星载偏振成像仪光学系统设计：超广角低畸变

"星载多角度偏振成像仪光学系统设计" 星载多角度偏振成像仪是一种专为航天应用设计的高级成像设备，它具有超广角视野和低畸变特性，能实现对地表偏振信息的精确探测。这种成像仪的关键在于其光学系统的设计，该设计需要兼顾偏振测量的高精度和大视场成像的质量。 偏振成像技术基于光波的偏振性质，可以提供有关物体表面反射和散射的额外信息，对于大气研究、地球观测以及环境科学等领域有着重要应用。多角度偏振成像仪通过改变观察角度，能够收集不同方向的偏振数据，从而提高对地表特征和大气状况的解析能力。 光学系统设计是整个成像仪的心脏，针对大视场、低畸变的要求，设计者选择了反远距型像方远心光路结构。这种结构的优势在于可以有效减少像散和畸变，确保在广角下仍能保持较高的成像质量。非球面镜片的使用是解决像差问题的关键，它们能够校正由于大视场引起的畸变和像散，同时提升像面照度的均匀性。 在实际设计过程中，利用光学设计软件进行光线追迹和优化，确保了光学系统在420~930纳米的工作光谱范围内具有良好的性能。该系统具有全视场角118.74°，焦距4.833毫米，相对孔径1:4的规格。通过像质评价，发现光学系统的传递函数在整个视场内均大于0.5@22.22 lp/mm，这意味着图像分辨率较高；最大畸变仅为0.9669%，远低于一般标准，确保了图像的几何准确性；而像面相对照度均匀性高于97%，意味着图像亮度分布均匀，有利于数据分析。 在完成设计后，光学系统的组件经过精密加工和装配调试，最终实现了与理论设计相匹配的成像质量，满足了实际任务的需求。这一光学系统设计的成功，不仅提升了星载多角度偏振成像仪的性能，也为类似光学系统的开发提供了宝贵的参考经验。 关键词: 光学设计，偏振，多角度，超广角，低畸变 中图分类号: O436 文献标识码: A doi: 10.3788/AOS201535.0822005 OpticalDesignofSpaceborneDirectionalPolarizationCamera YangWeifeng 1,2 HongJin 2 QiaoYanli 2 1DepartmentofPhysics,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei,Anhui230026,China 2AnhuiInstituteofOpticsandFineMechanics,ChineseAcademyofSciences,Hefei,Anhui230031,China Abstract Spacebornedirectionalpolarizationcameraisasuper-wide-anglepolarizationandlow-distortion imagingsensor.First,thewor...