摘要：为缩小空间光学系统的体积,降低遥感卫星的发射成本,根据初级像差理论求解光学系统的初始结构,采用视场和面型的渐进式优化策略设计了一款焦距为2000 mm,视场为5°×5°,F数为12.5,外包络圆直径为750 mm,具有“环形轮廓”的离轴三反光学系统。系统的主镜和三镜采用XY多项式自由曲面,次镜采用Zernike多项式自由曲面。根据自由曲面的面型参数,仿真出三个镜面的二维矢高图。设计结果表明系统的成像质量接近衍射极限,各视场RMS光斑直径最大为8.38μm,小于探测器的2个像元尺寸大小。系统能量集中度高,最大相对畸变量为1.88%,最大波前像差为0.053λ,各视场波像差优于λ/18。公差分析结果表明系统成像质量良好,可以满足各项指标要求。

摘要：空间望远镜的部件振动与相对运动会导致像移,为抑制振动引起的像移,可在光路中加入快速反射镜对像移进行抑制(二级稳像),然而快反镜较小的通光口径与稳像时造成的像旋限制了应用范围。为此,围绕以快反镜实现二级稳像的同轴共光路跟踪成像复合轴光学系统,分析对比反射式与折反式两种同轴无焦系统各自的特点,选择可实现较大扩束比的折反式无焦系统作为复合轴光学系统的前组,以满足光路中快反镜小通光口径的要求。根据像移补偿与像旋产生的机理构建数学模型,使用MATLAB分析仿真快反镜补偿线性像移时,探测器不同位置上像旋对调制传递函数的影响,并根据后组焦距与边缘视场调制传递函数的关系图,选择合适的后组焦距将像旋对调制传递函数的影响降低在合理范围。设计出焦距为9200 mm、快反镜通光口径小于30 mm的复合轴光学系统,并将像旋造成的调制传递函数下降控制在10%内。