留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于传递矩阵的宽视场离轴三反光学系统设计

王蕴琦 刘伟奇 张大亮 孟祥翔 康玉思 魏忠伦

王蕴琦, 刘伟奇, 张大亮, 孟祥翔, 康玉思, 魏忠伦. 基于传递矩阵的宽视场离轴三反光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(4): 418003-0418003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0418003
引用本文: 王蕴琦, 刘伟奇, 张大亮, 孟祥翔, 康玉思, 魏忠伦. 基于传递矩阵的宽视场离轴三反光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(4): 418003-0418003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0418003
Wang Yunqi, Liu Weiqi, Zhang Daliang, Meng Xiangxiang, Kang Yusi, Wei Zhonglun. Design of off-axis three-mirror optical system with wide field of view based on transfer matrix[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(4): 418003-0418003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0418003
Citation: Wang Yunqi, Liu Weiqi, Zhang Daliang, Meng Xiangxiang, Kang Yusi, Wei Zhonglun. Design of off-axis three-mirror optical system with wide field of view based on transfer matrix[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(4): 418003-0418003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0418003

基于传递矩阵的宽视场离轴三反光学系统设计

doi: 10.3788/IRLA201645.0418003
基金项目: 

国防基础科研计划(B1720132001)

详细信息
    作者简介:

    王蕴琦(1990-),男,硕士生,主要从事空间光学设计方面的研究。Email:doctorwho_wangyq@163.com;刘伟奇(1958-),男,研究员,博士生导师,主要从事空间成像与瞄准技术方面的研究。Email:liuwq@ciomp.ac.cn

    王蕴琦(1990-),男,硕士生,主要从事空间光学设计方面的研究。Email:doctorwho_wangyq@163.com;刘伟奇(1958-),男,研究员,博士生导师,主要从事空间成像与瞄准技术方面的研究。Email:liuwq@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号: TB133

Design of off-axis three-mirror optical system with wide field of view based on transfer matrix

  • 摘要: 针对离轴三反光学系统初始结构求解复杂、视场宽度小的问题,提出了利用光学传递矩阵求解三反系统初始结构的计算方法,推导了三反系统焦距和后截距的表达式,求解了光阑位于次镜的三反系统初始结构。采用引入高次非球面以增加系统设计自由度的技术路线,基于ZEMAX光学设计软件,通过对同轴初始结构进行离轴优化,得到了一个矩形视场172,焦距1 440 mm,F数4.8的离轴三反光学系统。该系统三个反射面均为高次非球面,可同时满足宽视场角和高分辨率的要求,在空间频率50 lp/mm处,调制传递函数大于0.6,接近衍射极限。结果表明:该系统搭载线阵/面阵时间延迟积分电荷耦合元件(TDI-CCD)用于推扫/多通道式空间对地成像时,可有效扩大空间对地成像系统的地面覆盖范围,提高信息获取效率。
  • [1] Pang Zhihai, Fan Xuewu, Zou Gangyi, et al. Design of new wide-angle unobscured three mirror optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(9):2449-2452. (in Chinese)庞志海, 樊学武, 邹刚毅, 等. 新型大视场无遮拦三反光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(9):2449-2452.
    [2] Guo Yongxiang, Li Yongqiang, Liao Zhibo, et al. Novel design of off-axis three reflective optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 43(9):2680-2683. (in Chinese)郭永祥, 李永强, 廖志波, 等. 新型离轴三反光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2010, 43(9):2680-2683.
    [3] Xue Qingsheng. Design of wide field of view off-axis three-mirror system for hyperspectral imager[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(4):2449-2452. (in Chinese)薛庆生. 用于高光谱成像仪的大视场离轴三反光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(4):2449-2452.
    [4] Wei Xiaoxiao, Xu Feng, Yu Jianjun. Design of space coaxial field-Bias three-mirror optical system with high resolution[J]. Chinese Journal of Lasers, 2012, 39(4):1-6. (in Chinese)韦晓孝, 许峰, 余建军. 高分辨率空间同轴偏视场三反光学系统设计[J]. 中国激光, 2012, 39(4):1-6.
    [5] Li Yan, Zhang Bao, Hong Yongfeng. Compact and multispectral off-axial three-mirror reflective optical system[J]. Journal of Applied Optics, 2014, 35(3):391-394. (in Chinese)李岩, 张葆, 洪永丰. 灵巧型离轴三反光学系统设计[J]. 应用光学, 2014, 35(3):391-394.
    [6] Liang Shitong, Yang Jianfeng, Xue Bin, et al. Aberration analysis and design of four-mirror reflective optical system[J]. Acta Optica Sinica, 2010, 30(11):3301-3305. (in Chinese)梁士通, 杨建峰, 薛琳, 等. 四反射镜光学系统像差分析与设计[J]. 光学学报, 2010, 30(11):3301-3305.
    [7] Liu Jun, Liu Weiqi, Kang Yusi, et al. Optical design of off-axis four-mirror optical system with wide field of view[J]. Acta Optica Sinica, 2013, 33(10):1-6. (in Chinese)刘军, 刘伟奇, 康玉思, 等. 大视场离轴四反射镜光学系统设计[J]. 光学学报, 2013, 33(10):1-6.
    [8] Pan Junhua. The Design, Manufacture and Test of the Aspherical Optical Surface[M]. Suzhou:Suzhou University Press, 2004:10-71. (in Chinese)潘君骅. 光学非球面的设计、加工与检验[M]. 苏州:苏州大学出版社, 2004:10-71.
    [9] Shi Shunxiang, Wang Xueen, Liu Jingsong. Application Optics and Physical Optics[M]. Xi'an:Xi'an University of Electronics and Technology Press, 2008:318-395. (in Chinese)石顺祥, 王学恩, 刘劲松. 物理光学与应用光学[M]. 西安:西安电子科技大学出版社, 2008:318-395.
    [10] Zhao Wencai. Design of improved off-axial TMA optical systems[J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(12):2837-2843. (in Chinese)赵文才. 改进的离轴三反光学系统的设计[J]. 光学精密工程, 2011, 19(12):2837-2843.
  • [1] 许宁晏, 高志山, 陈露, 黄静, 邹宇通, 袁群.  应用自由曲面的紧凑型长焦手机镜头设计(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(7): 20230322-1-20230322-10. doi: 10.3788/IRLA20230322
    [2] 袁健, 张雷.  大型离轴三反相机主镜组件结构设计与验证 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220363-1-20220363-10. doi: 10.3788/IRLA20220363
    [3] 王合龙, 陈建发, 黄浩阳, 崔泽曜.  基于自由曲面的离轴三反光学系统研制 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220523-1-20220523-8. doi: 10.3788/IRLA20220523
    [4] 钱壮, 莫言, 樊润东, 谈昊, 冀慧茹, 马冬林.  制冷型大面阵自由曲面离轴三反光学系统设计(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(7): 20230339-1-20230339-9. doi: 10.3788/IRLA20230339
    [5] 张鹏泉, 陈佳琪, 史屹君.  离轴三反光学系统中反射膜的研制 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210900-1-20210900-5. doi: 10.3788/IRLA20210900
    [6] 曲锐, 杨建峰, 曹剑中, 刘博.  水下大视场连续变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20200468-1-20200468-7. doi: 10.3788/IRLA20200468
    [7] 王晓艳, 徐高魁.  高隔离度激光通信终端光学系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20200521-1-20200521-5. doi: 10.3788/IRLA20200521
    [8] 常凌颖, 张强, 邱跃洪, 张荣.  宽光谱实入瞳远心中继光学系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210091-1-20210091-7. doi: 10.3788/IRLA20210091
    [9] 凌明椿, 宋茂新, 洪津, 孙晓兵, 陶菲.  离轴三反同时偏振成像仪光机设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 518001-0518001(10). doi: 10.3788/IRLA201948.0518001
    [10] 姜晰文, 贾学志, 丛杉珊.  自由曲面在制冷型离轴三反光学系统的应用 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 918004-0918004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0918004
    [11] 赵宇宸, 何欣, 张凯, 刘强, 崔永鹏, 孟庆宇.  轻小型大视场自由曲面离轴光学系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218001-1218001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1218001
    [12] 张伟, 张合, 张祥金.  小型大瞬时视场光学探测系统优化设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 518002-0518002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0518002
    [13] 孟庆宇, 汪洪源, 王严, 纪振华, 王栋.  大线视场自由曲面离轴三反光学系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018002-1018002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1018002
    [14] 李永昌, 金龙旭, 武奕楠, 王文华, 吕增明, 韩双丽.  离轴三反大视场空间相机像移速度场模型 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 513001-0513001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0513001
    [15] 孟庆宇, 王维, 纪振华, 董吉洪, 李威, 王海萍.  主三镜一体化离轴三反光学系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 578-582.
    [16] 杨宇飞, 颜昌翔.  长焦距宽视场离轴三反光管设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2070-2074.
    [17] 赵延, 邓键, 于德志, 马燕.  光学被动消热差的长波红外双视场光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1545-1548.
    [18] 巩盾, 王红.  空间高光谱成像仪的光学设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 541-545.
    [19] 郭永祥, 李永强, 廖志波, 王静怡.  新型离轴三反射光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 546-550.
    [20] 庞志海, 樊学武, 邹刚毅, 赵惠.  新型大视场无遮拦三反光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2449-2452.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  505
  • HTML全文浏览量:  77
  • PDF下载量:  184
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-05
  • 修回日期:  2015-08-03
  • 刊出日期:  2016-04-25

基于传递矩阵的宽视场离轴三反光学系统设计

doi: 10.3788/IRLA201645.0418003
    作者简介:

    王蕴琦(1990-),男,硕士生,主要从事空间光学设计方面的研究。Email:doctorwho_wangyq@163.com;刘伟奇(1958-),男,研究员,博士生导师,主要从事空间成像与瞄准技术方面的研究。Email:liuwq@ciomp.ac.cn

    王蕴琦(1990-),男,硕士生,主要从事空间光学设计方面的研究。Email:doctorwho_wangyq@163.com;刘伟奇(1958-),男,研究员,博士生导师,主要从事空间成像与瞄准技术方面的研究。Email:liuwq@ciomp.ac.cn

基金项目:

国防基础科研计划(B1720132001)

  • 中图分类号: TB133

摘要: 针对离轴三反光学系统初始结构求解复杂、视场宽度小的问题,提出了利用光学传递矩阵求解三反系统初始结构的计算方法,推导了三反系统焦距和后截距的表达式,求解了光阑位于次镜的三反系统初始结构。采用引入高次非球面以增加系统设计自由度的技术路线,基于ZEMAX光学设计软件,通过对同轴初始结构进行离轴优化,得到了一个矩形视场172,焦距1 440 mm,F数4.8的离轴三反光学系统。该系统三个反射面均为高次非球面,可同时满足宽视场角和高分辨率的要求,在空间频率50 lp/mm处,调制传递函数大于0.6,接近衍射极限。结果表明:该系统搭载线阵/面阵时间延迟积分电荷耦合元件(TDI-CCD)用于推扫/多通道式空间对地成像时,可有效扩大空间对地成像系统的地面覆盖范围,提高信息获取效率。

English Abstract

参考文献 (10)

目录

    /

    返回文章
    返回