自由曲面优化的低畸变同轴三反射光学系统设计提升遥感测绘质量

本文主要探讨了在遥感测绘等应用中，设计一种具有自由曲面的大视场低畸变同轴三反射光学系统的重要性。传统光学系统如非球面优化设计在面对长焦距、大幅宽和低畸变的需求时，往往因二次遮拦和大视场的影响而难以达到理想成像质量。为此，研究者通过结构优化，采用了改进型同轴三反结构，这是一种创新的设计思路，旨在提升系统的光学性能。 自由曲面的引入是关键突破，它极大地扩展了光学系统的设计空间，使得系统能够在保持高焦距和大视场的同时，显著降低畸变。通过计算全息（CGH）技术，研究人员成功地实现了对自由曲面的精确检测和精磨加工，确保了设计残留波像差的控制，如均方根(RMS)值仅为0.007λ，峰谷(PV)值为0.027λ，达到了严格的面形公差要求。这表明自由曲面的加工精度得到了有效保障。 经过精心设计和加工后的光学系统，在实验室静态条件下测试的传递函数，其最低值达到了0.225（72 lp/mm），这充分证明了系统在实际应用中的性能达到了技术指标。这种含有自由曲面的大视场低畸变同轴三反射光学系统的研发，对于提升遥感测绘的精度和效率具有重要意义，它不仅满足了现代卫星平台一体化设计的需求，还为光学设计领域开辟了新的优化途径。