静、动态目标模拟离轴三反光学系统设计

发布时间：2021-02-20 18:02

　　基于单色像差理论,确定同轴三反光学系统的初始结构参数,通过二次曲面系数为0的偶次非球面的高次项之间的平衡,校正离轴系统引起的非对称性像差,同时结合DMD（数字微镜器件）目标生成器,设计出一款采用离轴三反光学系统的平行光管,为坦克承载的被测光电设备提供室内模拟目标。本光学系统的设计指标是工作波段为0.2～1.2μm,有效焦距为3000mm,全视场为2°,F数为8。结果表明,系统各视场的波像差均优于λ/34（主波长λ=0.6328μm）,传递函数MTF均优于0.71@36.5lp/mm,接近衍射极限,成像质量好。对系统进行公差分析之后,系统的传递函数值远优于0.6@36.5lp/mm,合理的公差分配使系统加工难度降低,装调检测更加方便容易。 

【文章来源】：光学技术. 2020,46(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

同轴三反光学系统初始结构

表3 同轴三反系统的初始参数 面型 曲率半径/mm 间距 /mm 二次曲面系数 主镜 非球面 -4670.214 -1800.000 -1 次镜 球面 -1063.947 1387.255 0 三镜 球面 -1385.456 -698.161 0在图2中,优化后的同轴三反光学系统点列图显示各视场的半径均方根值均大于艾力斑半径,MTF曲线图显示MTF曲线与衍射极限并不重合。通过孔径离轴与视场离轴相结合的方式,对同轴三反光学系统进行离轴,优化之后的系统像质并不良好。在此基础上,将主镜和三镜面形设定为二次曲面系数为0的偶次非球面面形,二次曲面系数为0可以降低反射镜的加工、装调难度,高次项系数之间的协调有效地校正光学系统的各阶像差,从而提高像质,便于达到光学系统的设计指标[13],同时能够使得复杂光学系统在结构方面得以简化[14]。

运用ZEMAX软件设定不同的系统结构参数为变量,及设定不同的优化操作数及其权重,经过多次重复性优化之后,最终的离轴三反光学系统光路图如图3所示,其中PM(主镜)、SM(次镜)和TM(三镜)的具体结构参数如下表4所示。表4 离轴三反光学系统结构参数 面型 曲率半径/mm 间隔/mm 四阶项 六阶项 机械口径/mm Y方向离轴量/mm 主镜 偶次非球面 -5928.211 -1730.000 8.259×10-13 5.269×10-21 590 452 次镜 球面 -1877.456 1730.000 0 0 170 100 三镜 偶次非球面 -2730.442 -1800.000 -1.179×10-12 5.724×10-20 440 -256

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3043134