1 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
3 空间电子信息技术研究院, 陕西 西安 710100
针对空间标准动态目标发生器的设计指标要求, 对卡塞格林R-C系统进行了改进, 通过在第2镜和像面之间加入一片双曲面镜, 设计完成了焦距为1 600 mm、相对孔径为1∶1.2、视场角为1°、工作波段在0.4 μm~0.7 μm和8 μm~12 μm的共轴三反射光学系统。设计结果表明: 该系统弥散斑RMS小于5 μm, 在可见光波段与远红外波段相应的空间频率处, 此共轴三反系统的调制传递函数值均大于0.7, 接近衍射极限, 满足系统对成像质量的要求。
空间标准动态目标发生器 光学设计 卡塞格林R-C系统 共轴三反系统 space standard dynamic target generator optical design Cassegrain R-C system coaxial three-mirror system
1 武汉工程大学理学院, 湖北 武汉 430205
2 湘潭大学材料与光电物理学院, 湖南 湘潭 411105
3 武汉工程大学光电子系统技术研究所, 湖北 武汉 430205
针对空间光学系统长焦距、大视场、轻质量、小外形尺寸、大相对孔径、高成像质量的特点和发展趋势, 利用ZEMAX 求解并优化空间相机共轴三反光学系统的结构参数, 设计出了焦距为 5 000 mm, F 数为 10 的共轴三反射光学系统。设计结果表明: 该系统视场角达8°, 空间频率为50 lp/mm, 调制传递函数值均大于0.4, 接近衍射极限, 满足高分辨率空间相机不同的使用要求。该设计对空间相机红外光学系统结构选型、设计与制造具有一定的理论指导作用和意义。
空间相机 共轴三反 长焦距 宽视场 光学系统设计 space camera coaxial three-mirror long focal length wide view field design of optical system
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119；中国科学院研究生院，北京100039
2 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119
为了设计出高分辨率空间相机的光学系统，研究了反射式光学系统中存在次镜对主镜的中心遮拦等问题。通过对共轴三反射光学系统结构参数和最终视场在像面上的分布情况的分析，提出了半视场、全视场和环形视场3种光学形式，设计了焦距为3000mm、F数为10的3种形式的共轴三反光学系统。设计结果表明：3种共轴三反光学系统在有效视场角内成像质量均接近衍射极限，可以满足高分辨率空间相机不同的使用要求，指出半视场共轴三反光学系统适合于线阵CCD推扫成像，全视场共轴三反光学系统可用于面阵CCD凝视成像，环形视场共轴三反光学系统可实现一台相机上全色和多光谱成像的要求。
共轴三反光学系统 三反消像散 半视场 全视场 环形视场 coaxial three-mirror-anastigmat system three-mirror-anastigmat half field-of-view full field-of-view annular field-of-view
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
以某遮拦比为22.3%的共轴三反系统的Φ600 mm主镜为例,分析了主镜、次镜和三镜面形不规则对高斯焦点波前差的影响,并拟合了数学表达式。使用环域修正Zernike多项式作为光机接口,分析了环境对反射镜面形的影响以及传递函数下降的情况,并将分析结果作为参考对主镜支撑进行了改进。根据像差容限和系统的环境耐受力,分解出主镜加工所需的精度应优于λ/36.5。
共轴三反系统 Zernike多项式 面形不规则 波前差 on-axis Three Mirror Anastigmatic(TMA) system Zernike polynomial surface accuracy wave-front error
