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矢量波像差理论在无遮拦三反光学系统设计中的应用

邹刚毅,  樊学武,  庞志海,  凤良杰,  任国瑞

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邹刚毅, 樊学武, 庞志海, 凤良杰, 任国瑞. 矢量波像差理论在无遮拦三反光学系统设计中的应用[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(2): 569-573.
引用本文: 邹刚毅, 樊学武, 庞志海, 凤良杰, 任国瑞. 矢量波像差理论在无遮拦三反光学系统设计中的应用[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(2): 569-573.
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Zou Gangyi, Fan Xuewu, Pang Zhihai, Feng Liangjie, Ren Guorui. Design of unobscured three-mirror optical system by applying vector wavefront aberration theory[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(2): 569-573.
Citation: Zou Gangyi, Fan Xuewu, Pang Zhihai, Feng Liangjie, Ren Guorui. Design of unobscured three-mirror optical system by applying vector wavefront aberration theory[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(2): 569-573.
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矢量波像差理论在无遮拦三反光学系统设计中的应用

  • 1.

    中国科学院西安光学精密机械研究所 空间光学研究室,陕西 西安 710119

基金项目: 

国家“863”计划（Y112G81800）;青年科学与基金项目（Y111B6150Z）

详细信息
    作者简介:

    邹刚毅（1983- ），男，博士生，主要从事光学系统设计、检测等方面的研究。Email：zougangyi@opt.ac.cn；樊学武（1972- ），男，研究员，博士，主要从事光学系统设计、光学检测装调等方面的研究。Email：fanxuewu@opt.ac.cn

    邹刚毅（1983- ），男，博士生，主要从事光学系统设计、检测等方面的研究。Email：zougangyi@opt.ac.cn；樊学武（1972- ），男，研究员，博士，主要从事光学系统设计、光学检测装调等方面的研究。Email：fanxuewu@opt.ac.cn

  • 中图分类号: TB133

Design of unobscured three-mirror optical system by applying vector wavefront aberration theory

  • 1.

    Space Optics Laboratory,Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China

  • 摘要: 传统的无遮拦三反射镜光学系统设计是先设计轴对称反射系统，然后通过偏光瞳、偏视场或者两者结合的方法来实现系统无遮拦设计，系统中不可避免地用到了离轴非球面反射镜。以矢量波像差理论的相关结论出发，将反射镜的倾斜作为系统的优化变量，利用轴对称非球面反射镜实现了无遮拦三反射系统的设计。分析了此种系统的设计思路及步骤，设计了焦距为1 000 mm、视场角为1020、F数为10的三反射镜光学系统，系统结构紧凑，成像质量接近衍射极限。该系统与其他无遮拦三反光学系统相比，最大的优点是系统中的非球面均为轴对称反射面，极大地降低了系统成本。
    Abstract: The traditional unobscured three-mirror optical system is an intrinsically rotationally symmetric optical system with an offset aperture stop, a biased input field, or both of them, so off-axis sections of rotationally symmetric aspheric parent surface are ineluctable. Using the conclusion of vector wavefront aberration theory, a new unobscured three-mirror system by tilted the rotationally symmetric aspheric mirror was presented. The design reason and step of this system was analyzed, and then a system with effective focal length of 1 000 mm, field of view of 1020 and F-number 10 was designed. The volume of system(LengthWideHeight) less than 350 mm350 mm120 mm and image qualities of the example are near diffraction limit. Compared with other unobscured three-mirror system, the most prominent advantage of this system is that using tilted rotationally symmetric aspheric mirror to achieve unobscured style, thus reducing cost of the system.
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    [17] 李刚, 樊学武, 邹刚毅, 王红娟.  基于像方摆扫的空间红外双波段光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 861-866.
    [18] 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.
    [19] 赵坤, 李升辉.  双孔径红外变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2889-2893.
    [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.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-06-09
  • 修回日期:  2013-07-11
  • 刊出日期:  2014-02-25

矢量波像差理论在无遮拦三反光学系统设计中的应用

  • 1. 中国科学院西安光学精密机械研究所 空间光学研究室,陕西 西安 710119
    • 作者简介:

    邹刚毅（1983- ），男，博士生，主要从事光学系统设计、检测等方面的研究。Email：zougangyi@opt.ac.cn；樊学武（1972- ），男，研究员，博士，主要从事光学系统设计、光学检测装调等方面的研究。Email：fanxuewu@opt.ac.cn

    邹刚毅（1983- ），男，博士生，主要从事光学系统设计、检测等方面的研究。Email：zougangyi@opt.ac.cn；樊学武（1972- ），男，研究员，博士，主要从事光学系统设计、光学检测装调等方面的研究。Email：fanxuewu@opt.ac.cn

  • 收稿日期: 2013-06-09
  • 修回日期: 2013-07-11
  • 刊出日期: 2014-02-25
基金项目:

国家“863”计划（Y112G81800）;青年科学与基金项目（Y111B6150Z）

  • 中图分类号: TB133

摘要: 传统的无遮拦三反射镜光学系统设计是先设计轴对称反射系统，然后通过偏光瞳、偏视场或者两者结合的方法来实现系统无遮拦设计，系统中不可避免地用到了离轴非球面反射镜。以矢量波像差理论的相关结论出发，将反射镜的倾斜作为系统的优化变量，利用轴对称非球面反射镜实现了无遮拦三反射系统的设计。分析了此种系统的设计思路及步骤，设计了焦距为1 000 mm、视场角为1020、F数为10的三反射镜光学系统，系统结构紧凑，成像质量接近衍射极限。该系统与其他无遮拦三反光学系统相比，最大的优点是系统中的非球面均为轴对称反射面，极大地降低了系统成本。

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