[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，其特征在于，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；

一次镜，该次镜为一集成次镜，其包括第一自由曲面和第二自由曲面，以所述第一自由曲面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轴正方向平移得到，在该第二三维直角坐标系(X'，Y'，Z')中，所述自由曲面的反射面为一x'y'多项式自由曲面，以所述第二自由曲面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'轴负方向平移得到，在该第三三维直角坐标系(X”，Y”，Z”)中，所述自由曲面的反射面为一x”y”多项式自由曲面；

一可移动光阑，该光阑能够在第二三维坐标系和第三三维坐标系的原点之间移动，在观察不同视场范围的物体时移动至相应的位置；

一三镜，以所述三镜的顶点为第四原点定义一第四三维直角坐标系(X”'，Y”'，Z”')，且该第四三维直角坐标系(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轴负方向平移得到，在该第四三维直角坐标系(X”'，Y”'，Z”')中，所述三镜的反射面为一x”'y”'多项式自由曲面；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焦距为120mm，该自由曲面三反成像系统包括第一视场范围和第二视场范围。

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轴正方向平移约143.542mm，再沿Z轴负方向平移约87.613mm，然后以X轴为旋转轴沿顺时针方向的旋转角度约为65.978°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，所所述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Y'轴负方向平移约4.108mm，再沿Z'轴正方向平移约1.473mm，然后以X'轴为旋转轴沿逆时针方向的旋转角度约为8.549°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，所述第四三维直角坐标系(X”'，Y”'，Z”')为所述第一三维直角坐标系(X，Y，Z)沿Z轴负方向平移约84.058mm，再沿Y轴负方向平移约5.298，然后绕X轴顺时针旋转角度约为54.668°得到。

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，所述第一原点到所述第二原点的距离为168.168mm，所述第二原点到所述第三原点的距离为4.364mm，所述第三原点到所述第四原点的距离为84.225mm。

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，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，所述xy多项式为x的偶次多项式，x的最高次数为5次，该xy多项式自由曲面的方程式为：

其中，z为曲面矢高，c＝-4.0941281989E-04，k＝2.0000000000E+01，A2＝8.7168498900E-01，A3＝1.2891397894E-04，A5＝1.4208333837E-04，A7＝-1.4025913653E-07，A9＝8.5551792024E-07，A10＝2.3775210807E-09，A12＝2.5359179747E-08，A14＝1.6142329258E-09，A16＝-1.4507077189E-11以及A18＝-6.0406102822E-11。