大口径光学系统光学传递函数测量技术研究

摘要

光学系统的口径大小直接影响着光学系统的分辨率,因此,自上个世纪80年代以来,具备大口径光学系统研制能力的国家都在这方面投入了大量人力物力。近年来,大口径光学系统在军事领域、航天领域等领域中都得到了广泛的应用。因此,对大口径光学系统的检测具有重要意义。
　　本文采用一种新的测量方案来对衍射极限条件下的大口径光学系统的MTF进行测量,其基本思想是设计出一种能够有效地对大口径光学系统的MTF进行测量的合成孔径测量系统,该合成孔径测量系统要具有一定的可行性,并通过计算得到测量系统与大口径光学系统的MTF之间的理论关系。通过对大口径光学系统的若干局部的传函的多次重复测量可以计算出整个大口径光学系统的传函。
　　该方案的的关键是要结合大口径光学系统的直径来设计出合成孔径测量系统的结构。本文在合成孔径测量系统设计过程中通过理论推导与matlab软件进行数值分析,通过多次计算最终确定出了一种5子孔径的Ring5结构的合成孔径测量系统来作为最终的测量系统。确定好测量系统的结构之后还对具体的测量过程中将会出现的位置误差、倾斜误差、轴向误差进行了分析,并确定了这三种误差对测量结果的影响程度。
　　最后,本文以4m直径的大口径光学系统的光学设计结果为例,对有像差的光学系统的测量技术进行研究。计算存在像差的情况下大口径光学系统与合成孔径测量系统的MTF之间的关系。通过分析可知,光学系统存在像差时,合成孔径测量系统的MTF值与待测系统的MTF值的比例关系发生了变化,该比例关系与不存在像差的光学系统的MTF值比例关系有很大差距。因此,对有像差的大口径光学系统,需要通过波面拟合的方法来计算出它的MTF值。

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第1章 绪论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2光学系统的光学传递函数检测方法的国内外研究现状

1.3主要研究内容及章节安排

第2章衍射极限大口径光学系统MTF测量方案分析

2.1分辨率法

2.2 自准直法

2.3 合成孔径测量光学系统的设计

2.4本章小结

第3章 合成孔径测量系统误差分析

3.1各子孔径的位置误差分析

3.2各子孔径的倾斜误差分析

3.3各子孔径的轴向误差分析

3.4本章小结

第4章 存在像差的大口径光学系统的MTF测量技术

4.1主镜曲率半径误差对MTF测量的影响

4.2主次镜间距引起的装调误差的MTF测量的数据分析

4.3存在未知像差的大口径光学系统MTF计算

4.4本章小结

结论

参考文献

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致谢