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龙图腾网恭喜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所申请的专利超大视场离轴反射式自由曲面光学系统初始结构设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116149050B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310177631.X，技术领域涉及：G02B27/00；该发明授权超大视场离轴反射式自由曲面光学系统初始结构设计方法是由是逸;郑玉权;蔺超;纪振华;张佳伦;韩艳雪;高曲悠扬设计研发完成，并于2023-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本超大视场离轴反射式自由曲面光学系统初始结构设计方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种超大视场离轴反射式自由曲面光学系统初始结构设计方法，包括以下步骤：S1、根据起点Si,j和目标点Ti,k计算第一自由曲面Ω1的所有特征数据点Pi,j,1并将其通过最小二乘法拟合得到第一自由曲面Ω1；S2、根据第一自由曲面Ω1计算第二自由曲面Ω2的所有特征数据点Pi,j,2，并将其通过最小二乘法拟合得到第二自由曲面Ω2，构建两反射镜自由曲面光学系统的初始结构；S3、通过光程迭代法对初始结构进行进一步迭代优化，直至自由曲面光线系统满足成像要求。S4、通过重复步骤S1、步骤S2和步骤S3得到反射镜数量N＞2时优化后的自由曲面光学系统初始结构。通过本发明设计的光学系统具有设计速度快，稳定性高，成像质量好的优点。

本发明授权超大视场离轴反射式自由曲面光学系统初始结构设计方法在权利要求书中公布了：1.一种超大视场离轴反射式自由曲面光学系统初始结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：预处理步骤S0、对系统参数进行定义：所述自由曲面光学系统自由曲面数量为K，定义第k个自由曲面为Ωk，k＝1,2,…K；将所述自由曲面光学系统分为M个视场，每个视场的全孔径光线以网格法均匀采样得到J条特征光线，定义第i个视场的第j条特征光线为Ri,j，i＝1,2,…M；j＝1,2,…J；定义特征光线Ri,j与入瞳的交点为起点Si,j，定义所述特征光线Ri,j与第k个自由曲面Ωk的交点为特征数据点Pi,j,k；定义所述特征光线Ri,j经k个自由曲面反射后到达目标点Ti,k，当k＝K时，点Ti,k即为理想像点Ii；在所述自由曲面光学系统中，由起点Si,j发出的特征光线Ri,j在特征数据点Pi,j,k处被自由曲面Ωk反射后到达目标点Ti,k后特征光线Ri,j继续传播，在特征数据点Pi,j,K处被自由曲面ΩK反射到达理想像点Ii；S1、根据所述起点Si,j和目标点Ti,k计算第一自由曲面Ω1的所有特征数据点Pi,j,1并将其通过最小二乘法拟合得到第一自由曲面Ω1；所述步骤S1中特征数据点Pi,j,1的求解步骤包括：S11、计算第一视场中的第一特征光线R1,1经所述第一自由曲面Ω1反射后到达第一目标点T1,1的光程，求解第一视场第一自由曲面Ω1的特征数据点P1,j,1；S12、通过计算除第一视场外其余视场特征光线经自由曲面Ω1反射后到达目标点的理想光程，进而定位其余视场的特征数据点的坐标位置；S13、将所述第一自由曲面Ω1的所有特征数据点Pi,j,1通过最小二乘法拟合得到所述第一自由曲面Ω1；所述步骤S12包括：对于所述第一自由曲面Ω1，已知第i个视场的特征光线Ri,j的入射方向，做一条平行于特征光线Ri,j的辅助线交所述第一自由曲面Ω1于曲面顶点O1，过所述入瞳Si,j做一条垂线使得Si,jS′i,j垂直于S′i,jO1；根据马吕斯定律，光线段Si,jPi,j,1Ti,1和S′i,jO1Ti,1的光程相等，即： 其中， 是所述光线段Si,jPi,j,1Ti,1的光程； 是所述光线段S′i,jO1Ti,1的光程；以点Si,j为原点O′，构建局部坐标系X′Y′Z′；已知第i个视场的视场角为ωX,ωY，则Si,jPi,j,1O′Pi,j,1在X′OZ′面和Y′OZ′面内的投影与Z′轴的夹角分别为ωX和ωY；假设入射矢量Si,jPi,j,1在Z′轴上的投影长度为1，根据几何关系，入射矢量Si,jPi,j,1在X′轴和Y′轴上的投影长度分别为tanωX和tanωY，则单位入射矢量Si,jPi,j,1o存在： 根据式7，构建光线段S″i,jO1所在的直线方程： 以及点Si,j和点S″i,j所在切平面的平面方程： 联立式7-9，求解点的位置坐标，从而根据式4-6求出第一自由曲面Ω1的所有特征数据点Pi,j,1；所述步骤S13包括：将计算得到的所述第一自由曲面的特征数据点Pi,j,1拟合到XY多项式的表达式，构建所述第一自由曲面Ω1；XY多项式的表达式为： 其中，c为曲面的曲率；l为二次曲面系数；为自由曲面多项式；Aq为多项式系数；S2、根据所述第一自由曲面Ω1计算第二自由曲面Ω2的所有特征数据点Pi,j,2，并将其通过最小二乘法拟合得到所述第二自由曲面Ω2，构建两反射镜自由曲面光学系统的初始结构；S3、通过光程迭代法对所述初始结构进行进一步迭代优化，直至所述自由曲面光线系统满足成像要求；S4、通过重复所述步骤S1、步骤S2和步骤S3得到反射镜数量N＞2时优化后的自由曲面光学系统初始结构。

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