光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2011年
12期
2813-2820
,共8页
光学设计%长焦距大视场光学遥感器%离轴三反光学系统%自由曲面反射镜
光學設計%長焦距大視場光學遙感器%離軸三反光學繫統%自由麯麵反射鏡
광학설계%장초거대시장광학요감기%리축삼반광학계통%자유곡면반사경
为了研制长焦距大视场离轴三反空间光学系统,描述了自由曲面光学数理模型,设计了基于自由曲面的离轴三反光学系统.针对焦距为4500 mm,成像视场角为11°,系统总长与焦距的比值为1/3的光学系统,对比分析了传统离轴三反光学系统和次镜为自由曲面的离轴三反光学系统的关键性能.在提出的光学系统中次镜采用自由曲面设计,提升了光学系统的像差平衡能力；最终选用相对孔径为1/9.5的设计方案,使光学系统全视场平均波像差优于0.030λ(λ=632.8 nm),平均传递函数优于0.434(71.4 lp/mm),接近衍射极限；在同等条件下系统设计传递函数比传统离轴三反系统提高5％以上.优化设计后光学系统自由曲面次镜与理论球面偏差为1.1λ,采用定制的标准球面镜结合基于数字样板的非零位检测方法可完成面形实时高精度检测,解决了大口径凸自由曲面检测的难题.结果表明,采用基于自由曲面次镜的空间光学系统,具有体积小、技术可实现性强、波像差和传递函数等关键性能优越等优点.
為瞭研製長焦距大視場離軸三反空間光學繫統,描述瞭自由麯麵光學數理模型,設計瞭基于自由麯麵的離軸三反光學繫統.針對焦距為4500 mm,成像視場角為11°,繫統總長與焦距的比值為1/3的光學繫統,對比分析瞭傳統離軸三反光學繫統和次鏡為自由麯麵的離軸三反光學繫統的關鍵性能.在提齣的光學繫統中次鏡採用自由麯麵設計,提升瞭光學繫統的像差平衡能力；最終選用相對孔徑為1/9.5的設計方案,使光學繫統全視場平均波像差優于0.030λ(λ=632.8 nm),平均傳遞函數優于0.434(71.4 lp/mm),接近衍射極限；在同等條件下繫統設計傳遞函數比傳統離軸三反繫統提高5％以上.優化設計後光學繫統自由麯麵次鏡與理論毬麵偏差為1.1λ,採用定製的標準毬麵鏡結閤基于數字樣闆的非零位檢測方法可完成麵形實時高精度檢測,解決瞭大口徑凸自由麯麵檢測的難題.結果錶明,採用基于自由麯麵次鏡的空間光學繫統,具有體積小、技術可實現性彊、波像差和傳遞函數等關鍵性能優越等優點.
위료연제장초거대시장리축삼반공간광학계통,묘술료자유곡면광학수리모형,설계료기우자유곡면적리축삼반광학계통.침대초거위4500 mm,성상시장각위11°,계통총장여초거적비치위1/3적광학계통,대비분석료전통리축삼반광학계통화차경위자유곡면적리축삼반광학계통적관건성능.재제출적광학계통중차경채용자유곡면설계,제승료광학계통적상차평형능력；최종선용상대공경위1/9.5적설계방안,사광학계통전시장평균파상차우우0.030λ(λ=632.8 nm),평균전체함수우우0.434(71.4 lp/mm),접근연사겁한；재동등조건하계통설계전체함수비전통리축삼반계통제고5％이상.우화설계후광학계통자유곡면차경여이론구면편차위1.1λ,채용정제적표준구면경결합기우수자양판적비령위검측방법가완성면형실시고정도검측,해결료대구경철자유곡면검측적난제.결과표명,채용기우자유곡면차경적공간광학계통,구유체적소、기술가실현성강、파상차화전체함수등관건성능우월등우점.
