基于变形镜的无运动部件反射变焦光学系统设计

摘要

光学变焦作为一种历史悠久的技术,经历了透射式到反射式,同轴反射到离轴反射,有运动部件到无运动部件三个阶段的发展.具备变焦能力的空间光学相机在对地观测领域发挥了重要作用,本文在总结国内外应用于空间相机的反射变焦光学系统的实现方法和发展现状的基础上,提出了采用变形镜这种主动的光学元件来实现无运动部件变焦光学系统的设计方案.考虑到离轴反射可以兼顾高分辨率和大视场的优势,设计了一个变焦比为4的大视场四反射变焦光学系统,通过视场离轴消除了中心遮拦,其中第三镜为变形镜,通过控制其曲率的变化来实现系统焦距从0.625m到2.5m的变换,为了分担变形镜所承担的光焦度,采用了分离主镜的光学设计方案,最终光学系统的成像性能达到衍射极限.