三镜反射式光学系统综述(特邀) 被引量：11

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作者 孟庆宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期274-289,共16页

三镜反射式光学系统由于具备同时校正球差、彗差与像散三种像差的能力,可以实现较高的光学性能,基于其反射镜数量少、装调复杂性可接受等特点,在光学成像领域有着广泛的应用。特别是离轴三镜反射式光学系统,凭借其无孔径遮拦、可实现大... 三镜反射式光学系统由于具备同时校正球差、彗差与像散三种像差的能力,可以实现较高的光学性能,基于其反射镜数量少、装调复杂性可接受等特点,在光学成像领域有着广泛的应用。特别是离轴三镜反射式光学系统,凭借其无孔径遮拦、可实现大视场等诸多优势,在高性能光学仪器装备中占据着重要位置。文中以典型的三镜反射式光学系统发展为主线,全面介绍了多种类型的三镜反射式光学系统,涵盖同轴三反系统、两轴三反系统、离轴三反系统与无焦三反系统,讨论了其光学结构特点、结构关联与光学系统性能,并给出了设计示例,供光学设计领域研究人员共同探讨。 展开更多

关键词 光学系统 反射式光学系统 同轴反射式光学系统 离轴反射式光学系统 无焦反射式光学系统

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离轴反射式光学系统的研究进展与技术探讨 被引量：11

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作者 李荣刚 张兴德 +3 位作者 孙昌锋 刘琳 李江勇 王诚 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期128-131,共4页

离轴反射式光学系统具有大口径、宽光谱,高分辨率等特点,在空间与远程探测技术领域具有良好的应用前景。离轴反射式光学系统的复杂性加大了其设计与工程化的难度。本文在分析其特点的基础上,结合国内外的研究情况,对其设计方法、波前探... 离轴反射式光学系统具有大口径、宽光谱,高分辨率等特点,在空间与远程探测技术领域具有良好的应用前景。离轴反射式光学系统的复杂性加大了其设计与工程化的难度。本文在分析其特点的基础上,结合国内外的研究情况,对其设计方法、波前探测、计算机辅助装调、光学零件加工检测、轻量化等技术进行探讨。 展开更多

关键词 离轴反射式光学系统 波前探测 计算机辅助装调 轻量化

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离轴反射式光学系统设计 被引量：27

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作者 伍和云 王培纲 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期34-37,共4页

提出通过光瞳和视场离轴,实现无中心遮拦的离轴反射式光学系统设计方法。在同轴三反射光学系统基础上,将光瞳和视场适当离轴,实现镜间遮拦的消除。分主镜或次镜为系统孔径光阑两种情况,导出同轴三反射光学系统初级像差公式和初始结构参... 提出通过光瞳和视场离轴,实现无中心遮拦的离轴反射式光学系统设计方法。在同轴三反射光学系统基础上,将光瞳和视场适当离轴,实现镜间遮拦的消除。分主镜或次镜为系统孔径光阑两种情况,导出同轴三反射光学系统初级像差公式和初始结构参数计算公式。由三反射系统成像性质,进一步总结无焦光路条件。根据设计理论计算离轴三反射系统初始结构,利用Zemax优化得到无中心遮拦的离轴三反射空间观测望远镜。入瞳320mm,视场(±0.3°)×(±0.6°),焦距1800mm。 展开更多

关键词 离轴系统设计 光学系统设计 反射式光学系统 非球面系数

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3.7~4.8μm红外二次成像折反射式光学系统设计 被引量：3

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作者 李卓 叶宗民 +1 位作者 孙保杰 刘文鹏 《红外技术》 CSCD 北大核心 2021年第12期1193-1196,共4页

为满足小、远目标和空间目标的光学特性测量需求,提出以RC结构为设计基础,通过曲线方程和高斯公式确立反射式光学系统初始结构参数。为达到优化设计目的,结构中引入了二次成像中继镜组,解决了100%冷光阑效率问题。通过ZEMAX建立评价函数... 为满足小、远目标和空间目标的光学特性测量需求,提出以RC结构为设计基础,通过曲线方程和高斯公式确立反射式光学系统初始结构参数。为达到优化设计目的,结构中引入了二次成像中继镜组,解决了100%冷光阑效率问题。通过ZEMAX建立评价函数,仿真测试表明:设计完成的红外二次成像折反射式光学系统口径200 mm,焦距380 mm,结构紧凑简单,成像质量满足实际测量需求。 展开更多

关键词 中波红外 光学系统设计 折反射式光学系统 二次成像

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反射式自由曲面头盔显示器光学系统设计 被引量：11

5

作者 刘军 黄玮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期142-147,共6页

头盔显示器(HMD)作为一种头戴目视设备,具有小型化、轻量化的特点,同时为了获得良好的佩戴体验,要求合理的出瞳距、出瞳直径以及视场。为了同时满足头盔显示器的上述要求,采用紧凑的双反射镜结构来满足头盔显示器对体积和重量的要求,应... 头盔显示器(HMD)作为一种头戴目视设备,具有小型化、轻量化的特点,同时为了获得良好的佩戴体验,要求合理的出瞳距、出瞳直径以及视场。为了同时满足头盔显示器的上述要求,采用紧凑的双反射镜结构来满足头盔显示器对体积和重量的要求,应用自由曲面增加设计自由度来校正大视场和非旋转对称结构引入的像差,并阐述了自由曲面补偿非旋转对称光学系统像差的基本原理以及该光学系统的设计方法与过程。该光学系统无色差,视场为50°×25°,出瞳大小为8 mm,出瞳距大于27 mm。在奈奎斯特频率处全视场的调制传递函数大于0.4,可应用于新一代头盔显示技术。 展开更多

关键词 光学设计 自由曲面 头盔显示 反射式光学系统

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一种紧凑离轴反射式多波段共用光学系统 被引量：5

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作者 焦明印 李元 肖相国 《红外技术》 CSCD 北大核心 2014年第12期949-952,981,共5页

给出了一种可用于红外热成像、激光测距(照射)及可见光电视的多波段共用离轴反射式望远光学系统,可结合快速反射镜构成复合稳定光电系统,具有结构紧凑、重量轻和无中心遮拦的特点,其中的反射镜均为二次曲面或平面,相对于常规离轴三反系... 给出了一种可用于红外热成像、激光测距(照射)及可见光电视的多波段共用离轴反射式望远光学系统,可结合快速反射镜构成复合稳定光电系统,具有结构紧凑、重量轻和无中心遮拦的特点,其中的反射镜均为二次曲面或平面,相对于常规离轴三反系统具有较好的加工和装调工艺性。 展开更多

关键词 光学设计 反射式光学系统 多波段共光路

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反射式单星模拟器光学系统设计与分析 被引量：3

7

作者 李天骄 崔继承 《长春工业大学学报》 CAS 2017年第2期204-208,共5页

基于反射式星模拟器光学系统,研究了离轴抛物面反射镜与平面镜结合的设计结构,利用空间矩阵计算了两反射镜在装调过程中的旋转对像质的影响。MATLAB拟合出因旋转产生的装调误差与波像差的关系方程。

关键词 星模拟器 反射式光学系统 ZEMAX 空间向量

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基于反射式三光栅光学系统的金属光栅编码器 被引量：2

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作者 苏东风 续志军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第S1期84-86,共3页

传统的透射式二光栅系统为了提高精度,需要高度准直的光源,主光栅和指示光栅之间的间隙很小,一般位于第一菲涅耳焦面上,允差较小,容易擦伤光栅表面。而三光栅系统对光源的准直度要求不高,对光栅间隙变化不敏感,采用细栅距光栅时对光机... 传统的透射式二光栅系统为了提高精度,需要高度准直的光源,主光栅和指示光栅之间的间隙很小,一般位于第一菲涅耳焦面上,允差较小,容易擦伤光栅表面。而三光栅系统对光源的准直度要求不高,对光栅间隙变化不敏感,采用细栅距光栅时对光机结构的要求不象二光栅系统那样严格。因此,可将之应用于反射式金属编码器中。深入讨论了反射式三光栅系统的工作原理,基于反射式三光栅光学系统设计了金属光栅编码器的光机结构和信号处理硬件电路,采用对径数字量相加技术补偿反射式金属光栅的安装误差。 展开更多

关键词 金属光栅编码器 反射式三光栅光学系统 设计

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一种红外成像导引头光学系统杂散光的消除

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作者 杨沛斌 徐瑞瑞 +1 位作者 金晨 赵永库 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第10期102-105,共4页

反射式红外成像导引头光学系统存在杂散光。首先,分析导引头系统的漏光杂散光,完成了导引头系统遮光罩的设计,系统遮拦比为0.476;然后,对二次反射鬼像进行分析发现,由后镜组第一片透镜的前、后表面引入的鬼像能量较强,提出必须提升该透... 反射式红外成像导引头光学系统存在杂散光。首先,分析导引头系统的漏光杂散光,完成了导引头系统遮光罩的设计,系统遮拦比为0.476;然后,对二次反射鬼像进行分析发现,由后镜组第一片透镜的前、后表面引入的鬼像能量较强,提出必须提升该透镜表面的反射率以降低鬼像能量,而且外镜筒吸收率应达到0.9,以削弱结构件一次散射杂光对成像的影响;最后,使用光线模拟追迹软件ASAP进行仿真计算,得到系统的杂光系数为5.8%,证明了设计的可行性,保证了导引头光学系统的成像质量。 展开更多

关键词 杂散光 大口径反射式光学系统 遮光罩 二次反射鬼像

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柱面场景无畸变的折反射全景成像系统 被引量：8

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作者 曾吉勇 苏显渝 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期42-45,共4页

提出了一种基于透视成像模型的柱面场景无畸变的折反射全景成像系统设计方法,该方法 利用系统柱面场景无畸变成像要求和视场角确定反射镜面形。根据这一方法设计制作了高次旋转对称非球面反射镜,并用该反射镜和CCD摄像头建立了全景成像... 提出了一种基于透视成像模型的柱面场景无畸变的折反射全景成像系统设计方法,该方法 利用系统柱面场景无畸变成像要求和视场角确定反射镜面形。根据这一方法设计制作了高次旋转对称非球面反射镜,并用该反射镜和CCD摄像头建立了全景成像系统,实现了对360°柱面场景的无畸变成像。 展开更多

关键词 柱面场景 折反射式光学系统 全景成像 空间无畸变 透视成像模型 非球面反射镜

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一种易于制造、较大视场离轴三反光学系统设计 被引量：7

11

作者 姚罡 黄颖 傅丹膺 《航天返回与遥感》 2010年第5期44-48,共5页

介绍了离轴三反光学系统初始结构的设计方法,并用该方法进行离轴三反光学系统设计。用ZEMAX软件设计了一个焦距为1 000mm,F数为10,垂直轨道方向视场为±4.0°,沿轨道方向为6.0°和6.5°的光学系统。结果表明,该光学系... 介绍了离轴三反光学系统初始结构的设计方法,并用该方法进行离轴三反光学系统设计。用ZEMAX软件设计了一个焦距为1 000mm,F数为10,垂直轨道方向视场为±4.0°,沿轨道方向为6.0°和6.5°的光学系统。结果表明,该光学系统在空间频率71线对/mm处,调制传递函数均大于0.4,且三镜为球面,具有易于制造装调等优点。 展开更多

关键词 反射式光学系统 离轴三反 像质 光学设计 空间遥感

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小型高分辨率空间相机光学系统低误差敏感度设计 被引量：5

12

作者 秦子长 任成明 +3 位作者 戚允升 王泽斌 王琪 孟庆宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期226-234,共9页

系统性地采取严格控制光学元件加工装配精度、采用大质量高稳定性光机结构、运用精密热控等方法,是以往保证空间相机光学系统高性能成像质量的常规方法,但同时该策略的实施也给相机研制带来了较高的经济与资源代价。面对高性能空间光学... 系统性地采取严格控制光学元件加工装配精度、采用大质量高稳定性光机结构、运用精密热控等方法,是以往保证空间相机光学系统高性能成像质量的常规方法,但同时该策略的实施也给相机研制带来了较高的经济与资源代价。面对高性能空间光学相机低成本化的发展趋势,降低光学系统误差敏感度,在保证成像性能的同时降低实现成本,是需要面对与解决的课题。以某小型空间相机研制为背景,应用光学系统低误差敏感度设计方法(降敏设计方法),对相机焦距500 mm、相对孔径1∶5、视场角2ω=4°的同轴两镜折反射式光学系统进行了降敏设计。结果表明,基于降敏设计方法获得的光学系统不仅像差校正理论结果表现优异,调制传递函数接近衍射极限,同时,仿真显示其在误差干扰下光学系统鲁棒性好,为相机的快速低成本制造提供了保证。光学系统降敏设计方法对高性能小型空间载荷的设计与低成本快速研制具有重要的应用价值。 展开更多

关键词 空间相机 光学系统设计 误差敏感度 降敏设计方法 折反射式光学系统

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面型误差和失调量对同轴三反系统像质的影响 被引量：3

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作者 李斌 陈佳夷 +3 位作者 王海超 霍腾飞 李新华 郭宝柱(导师) 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期299-305,共7页

应用于对地观测的高分辨同轴三反式系统对光学装调有着严格的要求,光学元件的失调量和由装配应力导致的面型误差都会严重影响系统成像质量。该方法通过镜面受力分析和光学系统仿真指导系统装调,以某商业遥感卫星搭载的同轴三反式镜头装... 应用于对地观测的高分辨同轴三反式系统对光学装调有着严格的要求,光学元件的失调量和由装配应力导致的面型误差都会严重影响系统成像质量。该方法通过镜面受力分析和光学系统仿真指导系统装调,以某商业遥感卫星搭载的同轴三反式镜头装调过程为例,分析失调量和面型误差的像差特性。通过分析光学元件失调量和面型误差与系统像散、彗差以及球差的关系,并利用系统波像差的均方根(RMS)作为系统像质的评价标准,得出各个光学元件失调量和面型误差对系统成像质量的影响权重。根据计算结果进行针对性调校,使系统各视场的平均RMS值收敛为0.06λ以下。经过多台同类镜头装调结果验证,证明该方法切实有效,可缩短装调周期,提升装调精度。 展开更多

关键词 光学遥感 镜头装调 光学仿真 反射式光学系统

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