二维大视场离轴反射式光学系统设计

摘要：

宽视场光学成像系统可以增大光学遥感器观测范围、提高探测效率.近年来,基于自由曲面的光学系统设计和制造取得了重大进展,为设计大视场、大相对孔径、高分辨率、高成像质量、无遮挡离轴反射系统提供了可能性.首先,分析了大视场离轴反射系统的像差特性,指出当不断增加系统视场角,尤其是子午方向视场角时,与视场相关的非对称高级像差量将剧烈增加;像场连续性要求更加凸显.接着,提出了一种二维大视场长焦距离轴光学系统设计方法:在常规光学系统初始结构基础上,采用多重结构形式,使子午方向视场角离散化,光学系统特定曲面分解为两个子曲面;并构建系统约束条件,通过约束系统外形尺寸、优化系统结构形式进而完成系统优化设计.最后,基于提出的方法,设计了一款焦距为1000 mm,像方F数为10,视场角为40°×16°的自由曲面离轴四反光学系统.设计结果表明:该系统全视场范围内成像质量较好,50 lp/mm的特征频率下,400～750 nm可见光波段内光学调制传递函数优于0.26,证明该方法切实有效.

关键词：光学设计、离轴反射系统、自由曲面、二维大视场、曲面分解

所属期刊栏目：31

分类号：TP394.1;TH691.9(计算技术、计算机技术)

资助基金：青年科学基金资助项目No.62005271

在线出版日期：2023-08-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：2019-2030