[发明专利]自由曲面反射式扫描系统

权利要求书

1.一种自由曲面反射式扫描系统，包括：

一光源，用于输出一激光；

一光阑，设置在所述激光的出射光路上；

一第一自由曲面反射镜设置在所述光阑远离光源的一侧，该第一自由曲面反射镜用于将所述激光反射，形成一第一反射光；

以及一第二自由曲面反射镜设置在所述第一反射光的光路上，用于将所述第一反射光二次反射，形成一第二反射光；

该第一自由曲面反射镜所处的空间定义一第一三维直角坐标系（X，Y，Z），所述光阑中心设置在Z轴所在的直线上；该第二自由曲面反射镜所处的空间定义一第二三维直角坐标系（X’，Y’，Z’），所述第二三维直角坐标系（X’，Y’，Z’）为所述第一三维直角坐标系（X，Y，Z）在YZ平面内沿逆时针方向旋转90度得到，且该第二三维直角坐标系（X’，Y’，Z’）的坐标原点设置在所述第一三维直角坐标系（X，Y，Z）的Y轴所在的直线上，所述第一自由曲面反射镜的自由曲面为一4次的xy多项式曲面，所述第二自由曲面反射镜的自由曲面为一4次的x’y’多项式曲面。

2.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，所述激光与所述第一三维直角坐标系（X，Y，Z）的Z轴形成一夹角θ，其中，0°≤θ≤8°。

3.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，所述第一自由曲面反射镜的自由曲面为一不使用x的奇次项的4次的xy多项式曲面，其解析形式为：

，其中，曲率c、二次曲面系数κ以及系数A₂、A₃、A₅、A₇、A₉、A₁₀、A₁₂以及A₁₄分别为：

。

4.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，所述第二自由曲面反射镜的自由曲面为不使用x的奇次项的4次的x’y’多项式曲面，其解析形式为：

，其中，曲率c’、二次曲面系数κ’以及系数A₂’、A₃’、A₅’、A₇’、A₉’、A₁₀’、A₁₂’以及A₁₄’分别为：

。

5.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，所述光阑中心到所述第一三维直角坐标系（X，Y，Z）原点的距离为113.328mm。

6.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，所述第二三维直角坐标系（X’，Y’，Z’）原点到所述第一三维直角坐标系（X，Y，Z）原点的距离为336.649mm。

7.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，进一步包括一像面，该像面到所述光阑中心沿所述第一三维直角坐标系（X，Y，Z）Z轴方向的距离为180mm。

8.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，在所述第一三维直角坐标系（X，Y，Z）中，所述第一自由曲面反射镜实际使用到的范围为-3mm ≤x ≤3mm，-3mm ≤y ≤17.77337mm。

9.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，在所述第二三维直角坐标系（X’，Y’，Z’）中，所述第二自由曲面反射镜实际使用到的范围为-1.35205mm ≤x’ ≤1.35205mm，67.95944mm ≤y’ ≤78.21945mm。

10.如权利要求1所述的扫描系统，其特征在于，以所述光阑中心为原点建立一第三三维直角坐标系(X’’，Y’’，Z’’)，在该第三三维直角坐标系(X’’，Y’’，Z’’)中，扫描像高h与视场角θ的关系式为h(mm)=-80+5θ，其中视场角θ的单位为度。