可以进行多种改变而不偏离本发明的精神和范围。相应地，其它实施例也处于所附权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种成象系统，用于将物点成象至象点，该系统包括：
分束器，设置成接收来自物点的光束并将各光束分离成一透射部分和一反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；和
反射表面，设置成接收来自分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由分束器聚焦至象点，
其中所述反射表面的曲率中心与物点或象点基本上同心。
2.如权利要求1所述的成象系统，其中所述反射表面设置成接收第一组光束并将第一组光束反射回分束器，并且其中分束器设置成将从所述反射表面接收的各光束至少一部分反射至象点。
3.如权利要求1所述的成象系统，其中所述反射表面设置成接收第二组光束并将第二组光束反射回分束器，并且其中分束器设置成将从所述反射表面接收的各光束至少一部分透射至象点。
4.如权利要求1所述的成象系统，还包括一个具有一内表面的第一光学元件，其中该内表面限定所述反射表面。
5.如权利要求4所述的成象系统，其中所述第一光学元件的内表面为曲面。
6.如权利要求4所述的成象系统，其中所述第一光学元件具有与所述内表面相对的一平面表面，并且其中分束器设置成与该平面表面相邻。
7.一种成象系统，用于将物点成象至象点，该系统包括：
分束器，设置成接收来自物点的光束并将各光束分离成一透射部分和一反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；
反射表面，设置成接收来自分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由分束器聚焦至象点；
一个第一光学元件，具有一限定所述反射表面的内表面以及与所述反射表面相对的一平面表面，分束器设置成与该平面表面相邻；和
一平凸光学元件，具有一个与物点和象点之一相邻的平表面和一个与所述第一光学元件接触的凸表面，其中该平凸光学元件与所述第一光学元件之间的交界面限定一个折射表面。
8.如权利要求4所述的成象系统，还包括一第二光学元件，与第一光学元件相邻，其中分束器设置在所述第一与第二反射光学元件之间的交界面处。
9.如权利要求7所述的成象系统，还包括：一第二光学元件，与第一光学元件相邻，其中分束器设置在所述第一与第二反射光学元件之间的交界面处；和一第二平凸光学元件，具有一个与物点和象点之另一个相邻的平表面和一个与所述第二光学元件接触的凸表面，其中该平凸光学元件与所述第二光学元件之间的交界面限定一个折射表面。
10.如权利要求8所述的成象系统，其中所述第二光学元件为一个光学平面。
11.如权利要求8所述的成象系统，其中所述第二光学元件具有一个内表面，限定一个第二反射表面，并且其中所述第一反射表面设置成接收第一组光束，所述第二反射表面设置成接收第二组光束并将其经由分束器聚焦至象点。
12.如权利要求11所述的成象系统，其中所述分束器设置成将从第一反射表面接收的第一组光束和从第二反射表面接收的第二组光束通过干涉重新组合。
13.如权利要求11所述的成象系统，其中所述第一反射表面的曲率中心与物点同心，所述第二反射表面的曲率中心与象点同心。
14.一种成象系统，用于将物点成象至象点，该系统包括：
分束器，设置成接收来自物点的光束并将各光束分离成一透射部分和一反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；
反射表面，设置成接收来自分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由分束器聚焦至象点；和
一个折射表面，位于物点与分束器之间，以接收来自物点的光束，其中所述折射表面的曲率中心与物点基本同心。
15.一种成象系统，用于将物点成象至象点，该系统包括：
分束器，设置成接收来自物点的光束并将各光束分离成一透射部分和一反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；
反射表面，设置成接收来自分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由分束器聚焦至象点；和
一个折射表面，位于分束器与象点之间，以接收由所述反射表面聚焦的光束，其中所述折射表面的曲率中心与象点基本同心。
16.一种成象系统，用于将物点成象至象点，该系统包括：
分束器，设置成接收来自物点的光束并将各光束分离成一透射部分和一反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；和
反射表面，设置成接收来自分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由分束器聚焦至象点，
其中所述反射表面设置成接收第一组光束并将第一组光束反射回分束器，并且分束器设置成将从所述反射表面接收的各光束至少一部分反射至象点，并且
其中所述反射表面的中心与物点限定一物方光轴，并且分束器设置成基本上垂直于该物方光轴。
17.一种成象系统，用于将物点成象至象点，该系统包括；
分束器，设置成接收来自物点的光束并将各光束分离成一透射部分和一反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；和
反射表面，设置成接收来自分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由分束器聚焦至象点，
其中所述反射表面设置成接收第二组光束并将第二组光束反射回分束器，并且分束器设置成将从所述反射表面接收的各光束至少一部分透射至象点，并且
其中所述反射表面的中心与象点限定一象方光轴，并且分束器设置成基本上垂直于该象方光轴。
18.一种成象系统，包括：
权利要求1的成象系统，用于将物点成象至一个第一象点；
第二成象系统，用于将所述第一象点成象至一个第二象点，该第二成象系统包括一个第二分束器，设置成接收来自所述第一象点的光束并将各光束分离成一透射部分和一反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束，和一个第二反射表面，设置成接收来自第二分束器的所述两组光束之一组，并将该组光束经由第二分束器聚焦至所述第二象点。
19.一种成象方法，用于将物点成象至象点，该方法包括：
接收来自物点的光束并将各光束分离成透射部分和反射部分，透射部分限定第一组光束，反射部分限定第二组光束；并且
接收来自分束器的所述两组光束之一组，并反射该组光束以将其经由分束器聚焦至象点，
其中反射部分由反射表面产生，该反射表面的曲率中心与物点或象点基本上同心。
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