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龙图腾网获悉东北大学申请的专利一种长焦距主三镜集成轻量化空间相机的自适应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：CN119225006B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24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：202411332974.X，技术领域涉及：G02B27/00；该发明授权一种长焦距主三镜集成轻量化空间相机的自适应设计方法是由魏阳杰;孙艺玮设计研发完成，并于2024-09-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种长焦距主三镜集成轻量化空间相机的自适应设计方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种长焦距主三镜集成轻量化空间相机的自适应设计方法，涉及光学系统设计技术领域。该方法设计了自适应的结构参数搜索空间，实现了对于不同设计要求和光路结构要求的结构参数搜索空间自适应获取；设计了主三镜距离判别模型和长焦距空间相机尺寸目标函数，自动判断长焦距空间相机的装调难易程度和轻量化程度；将主三镜距离判别模型和长焦距空间相机尺寸目标函数与离轴程度函数、像质评估函数和光路交叉函数相结合，设计出了结构参数目标函数；通过搜索结构参数目标函数的最小值来获得最符合易装调、轻量化且成像质量高的长焦距空间相机参数组合，并使用自由曲面设计法，获得自由曲面空间相机。

本发明授权一种长焦距主三镜集成轻量化空间相机的自适应设计方法在权利要求书中公布了：1.一种长焦距主三镜集成轻量化空间相机的自适应设计方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1：构建自适应镜间距搜索空间； 所述自适应镜间距搜索空间的表达式为： 1； 2； 其中，ED为入瞳直径，和分别为自适应镜间距搜索空间上限和下限的函数权重；和分别为自适应镜间距搜索空间的上限和下限； 所述和的表达式为： 3； 4； 其中，为长焦距空间相机的焦距，表示长焦距空间相机的F数，和分别为长焦距空间相机在x和y方向的最大视场角；、、和分别为中长焦距空间相机的焦距、F数以及长焦距空间相机在x和y方向最大视场角的权重；、、和分别为中长焦距空间相机的焦距、F数以及长焦距空间相机在x和y方向最大视场角的权重； 在式4中，的表达式为： 5； 其中，为长焦距空间相机中反射镜的个数； 为得到对长焦距空间相机更为适用的自适应镜间距上限，需要使随焦距f的变化而动态地变化，表达式为： 6； 所述和的表达式为： 7； 8； 其中，为随焦距f变化的参数，如下公式所示： 9； 步骤2：构建自适应曲率半径搜索空间； 使用ABCD矩阵法构建出长焦距空间相机的自适应镜间距与光焦度间的光学关系，表达式为： 10； 其中，为长焦距空间相机中第N面反射镜的光焦度；为长焦距空间相机中第N-1面反射镜的光焦度；为长焦距空间相机中主镜的光焦度；为长焦距空间相机中第N-1面反射镜和第N面反射镜之间的距离；A、B、C、D均为长焦距空间相机的光焦度和自适应镜间距的函数； 构建自适应曲率半径的目标函数，表达式为： 11； 其中，为长焦距空间相机中第N面反射镜的折射率，n为反射镜序号，1≤n≤N；为长焦距空间相机中第n面反射镜的自适应曲率半径； 将自适应镜间距搜索空间的上限和自适应镜间距搜索空间的下限分别代入式11的中，分别得到相应的自适应曲率半径组合{}和{}，从而获得每面反射镜的自适应曲率半径搜索空间，表达式为： 12； 13； 其中，和分别为自适应曲率半径搜索空间的上限和下限； 步骤3：构建自适应倾斜角度搜索空间； 将顺时针倾斜的倾斜角度定义为正数，逆时针倾斜的倾斜角度定义为负数；构建主镜的自适应倾斜角度搜索空间用绝对值的形式表示为： 14； 其中，表示主镜的倾斜角度； 构建次镜的自适应倾斜角度搜索空间；当时，次镜的旋转向量为-1；当时，次镜的旋转向量为1；将入射光线和出射光线之间的夹角定义为锐角，得出次镜自适应倾斜角度的搜索空间，表达式为： 15； 其中，为次镜的倾斜角度，为次镜的旋转向量； 构建三镜的自适应倾斜角度搜索空间；计算出入射三镜的光线与出射三镜的光线重合时，三镜的倾斜角度为2，得出三镜自适应倾斜角度的搜索空间，表达式为： 16； 其中，为三镜的旋转向量，为三镜的倾斜角度； 步骤4：构建长焦距空间相机的主三镜距离判别模型，用于评价主三镜的一体化程度； 长焦距空间相机的主三镜距离为主镜和三镜之间的最短距离；将主镜和三镜集成在一块基板上进行制造，使主镜和三镜的距离小于设定阈值；定义主三镜距离判别函数，表达式为： 17； 其中，是主镜和三镜之间的最短距离；为设定的阈值，是一个常数； 对于z型结构的长焦距空间相机，将主次镜间距和次三镜间距设置为相等，增加搜索算法的搜索速度，使长焦距空间相机迅速向主三镜一体化的目标收敛；当长焦距空间相机的光路结构的设计要求为z型时，需要在式17的基础上额外增加一个镜间距约束条件，即|d1|=|d2|，d1和d2分别为主次镜间距和次三镜间距； 步骤5：构建长焦距空间相机的尺寸目标函数用于计算长焦距空间相机的尺寸； 基于斯涅耳定律和逆向追迹方法，对0,0，0,yfov2，0,-yfov2和xfov2,0视场的中心及边缘光线进行追迹得到每条光线与反射镜及像面的交点坐标，以及全部交点的x，y和z坐标的集合{X}，{Y}和{Z}，空间相机的尺寸目标函数的表达式为： 18； 步骤6：构建长焦距空间相机的结构参数目标函数； 所述长焦距空间相机的结构参数目标函数由主三镜距离判别模型、尺寸目标函数、像质评价函数、离轴程度函数和光路交叉函数构成，表达式为： 19； 其中，、、、和分别为长焦距空间相机各结构参数目标函数的权重，为长焦距空间相机中第n面反射镜的倾斜角度，、和分别为像质评价函数、离轴程度函数和光路交叉函数； 步骤7：采用搜索算法搜索长焦距空间相机的结构参数目标函数的最小值来获取最适合长焦距空间相机的结构参数；然后将获取的最适合长焦距空间相机的结构参数，结合自由曲面设计法，将反射镜优化为自由曲面，获得自由曲面长焦距空间相机。

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