超大口径四反射镜光学系统设计

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1、苏州大学硕士学位论文超大口径四反射镜光学系统设计姓名：朱立荣申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：沈为民20070501超大口径四反射镜光学系统设计中文提要超大口径长焦距反射式光学系统可以获得更高分辨率的图像，是空间遥感系统的发展方向。但是，现有的光学系统多采用复杂非球面镜做主镜，其制造难度大、成本高、装调困难，不容易做大口径。因此，降低超大口径主镜的加工难度就成为迫切需要解决的问题。本文提出了一种四反射镜光学系统设计思想，主镜采用较易加工的球面镜或抛物面镜，大大降低了制造技术难度。文中阐述了四反射镜系统校正

2、像差的原理，利用出瞳附近的四镜校正位于入瞳处的主镜引起的像差，减轻了主镜的消像差负担，使较易加工的球面反射镜和抛物面反射镜作主镜成为可能。同时，以初级像差理论为基础，使用P-w法计算得到初级球差、初级慧差、初级像散、初级场曲和初级畸变的计算公式，并选取适宜的结构参数，得出四种四反射镜光学系统初始结构。并借助ZEMAX光学设计软件，优化得到四种超大口径长焦距光学系统设计方案，并分别从视场、结构、遮拦情况、成像质量以及实现难度等方面进行评价分析。最后探讨了反射光学系统公差制定方法，并利用ZEMAX软件的公差分析功能，

3、以方案一中所设计的系统为侧，对超大口径四反射镜光学系统进行公差分析，得到了比较满意的结果。关键词：光学设计；四反射镜系统；超大13径；长焦距；像差校正；公差分析作者：朱立荣指导教师：沈为民OpticalDesignofFour-mirrorSystemswithultra-largeApertureAbstractsystemswithultra-largeapertureandultra-longeffectivefocallengthhaveimportantapplicationsinspaceremote

4、sensingandastronomy．Theexistingsystemsmostlyu辩theaspheriealmirrorastheprimarywhichishardtomakelarge即lernlreduetothedifficultyoffabricateandassemble．Sohowtofacilitatethefabricationsoflargeapertureisneedtobesolved．Inthispaperfour-mirrorsystemswithhugeaperturean

5、dlongfocallengthisinvestigatedanddesigned．Thesphericalmirrorandparabolicmirrorareusedastheprimarytoreducethedifficultiesoffabrication．Firstly,themethodtodetermmeitsinitialstructureisreported．As打ongasphcricquaternarywithsmallerapertureisplacedclosetotheexiting

6、pupiltoODITe斌residualaberrations．Secondly,theinitialslnlctureparametersoftheopticalsystema托obtainedwithP-Wmethod,thenthroughthederivationofp妒maryaberrationformulas，theaberrationpropertyareanalyzedanddiscussed．Thirdly,asexaraples，severalfour-mirrorsystemswithl

7、OmapertureandlOOmfocal-lengtharcoptimizedbytheZEMAXopticaldesignsoftwareandgivenindetail．Theyhavesomemeritssuchasultra-largeaperture，widefield,perfectimagequality,andnosecondobstruction．Finally,tolerancesareassignedtotheopticalandmechanicalcomponentwiththegoa

8、lofmeetingtheopticalpcffo咖锄∞andminimizingthecost．Keywords：four-mirrorsystem；aberration；opticaldesi印；largeaperalre；,longfocall锄gth；tola,anceanaJysisⅡW'ittonbyZhuLirongSupervised蚵ShenWeimin