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作者：新悟＋静水流深光学 时间：2021年08月27日 字数：1500左右 注解：（1）需要加光学设计群，请加微信 lens_design；（2）稿件由新悟投稿，静水流深光学做修改，欢迎大家投稿，入选者有小小稿费！ 反射式光学系统由于其无色差特性，在很多领域非常受欢迎。传统的同轴两反的光学系统对于存在遮拦，视场小等问题，目前离轴三反（Three-Mirror Anastigmat，TMA）光学系统也已经成为了趋势，由于其多了更多的优化变量，可以校正全部的初级像差，使得其性能更加，可以实现无遮拦，大视场，大相对孔径，成像质量高，另外可实现长焦距等。也是由于其光学元件自由度高，使得其检测装配比设计更难，其发展也是受限于此，国内外论文中也是多有隐含很多采用离轴三反光线系统的项目由于装调问题而一直延期甚至流产。
本帖子可以用于补充《手把手全过程光学设计案例分析讲义》第二讲《消像散离轴三反光学系统设计全过程案例》中初始结构计算一问。讲义中此讲是从获得初始结构之后的优化着手的，并未讲解如何计算初始结构，这个帖子则可以非常完美的配合该讲。 本帖查阅了离轴三反光学系统的相关文献，总结了五种初始结构构建方法与大家分享。离轴三反光学系统初始结构较为简单的求解方法可以由求解一个同轴光学系统初始结构开始，获得结构之后，添加反射镜孔径离轴量，视场离轴角等参数完成接下来的设计即可以。接下来也是根据这一思路进行的，并配合案例计算得出初始结构。
先介绍下计算涉及到的参数，上图是一个共轴的三反系统，共轴三镜系统结构的参数共有8个:三个面的半径 系统的轮廓参数4个:次镜对主镜的遮拦比 方法一： 此法为传统解法，根据轮廓参数
方法二： 已知三镜间距 。此法也可以用MATLAB编程快速算出。
方法三： 已知三镜间距,和焦距f，根据以下公式求解
方法四：从手头现有的镜头中找一个作为初始结构。 方法五：经验丰富的大牛可以从无到有凭经验。
下面结合案例说明一下： 已知|d1|=|d2|=1200，|d3|=1300，f=2000mm，入瞳直径为250mm，视场和波长设置如下：
根据方法二求解出初始结构参数，具体求解步骤及结果如下：
将次镜面设置为光阑面，镜头参数见下表：
初始结构三维图如下所示：
赛德尔系数如下所示：
离轴三反初始结构的建立相对来说还是比较简单的，希望此文对初步涉猎离轴三反研究的同志有一定的帮助！
参考文献： [1]丛杉珊. 大视场、长焦距、反射式空间光学系统设计[D].长春理工大学,2008. [2]于鑫,张葆,洪永丰.一种离轴三反射系统初始结构的求解方法[J].激光与光电子学进展,2015,52(11):175-181.
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；主镜到次镜的距离
,次镜到三镜的距离
；以及三个反射镜面的二次非球面系数
。
;三镜对次镜的遮拦比
;次镜的放大率
;三镜的放大率 
(只需给定3个，第四个轮廓参数可求出)。
，求解结构参数，按照以下公式用MATLAB编程计算即可快速求解。此法需要需要尝试多组遮拦比和放大率组合才能得到合适的初始结构。
和焦距
，根据以下公式求解轮廓参数
，再求解结构参数
， 再求解轮廓参数
，最后求解结构参数
。
