[发明专利]自由曲面光学望远系统

权利要求书

1.一种自由曲面光学望远系统，由相邻且间隔设置的一主镜、一次镜、一补偿镜以及一球面反射镜组成，所述主镜和所述次镜的面形为非球面，且所述主镜用作孔径光阑，所述补偿镜的面形为自由曲面，所述球面反射镜的面形为球面，从光源出射的光线依次经过所述主镜、所述次镜、所述补偿镜以及所述球面反射镜反射到像面成像，所述自由曲面光学望远系统为一无中间像光学系统。

2.如权利要求1所述的自由曲面光学望远系统，其特征在于，以所述主镜的顶点为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，所述补偿镜的反射面为一xy多项式自由曲面，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，A_i是多项式中第i项的系数。

3.如权利要求2所述的自由曲面光学望远系统，其特征在于，所述xy多项式为x的偶次多项式，x的最高次数为4次，该xy多项式自由曲面的方程式为：

其中，c＝0.0068854520299669，k＝0.130148680498771，

A₂＝0.338083764164933，A₃＝-0.00272050433148337，

A₅＝-0.00262488793834259，A₇＝1.953567845767e-006，

A₉＝2.22037075536239e-006，A₁₀＝-2.52624079993697e-008，

A₁₂＝-5.02899069469032e-008，A₁₄＝-2.16840513996516e-008。

4.如权利要求1所述的自由曲面光学望远系统，其特征在于，所述主镜的非球面的方程式为：

其中，z为曲面矢高，c为曲面曲率，c＝-0.0020874981266865，k为二次曲面系数，k＝13.53821544118，4阶系数A＝1.65833245969156e-008，6阶系数B＝5.14850429042707e-013，8阶系数C＝2.59362258572104e-017。

5.如权利要求1所述的自由曲面光学望远系统，其特征在于，所述次镜的非球面的方程式为：

其中，z为曲面矢高，c为曲面曲率，c＝-0.006127469485461，k为二次曲面系数，k＝15.273223707775，4阶系数A＝5.07392783277529e-007，6阶系数B＝1.3788426498086e-010，8阶系数C＝7.43026486752561e-014。

6.如权利要求2所述的自由曲面光学望远系统，其特征在于，在所述三维直角坐标系(X，Y，Z)中，所述主镜的中心与所述次镜的顶点在Z轴方向的距离为172.7688502009mm，所述补偿镜的中心与所述次镜的顶点在Z轴方向的距离为229.89461744494mm。

7.如权利要求2所述的自由曲面光学望远系统，其特征在于，在所述三维直角坐标系(X，Y，Z)中，所述球面反射镜的曲面中心相对于所述主镜的中心坐标为(0，-26.98936937888，11.17920203251)，所述球面反射镜与Y轴的夹角为22.85965383182°。

8.如权利要求1所述的自由曲面光学望远系统，其特征在于，所述自由曲面光学望远系统的视场角为1.92°×1.22°。

9.如权利要求1所述的自由曲面光学望远系统，其特征在于，所述自由曲面光学望远系统的F数为9.88。

10.如权利要求1所述的自由曲面光学望远系统，其特征在于，所述球面反射镜的球面半径为202.107528995228mm。