基于單色像差理論,確定同軸三反光學(xué)系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)參數(shù),通過(guò)二次曲面系數(shù)為0的偶次非球面的高次項(xiàng)之間的平衡,校正離軸系統(tǒng)引起的非對(duì)稱性像差,同時(shí)結(jié)合DMD（數(shù)字微鏡器件）目標(biāo)生成器,設(shè)計(jì)出一款采用離軸三反光學(xué)系統(tǒng)的平行光管,為坦克承載的被測(cè)光電設(shè)備提供室內(nèi)模擬目標(biāo)。本光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)是工作波段為0.2～1.2μm,有效焦距為3000mm,全視場(chǎng)為2°,F數(shù)為8。結(jié)果表明,系統(tǒng)各視場(chǎng)的波像差均優(yōu)于λ/34（主波長(zhǎng)λ=0.6328μm）,傳遞函數(shù)MTF均優(yōu)于0.71@36.5lp/mm,接近衍射極限,成像質(zhì)量好。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行公差分析之后,系統(tǒng)的傳遞函數(shù)值遠(yuǎn)優(yōu)于0.6@36.5lp/mm,合理的公差分配使系統(tǒng)加工難度降低,裝調(diào)檢測(cè)更加方便容易。 

【文章來(lái)源】：光學(xué)技術(shù). 2020,46(02)北大核心

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【部分圖文】：

同軸三反光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)

表3 同軸三反系統(tǒng)的初始參數(shù) 面型 曲率半徑/mm 間距 /mm 二次曲面系數(shù) 主鏡 非球面 -4670.214 -1800.000 -1 次鏡 球面 -1063.947 1387.255 0 三鏡 球面 -1385.456 -698.161 0在圖2中,優(yōu)化后的同軸三反光學(xué)系統(tǒng)點(diǎn)列圖顯示各視場(chǎng)的半徑均方根值均大于艾力斑半徑,MTF曲線圖顯示MTF曲線與衍射極限并不重合。通過(guò)孔徑離軸與視場(chǎng)離軸相結(jié)合的方式,對(duì)同軸三反光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行離軸,優(yōu)化之后的系統(tǒng)像質(zhì)并不良好。在此基礎(chǔ)上,將主鏡和三鏡面形設(shè)定為二次曲面系數(shù)為0的偶次非球面面形,二次曲面系數(shù)為0可以降低反射鏡的加工、裝調(diào)難度,高次項(xiàng)系數(shù)之間的協(xié)調(diào)有效地校正光學(xué)系統(tǒng)的各階像差,從而提高像質(zhì),便于達(dá)到光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)[13],同時(shí)能夠使得復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)方面得以簡(jiǎn)化[14]。

運(yùn)用ZEMAX軟件設(shè)定不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)為變量,及設(shè)定不同的優(yōu)化操作數(shù)及其權(quán)重,經(jīng)過(guò)多次重復(fù)性優(yōu)化之后,最終的離軸三反光學(xué)系統(tǒng)光路圖如圖3所示,其中PM(主鏡)、SM(次鏡)和TM(三鏡)的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表4所示。表4 離軸三反光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù) 面型 曲率半徑/mm 間隔/mm 四階項(xiàng) 六階項(xiàng) 機(jī)械口徑/mm Y方向離軸量/mm 主鏡 偶次非球面 -5928.211 -1730.000 8.259×10-13 5.269×10-21 590 452 次鏡 球面 -1877.456 1730.000 0 0 170 100 三鏡 偶次非球面 -2730.442 -1800.000 -1.179×10-12 5.724×10-20 440 -256

【參考文獻(xiàn)】：
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