[发明专利]自由曲面离轴三反成像系统

权利要求书

1.一种自由曲面离轴三反成像系统，包括：

一主镜，以所述主镜的顶点为第一原点定义一第一三维直角坐标系(X，Y，Z)，在该第一三维直角坐标系(X，Y，Z)中，所述主镜的反射面为一xy多项式自由曲面，该xy多项式为x的偶次多项式，x的最高次数为8次，该xy多项式自由曲面的方程式为：

其中，z为曲面矢高，c为曲面曲率，k为二次曲面系数，A₂，A₃，A₅，A₇，A₉，A₁₀，A₁₂，A₁₄，A₁₆，A₁₈，A₂₀，A₂₁，A₂₃，A₂₅，A₂₇，A₂₉，A₃₁，A₃₃，A₃₅，A₃₆，A₃₈，A₄₀，以及A₄₂是多项式中每一项的系数；

一次镜，以所述次镜的顶点为第二原点定义一第二三维直角坐标系(X′，Y′，Z′)，且该第二三维直角坐标系(X′，Y′，Z′)由所述第一三维直角坐标系(X，Y，Z)沿Z轴负方向和Y轴负方向平移，再以X轴为旋转轴沿逆时针方向旋转得到，在该第二三维直角坐标系(X′，Y′，Z′)中，所述次镜的反射面为一x′y′多项式自由曲面，该x′y′多项式为x′的偶次多项式，x′的最高次数为8次；

一三镜，以所述三镜的顶点为第三原点定义一第三三维直角坐标系(X″，Y″，Z″)，且该第三三维直角坐标系(X″，Y″，Z″)由所述第二三维直角坐标系(X′，Y′，Z′)沿Z′轴正方向和Y′轴正方向平移，再以X轴为旋转轴沿逆时针方向旋转得到，在该第三三维直角坐标系(X″，Y″，Z″)中，所述三镜的反射面为一x″y″多项式自由曲面，该x″y″多项式为x″的偶次多项式，x″的最高次数为8次；以及

一探测器，光线依次经过所述主镜、次镜和三镜的反射后，被该探测器接收到并成像；

其中，该自由曲面离轴三反成像系统的视场角大于等于60°×1°，且F数小于等于2.5。

2.如权利要求1所述的自由曲面离轴三反成像系统，其特征在于，所述第二三维直角坐标系(X′，Y′，Z′)由所述第一三维直角坐标系(X，Y，Z)沿Y轴负方向平移272.306mm，再沿Z轴负方向平移518.025mm，然后以X轴为旋转轴沿逆时针方向旋转31.253°得到。

3.如权利要求1所述的自由曲面离轴三反成像系统，其特征在于，所述第三三维直角坐标系(X″，Y″，Z″)为所述第二三维直角坐标系(X′，Y′，Z′)沿Z′轴正方向平移346.467mm，再沿Y′轴正方向平移141.540mm，然后绕X′轴逆时针旋转20.079°得到。

4.如权利要求1所述的自由曲面离轴三反成像系统，其特征在于，所述第一原点到所述第二原点的距离为585.235mm，所述第二原点到所述第三原点的距离为374.263mm。

5.如权利要求1所述的自由曲面离轴三反成像系统，其特征在于，在第一三维直角坐标系(X，Y，Z)中，所述探测器的中心与所述三镜的顶点沿Z轴负方向的距离为391.895mm；所述探测器的中心沿Y轴正方向偏离Z轴，偏离量为33.491mm；且所述探测器与XY平面沿顺时针方向的角度为7.435°。

6.如权利要求1所述的自由曲面离轴三反成像系统，其特征在于，所述自由曲面离轴三反成像系统的视场角为60°×1°，其中，在弧矢方向的角度为-30°至30°，在子午方向的角度为8°至9°。

7.如权利要求1所述的自由曲面离轴三反成像系统，其特征在于，所述自由曲面离轴三反成像系统的等效入瞳直径为60毫米。