推帚式成像光学系统技术方案探究

摘要

推帚成像方式是目前航空航天仪器中应用十分广泛的一种成像方式，它具有结构简单、积分时间长、易于实现中高分辨率成像等优点。在成像方式确定之后，光学系统就成为决定仪器性能的重要因素。本文对推帚式成像光学系统的设计方案进行探究，主要完成了以下几项工作:
　　(1)根据系统工作要求，论证分析了光学指标与参数，定性分析了全反射光学系统与折射光学系统的各种典型结构型式的特性，在此基础上，为本文的推帚式成像光学系统的设计方案做出了选择;
　　(2)推导了离轴三反系统初始结构计算方法。在相同的光学设计指标下，分别对离轴三反系统和双高斯系统展开了设计，得到了F/4.8、F/2.4、F/1.6的多组设计结果，以“F/2.4，FOV=32°×1°”的离轴三反系统和“F/2.4，FOV=32°”的双高斯系统为例，从公差分析、热分析、杂散光分析、装调分析几个方面对设计结果进行了全面的对比、分析与总结，直观展现了这两种结构型式光学系统的综合性能及特点，为推帚式成像光学系统的设计选型提供了参考;
　　(3)设计中大量应用非球面，文中讨论了非球面的检验方法，对透镜补偿法检验非球面的设计原理以及补偿镜初始结构计算方法做了详细推导，以一组典型的离轴三反系统设计结果为例，采用无像差点法和补偿法设计了主、次、三镜的检验方案。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 国内外发展概况

1．3 课题研究的主要内容

2 推帚式成像光学系统方案选择

2．1 光学系统指标确定

2．2 光学系统设计方案选择

2．2．1 折射光学系统方案选择

2．2．2 全反射光学系统方案选择

2．3 本章小结

3 推帚式成像光学系统设计

3．1 离轴三反系统设计

3．1．1 离轴三反系统初始结构计算理论基础

3．1．2 库克三片型离轴三反系统光学设计

3．1．3 设计结果分析

3．2 双高斯光学系统设计

3．2．1 双高斯系统光学设计

3．2．2 设计结果分析

3．3 两种方案设计结果对比与总结

3．4 本章小结

4 推帚式成像光学系统非球面检验

4．1 零位检验法原理

4．1．1 无像差点法

4．1．2 补偿法

4．2 离轴三反系统非球面检验

4．2．1 无像差点法检验主镜

4．2．2 透镜补偿法检验次镜、三镜

4．3 本章小结

5 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

作者简介