卡塞格林光学系统_改进型卡塞格林光学系统的设计

港控/mmm° 2023-01-09 12:53 199阅读 0赞

Dec.2011

改进型卡塞格林光学系统的设计

张磊，刘智颖，胡源，高天元

(

长春理工大学

光电工程学院，长春

130022

)

摘

要：

普通的卡塞格林光学系统，其主次镜分别由抛物面和双曲面组合而成，非球面镜的加工难度大、成本高，针对这

些特点对卡塞格林光学系统进行了改进。改进型的卡塞格林光学系统与传统的卡塞格林光学系统对比具有加工难度小、成

本低等特点，通过在系统最前面附加前校正组，使得主次镜可以由球面面型实现，通过在像面前设置后校正组使视场也得

到了提高，与传统的卡塞格林光学系统

20'

相比，它的视场可以拓宽到

1.3°

。系统设计结果通过传递函数与点列图的分析与

衍射极限非常接近，为中等口径卡塞格林光学系统的设计提供了一个新的思考方法。

关键词：

改进型卡塞格林光学系统；球面；遮拦比；视场；传递函数

中图分类号：

TH706

文献标识码

：

文章编号：

1672-9870

(

2011

)

04-0030-03

Improved

Design

Cassegrain

Optical

System

ZHANG

Lei

，

LIU

Zhiying

，

Yuan

，

GAO

Tianyuan

(

School

Opto-electronic

Engineering

，

Changchun

University

Science

and

Technology

，

Changchun

，

130022

)

Abstract

：

The

traditional

cassegrain

system

generally

composed

the

parabolic

primary

mirror

and

the

hyperbolic

secondary

mirror.

The

difficulty

and

cost

the

manufacturing

the

aspherical

surface

very

high.

And

the

image

quality

easy

effected

the

manufacture

error

and

environment

variation.

Based

these

characteristic

，

the

im-

proved

cassegrain

system

designed

with

preference

lower

difficulty

and

cost

manufacturing.

The

primary

mirror

and

the

secondary

mirror

are

both

spherical

surface

instead

the

aspherical

surface.

The

image

quality

analyzed

not

only

the

optical

component

radius

，

thickness

and

the

material

but

also

secondary

mirror

central

obscuration.

The

central

obscuration

ratio

chose

reasonably

based

the

theory

annular

diffraction.

The

field

view

the

im-

proved

cassegrain

system

enlarged

from

20'

1.3°.

shown

that

the

system

assessed

optical

transfer

function

and

spot

diagram

much

closed

the

diffraction

limit.

The

successful

improved

cassegrain

system

design

demon-

strated.

provides

meaningful

view

for

reflected

optical

system

design.

Key

words

：

improved

cassegrain

system

；

spherical

surface

；

obscuration

ratio

；

field

view

；

optical

transfer

function

随着空间光通信的发展对其所使用的光学系统

的分辨率也提出了更高的要求，

所使用的光学系统

主要有卡塞格林、

格里高利和牛顿式系统等，

其中应

用最广泛的就是卡塞格林光学系统。传统的卡塞格

林光学系统属于反射式系统，

没有色差，

口径可以做

得较大，

尽可能接收多的能量。从消除像差的角度

上看，

卡塞格林光学系统可以在减少光学元件个数

的同时消除球差，

其系统具有体积小、

重量轻、

结构

紧凑等特点。传统的卡塞格林光学系统虽然具有上

述优点，

也同时存在一些弊端，

其缺点之一是其主镜

和次镜都是非球面，

其制造比球面困难得多；

其缺点

之二是没有满足正弦条件，

像质优良的视场太小，

当

视场增大时，

其轴外像差也会加大，

为此，

Ritchey

和

Cretien

提出了所谓

R-C

系统，

但是

R-C

系统的

视场也不过

′左右是比较好的。对于实验室中

的平行光管设计可以，

但是这对于空间光通信的系

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