主动光学变焦系统设计

摘要

主动光学变焦系统和自适应光学变焦系统与传统的机械式变焦光学系统相比，变焦模式变焦速度快、可实时控制、体积小，且成像质量与传统变焦光学系统相差无几，在一些特殊领域有着很大的应用潜力，如军事卫星、航空航天拍照等。
　　本论文研究分析了两反射式主动光学变焦系统的理论基础，并在ZEMAX中，以R-C望远镜结构为基本模型，模拟设计了一个变焦倍率为2X的光学系统，其焦距变化范围为1600mm～800mm，视场角为0.6°～1.2°，入瞳直径113 mm～56.7 mm，工作波段为单色波550nm。
　　针对空间相机成像，以目前三反射式定焦光学系统的设计理论为基础，结合主动光学变焦系统的设计思路，将三个反射镜面全部由可变形镜代替，设计了可适用于空间相机成像的三反射式主动光学变焦系统。在ZEMAX中模拟设计了三个变焦倍率为3X的光学系统。第一个系统为共轴三反模式，焦距变化为-2500mm～-7500mm;视场角2.4°～0.8°;F数5～15;入瞳直径500mm;工作波段为486 nm、588nm、656nm。第二、三个三反系统为视场离轴三反射模式，其焦距变化均为1000mm～3000mm;视场角为16°×2°～6.87°×0.86°。不同之处在于:一个的F数5～15，入瞳直径200 mm;另一个的F数12.5，入瞳直径100 mm～233 mm。工作波段为486 nm、588 nm、656nm。
　　经像质评价（瑞利判断、点列图、调制传递函数）分析，本文所设计的系统均满足成像要求。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 变焦距系统的发展概况

1．2 变焦光学系统的理论概述

1．3 自适应光学系统和主动光学系统基本概述

1．4 本课题主要研究内容及选题意义

2 主动光学变焦系统理论基础及评价方法

2．1 像差概论

2．2 像质评价

2．3 可变光学元件概述

2．4 本章小结

3 主动光学变焦系统研究分析

3．1 共轴两反射式变焦设计

3．1．1 理论基础

3．1．2 设计实例及像质评价

3．2 共轴三反射式变焦设计

3．2．1 共轴三反系统理论基础

3．2．2 设计实例及像质评价

3．3 离轴三反射式变焦系统设计

3．3．1 离轴三反系统理论基础

3．3．2 设计实例一及像质评价

3．3．3 设计实例二及像质评价

3．4 可变形镜设计

3．5 本章小结

4 实验方案、总结及展望

4．1 实验方案

4．2 总结及展望

致谢

参考文献

附录

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