宽视场大孔径无遮拦两反射镜望远物镜设计与性能优化

本文主要探讨了大相对孔径宽视场无遮拦平场两反射镜望远物镜的设计与分析。随着高光谱成像仪在科研、天文观测等领域的需求日益增长，对光学系统的性能提出了更高的要求，特别是需要具备宽广的视场、大的相对孔径以及良好的光学性能。设计者针对这些需求，选择了结构简单的凸面和凹面反射镜作为核心元件，构建了一种偏视场两反前置系统。 在设计过程中，研究人员应用了高斯光学理论，并利用杨氏公式进行了像散分析。他们将系统焦距进行了归一化处理，以此为基础，确定了凸面反射镜顶点曲率半径的合理取值范围，即2.5mm到3.24mm之间。这个设计过程旨在确保系统在工作波段（0.4~1.0μm）内能提供稳定的成像效果，相对孔径达到1/1.8，这意味着系统具有强大的集光能力，能够捕获更多的光线。 该望远物镜的特殊之处在于其像方远心特性，这意味着图像中心与光学系统中心一致，有助于减少像差并提高成像质量。此外，宽达40°的视场角使得仪器能够在较大的区域内获取连续的图像信息，这对于天文学家跟踪天体运动或进行大面积天区扫描非常有利。扁球型二次曲面的镜面形状进一步增强了系统的光学性能，使其接近衍射极限，这意味着它能够在理论上提供接近于光波本身限制的最高空间分辨率。 这种设计的无遮拦平场两反射镜望远物镜，凭借其出色的光学特性，如高空间分辨率、高光谱分辨率和高信噪比，适用于对图像质量要求极高的成像光谱仪，特别是在需要大面积、高质量成像的应用中，如天文学、环境监测和材料科学等领域。