紧凑型四反射镜光学系统设计

离轴四反射镜较之于TMA系统,可更好地满足无人侦察机对于光学系统小型化、轻量化的需求。给出了一种基于赛德尔像差理论的四反射镜光学系统的设计方法。依据该方法,设计了一个焦距1000 mm,视场1.6°,相对孔径为F/5的光学系统。系统结构紧凑,成像质量接近衍射极限,具有长焦距和良好的杂散光抑制能力,体现了四反射镜系统的优势,证明了该理论的可行性与实用性。     

离轴四反射镜光学系统设计

与一般光学系统相比,航空遥感光学系统具有长焦距、大口径、宽波段等特点。因此,广泛使用反射式光学系统。常见的离轴三反系统已不能满足系统小型化、轻量化的要求。介绍了一种无中心遮拦的离轴四反射镜系统,由离轴三反系统改进而成,结构更加紧凑。带一次中间像面的离轴三反系统的中间像位于次镜和三镜之间,为了进一步折叠光路,在中间像面处加入球面反射场镜,从而成为离轴四反。分析了离轴四反的设计步骤,设计了一个焦距为1 200 mm,视场为0.8°×0.8°,相对孔径为F/6的光学系统,系统总长只有300 mm,并达到很好的光学性能,具有长焦距、小尺寸、良好的杂散光抑制能力等特点。     

长焦距同轴四反射镜光学系统设计

低成本、高性能对地遥感微纳卫星是当前研究和开发的热点,为适应微纳卫星平台,要求空间相机具备小型、轻量化的特点。在其体积和质量的限制下,设计结构尽可能紧凑的长焦距大视场望远物镜是成功研制高分辨率对地遥感光学相机的关键,研究利用同轴四反射镜系统解决这一问题的可能性。首先,介绍无二次遮拦同轴四反射镜望远物镜的组成与工作原理;基于近轴光学和初级像差理论,导出几何约束条件和初级像差公式,给出结构紧凑的长焦距同轴四反镜系统的设计思想与方法;最后给出举例及设计结果。优化设计了全视场角11、有效焦距2 100 mm、F数为7的同轴四反射光学系统,总长228 mm,约为有效焦距的1/9,结构简单紧凑,像质接近衍射极限。     

用于自适应光学系统的几种新型可变形反射镜

将MEMS技术用于自适应光学系统具有重大意义.本文从原理及制作工艺上论述了几种新型的可变形反射镜,为下一步的深入研究打下基础.     

一种轴向变倍四视场中波红外光学系统

设计了一款长焦距大变倍比轴向变倍四视场中波红外光学系统.该光学系统由前固定组、变倍调焦组、中间补偿组、后固定组、反射镜一、反射镜二、中继组组成.光学系统采用光学补偿叠加机械补偿方式克服单一光学补偿或机械补偿变焦方式无法同时满足光学系统长焦距、大变倍比、光学系统小型化、光学系统宽温度范围(-40℃~70℃)温度补偿等问题,实现了兼具长焦距和大变倍比的轴向变倍四视场中波红外光学系统.设计结果表明该光学系统像质良好,满足热象仪整机使用要求.     

一种提高四杆靶标空间频率的光学系统设计

针对高性能红外成像系统MRTD测试用的小尺寸四杆靶标加工难度大,甚至以现有加工水平根本无法加工的问题,采用ZEMAX软件设计了一款离轴全反射成像光学系统。系统由三个非球面反射镜组成,放大倍数为0.4。仿真结果表明,本文设计的光学系统成像质量良好,接近衍射极限,加入现有的测试系统中可以满足高分辨率红外成像系统MRTD测试需求。     

空间望远镜光学系统中的轻型反射镜

本文概述了空间望远镜中的被动式轻型反射镜制造技术，它标志了空间望远镜制造技术的最新进展。反射镜采用非传统材料一碳化硅，使大于3米直径的反射镜达到衍射极限的质量成为可能。     

吊舱安装多反射镜光学系统的结构最佳化

本文叙述把某些线性分析方法应用于吊舱安装多反射镜光电系统在振动环境下的光线示踪问题。分析是精确有效的,因此,利用这一分析结果可以研究和改进光电系统,并可对其性能、尺寸、重量和机械结构的复杂性作了权衡处理。木文给出了一个完善的例子,按照这一例子,系统性能提高了13倍,而重量尺寸却减少了,并且保持着机械结构的简单性。     

星载自适应光学系统新型可变形反射镜的研究

给出基于硅微加工技术的一种新型可变形反射镜的设计和加工方法。从静电驱动的角度阐述此种反射镜的结构设计原理,并对具体加工中的腐蚀和键合工艺进行了详细讨论。成功制造出有效反射面积为30 mm×30 mm,拥有49个静电驱动单元的可变形反射镜。     

红外双反射镜折转光学系统的MTF测量

为了压缩总长度,红外热像仪普遍采用双反射镜折布局（U型）及箱式壳体,而现有传函仪仅能测量非折转布局（一字型）的光学系统的调制传递函数（Modulation Transfer Function,MTF）,导致传函仪无法接到U型光学系统的像面,因此无法测量其MTF。为了解决该难题,本文采用光瞳衔接的方式,设计和加工一个中继镜组把U型光学系统的像面引出,通过测量组合系统的MTF,再计算出U型光学系统的MTF,从而解决其MTF测量的难题。然后使用6个同一个型号的红外热像仪对测量方法进行验证,在排除影响测量的干扰因素以后,通过测量组合系统MTF,再计算出U型光学系统的MTF。同时,在测量过程中发现5#、6#红外热像仪的U型光学系统的MTF下降较多,通过红外中心偏差测量仪的测量,发现第三、四镜片的中心偏差较大,故重新装调和控制,从而使U型光学系统的MTF有大幅提升。该方法为U型光学系统的MTF测量和性能提升提供了新的思路。     

应用于红外光学系统的铝合金反射镜面型变形研究

铝合金反射镜应用于红外光学系统中,其表面变形会对光学系统成像质量造成较大影响.通过光学系统传递函数测试仪器进行大量的实际传递函数测试可以得出变形铝合金反射镜对整机传递函数主要的影响情况.通过分析影响,并在光学系统设计软件中进行仿真,得出铝合金反射镜的主要变形特点,即铝合金反射镜整体和局部的曲率误差.建立了整体和局部曲率误差的表面面型模型,定量化分析了变形对成像质量的影响.针对典型的变形特点,改进了安装方式,使反射镜受力均匀,其变形情况得到缓解,从而保证光学系统的成像质量达到要求.     

遥感仪器光学系统用非球面反射镜的支撑结构设计

目前空间遥感仪器的非球面反射镜一般都是用支撑柔性结构加背板的支撑结构支撑的。由于支撑结构的质量占有较大比重,需要简化支撑结构的形式,降低支撑结构的质量。依据三点定位原理和双脚架挠性结构,设计了3个用于简化反射镜支撑结构形式的柔性铰链结构,并采用有限元软件对设计结果进行了分析。结果表明,这种支撑结构形式可以适应空间力热环境并能达到精度要求,实现了对大口径非球面反射镜的支撑。该支撑结构去除了传统结构中的反射镜背板,简化了支撑结构的形式,减小了支撑结构的质量,降低了组件加工和装配工艺的难度。     

一种精确测量光学系统焦距的新方法

本文首次提出了一种利用低频全息光栅精确测量光学系统焦距的新方法,并分析了测量误差。这种方法适用于各种对称和非对称光学系统(如球面、二次非球面、柱面和轮胎面等)焦距的精密测量。     

一种收发隔离光学系统的设计

为了实现高隔离度的收发隔离,采用一种偏振收发隔离光学系统,利用琼斯矩阵进行了理论分析,验证了偏振隔离在收发同轴光学系统中的可行性。采取空间隔离来抑制回波进入接收系统,研究了模拟系统中偏振分束镜前表面楔角大小对收发隔离度的影响。结果表明,在达到一定楔角时,可取得100dB收发隔离度。这一结果对收发同轴光学系统的设计具有一定指导意义。     

一种紧凑型红外光学系统设计

介绍了制冷型红外成像光学系统设计初始结构的选择方法,采用折反射光学系统结构,设计了一种紧凑型红外光学系统,实现总长/焦距比为0.59,在-40～60℃温度范围内,具有良好的消热差作用,成像质量接近衍射限,具有结构紧凑、体积小等优点,可满足红外成像导引头的使用要求。：     

一种新型轻量化扫描反射镜设计

根据反射镜轻量化的要求,从材料的选择、轻量化结构形式的确定以及支撑结构的设计三个方面对某机载IRST系统椭圆形扫描反射镜进行轻量化设计。经有限元分析表明,所设计的扫描反射镜在谐振频率、旋转变形、热变形等方面均能满足使用要求,结构设计合理可行。     

大型轻量化空间光学系统用反射镜制造技术的研究进展

由于下一代空间望远镜(NGST)和其他NASA项目需要大口径的空间光学仪器,美国马歇尔空间光学飞行中心的空间光学制造技术中心目前正致力于空间系统用轻量化光学元件的研制。本文评述了发展中的NGST技术,讨论了NGST主反射镜各部分的环境试验情况。     

激光光学系统的一种简易准直方法

叙述一种直线腔固体激光系统,准直的简易而精确的装置。通过使输出的激光束和从光学元件表面反射的光束相重合,在该装置的光源和激光系统中的光学元件表面间获得准直。然后对整个光学系统的每一光学表面均重复此操作,精确调正,因此,完成激光器光学系统所有元件的准直。     

一种新型的底部对准光学系统设计

介绍了一种新型的底部对准系统,倍率的变化不是靠换不同物镜,而是靠变换辅助物镜焦距来变换倍率。x、y向工作台带动整支光路运动,不会给光路带来光轴偏离误差,z向调焦则通过前后移动物镜观察成像。