长焦距同轴三反空间相机光学系统研究

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1、航天返回与遥感第32卷第6期SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2011年12月长焦距同轴三反空问相机光学系统研究刘兆军，周峰胡斌黄颖z夏德深(1南京理工大学计算机科学与技术学院，南京210094)(2北京空间机电研究所，北京100076)摘要为了满足空间遥感不同应用的需求，完成了4种型式的长焦距同轴三反光学系统设计。根据同轴三反光学系统设计理论，介绍了同轴三反光学系统设计初始结构设计方法，以工作谱段0．45～0．9p~rn、F数10、焦距10m为例，对4种型式的长焦距同轴三反光学系统进行优化设计，设计视场内获得接近衍射极限的成像品质，并分析和比较了这几

2、种光学系统构型、元件布局、视场形式和焦面拼接方式的特点。空间观测领域的应用决定了长焦距同轴三反光学系统的型式关键词同轴三反光学设计光学系统型式空间相机中图分类号：0453；TH703文献标识码：A文章编号：1009—8518(2011)06～0046—07StudyonCoaxisThree-mirror-anastigmatSpaceCamerawithLongFocalLengthLiuZhaojun’ZhouFengHuBinHuangYingXiaDeshen(1NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，Ch

3、ina)(2BeijingInstituteofSpaceMechanics＆Electricity，Beijing100076，China)AbstractInordertomeettheneedofvariousapplication．fourkindsofcoaxisthree—mirror—anastigmat，temweredesigned．Thedesignmethodofinitialconfigurationofon—-axisthree——mirror—-anastigmatsystemwasoutlinedbasedonprincipleofon—axisthr

4、ee—mirror—anastigmatsystem．andfourkindsofcoaxisthree—mirror—anastigmatsystemwereoptimizedwithspectralregionof0．45~0．91xm，effectivefocallengthoflOm，fnumberof10．Thesesystemscouldachievefineimagingqualitythatapproachedthediffractionlimitoverfieldofview．Thecharacteristicsofparameterofopticalsystem

5、，layoutofcomponents，fieldformatandbuttingFPAwereanalyzedinthispaper．Itwillbetheapplicationtospace-basedobservationsthatdeterminestheopticalsystemconfigurationofcoaxisthree—miror—anastigmatwithlongfocallength．KeywordsCoaxisthree——mirror—-anastigmatOpticsdesignOpticalsystemconfigurationSpacecame

6、ra1引言透射式空间相机光学系统存在自身质量大、二级光谱难以校正、口径有限、成像品质易受环境影响等难以克服的缺点，在大口径、长焦距的空间观测应用领域逐渐被不存在色差和二级光谱、适合宽谱段范围成像的反射式系统取代[IJ。收稿日期：2011-07—12基金项目：国家重大科技专项工程第6期刘兆军等：长焦距同轴三反空间相机光学系统研究47特别是同轴三反光学系统，具有良好的轴对称性，系统结构紧凑，质量轻，并可通过轻量化进一步减轻质量，热稳定性好，加工、装配手段成熟，系统惯量小，易于实现相机卫星一体化设计，在军用和民用领域都发挥着重大作用。随着高分辨率空间观测应用需求种类的日益增多，传统的同轴

7、三反偏视场系统应用模式单一性与应用需求多样性之间的矛盾日益突出t21；因此，由不同的应用要求出发，优化长焦距同轴三反光学系统的主要参数[3]，在变化多样的长焦距同轴三反光学系统型式中选择适当的系统型式和元件布局，则成为了能够更为快速有效的完成设计任务的重要保证[41。2长焦距同轴三反光学系统设计方法与分析2．1同轴三反光学系统设计方法同轴三反光学系统的初始结构如图1所示，。、、分别代表同轴三反系统的主镜、次镜、三镜，设三个反射镜的顶点曲率半径Tl~,1"2、1"3，主