偏离与倾斜元素的共形光学系统设计：非轴向成像与性能分析

本文探讨了利用矢量像差理论在共形光学系统中设计带有偏心和倾斜元件的方法。偏心和倾斜的设计策略旨在通过精确补偿光学系统的像差，实现非轴向成像。研究焦点在于一种具有半视场角2°、F/#值为4的光学系统，工作波长范围为3700~4800纳米。共形设计的关键在于将整流罩（window）和校正器（corrector）进行适当的偏移和倾斜，使得这两个元件能够协同工作，提高系统的光学性能。 作者们通过实验和理论分析，深入研究了这种新型光学系统在不同参数下的像差特性，包括球面、彗差、场曲和像散等。他们发现，通过合理的偏心和倾斜，能够在保持系统紧凑结构的同时，改善图像质量，使之接近于光学衍射极限。这不仅有助于提升空间分辨率，还对光学设计中的畸变控制有着显著贡献，特别适用于那些对成像质量有严格要求的应用，如遥感、天文观测或微电子显微镜等。 本文提供的概念设计方法不仅展示了如何在实际应用中克服传统光学系统在非轴线成像时遇到的问题，也为未来的光学系统设计提供了新的思路和技术参考。对于光学工程师和科学家来说，理解并掌握这种设计技术对于开发高性能、高精度的光学设备具有重要意义。同时，该研究也为光学系统的优化设计提供了理论基础，有助于推动光学技术的进一步发展。