摘要：为满足红外探测系统对大视场、轻量化、低成本的需求,设计并研制了一款用于制冷型红外探测器的自由曲面离轴四反全铝光机系统。光学设计采用具有实出瞳的离轴无遮拦全反射式光路形式,并利用7次XY多项式表征各反射镜面型。在紧凑包络约束下,实现了6.25°×5°的视场角,全视场RMS几何弥散斑半径<6.0μm。各反射镜和支撑结构材料均选用6061-T651铝合金,各反射镜进行了柔性支撑设计,以降低装调时的刚性连接应力。采用激光干涉仪对光机系统波像差进行了测试,典型视场波像差<RMS0.7λ@632.8nm。相比传统的离轴反射系统,文中系统采用“全自由曲面+全铝光机"新构型,能够用更紧凑的包络实现更大视场,且整机具有轻量化、低成本以及无热化的特点,在红外探测领域具有重要应用前景。

摘要：基于离轴四反的方案设计,从同轴反射系统的理论出发,结合高倍率,低波前畸变,以及高杂散光抑制比等特点对天琴望远镜的原理系统进行了优化设计。实现了在捕获±200μrad视场内系统百倍的压缩倍率,其入瞳直径300 mm,波前误差优于λ/80。提高三四镜之间光线转折角度进行杂散光抑制,在保证高质量波前的条件下,其三镜的偏角优化结果为5.5°,且三镜为平面镜的引入,降低了后期加工装调的难度。为了对原理系统的加工装调以及杂散光抑制能力进行验证,建立了该系统下0.5倍的缩比系统,实现了缩比系统的波前误差优于λ/175。经公差分析,原理系统有90%的累积概率其波前误差优于λ/40,满足引力波望远镜的指标要求。

摘要：反射光学系统具有无色差、结构紧凑、体积小和成像性能优良等特点,被广泛应用于空间遥感探测领域。首先,基于同轴四反光学系统像差表达式,构建了以系统均方根波像差为条件的成像评价目标函数;进而应用开发的自适应变异概率遗传算法求解该目标函数,得到一组合适的同轴四反光学系统初始结构参数解;随后,在上述系统结构基础上对其进行适当离轴消除系统中心遮拦,并将四块光学面设定为偶次非球面,应用光学设计软件Zemax对其进行像差优化。最终设计了一款焦距为800 mm、工作波段为0.4~1.6μm、全视场角为1°、入瞳直径为80 mm的成像质量良好的离轴四反光学系统。结果表明,该方法为设计此类离轴光学系统提供了一种有效手段,具有很强的实际应用价值。

摘要：随着航空航天遥感相机的分辨率及视场要求的不断提高,离轴四反光学系统受到越来越多的关注。而传统设计方法在离轴系统方面逐渐显示出局限性,因此引入了一种新型的设计方法—微分方程设计方法。首先介绍了微分方程设计方法的原理及设计思路,并加入焦距约束因素,创新性地提出同轴四反光学系统模型;并根据微分方程方法设计了一款焦距为100 mm、弧矢方向视场角为40°,子午方向视场角为10°的大视场离轴四反射镜光学系统,该系统在50 lp/mm处的调制传递函数(MTF)均在0.606以上。经过实验验证,与传统的设计方法相比,微分方程设计方法不但计算简洁、有效,而且在离轴系统的结构参数计算及面型计算方面有广泛的应用前景。

摘要：为了使一种全新的离轴四反射式光学系统达到很好的光学性能,对在该光学系统中的四个大小形状不一的球面反射镜分别进行了分析。结合反射镜的结构形状和相对位置特点找出了最适合每片反射镜的支撑方案。经过有限元分析进行了辅助设计和优化设计,使各个支撑结构达到了性能最佳、整机重量最轻、公差分配最合理。

摘要：叙述了对离轴四反光谱成像仪进行动态特性分析的重要性。介绍了离轴四反光谱成像仪的光学系统和结构组成。简述了动态特性分析的基础理论,描述了离轴四反光谱成像仪的实体及有限元模型。给出了离轴四反光谱成像仪的动态特性分析模态频率数据,结果表明其基频为624.9Hz,满足设计要求。

摘要：与一般光学系统相比,航空遥感光学系统具有长焦距、大口径、宽波段等特点。因此,广泛使用反射式光学系统。常见的离轴三反系统已不能满足系统小型化、轻量化的要求。介绍了一种无中心遮拦的离轴四反射镜系统,由离轴三反系统改进而成,结构更加紧凑。带一次中间像面的离轴三反系统的中间像位于次镜和三镜之间,为了进一步折叠光路,在中间像面处加入球面反射场镜,从而成为离轴四反。分析了离轴四反的设计步骤,设计了一个焦距为1 200 mm,视场为0.8°×0.8,°相对孔径为F/6的光学系统,系统总长只有300 mm,并达到很好的光学性能,具有长焦距、小尺寸、良好的杂散光抑制能力等特点。

摘要：反射系统具有体积小、重量轻、无色差、成像性能优良等特点,广泛应用于航空机载领域。本文基于矩阵光学理论,并以此建立非线性方程组,用数学软件求解得到满足要求的初始结构。优化过程中不断调整系统各镜的偏心和倾斜,消除系统的中心遮拦。在光学系统中引入自由曲面,提升了光学系统的轴外像差平衡能力,增大系统视场角。设计了焦距100 mm,视场角20°×20°,相对孔径为F/7的离轴四反射镜光学系统。结果表明,该光学系统具有较大的成像视场,结构紧凑,无中心遮拦,成像质量接近衍射极限。