高光学效率可见红外共口径/视场离轴系统设计

针对高光学效率可见红外共口径光学系统的应用需求,基于光学效率的定义分析了影响光学系统效率的主要因素,确定了采用离轴反射式共视场光学系统实现高光学效率的技术路线。比对了可见红外共口径/视场离轴光学系统的主流构型,提出了一种共用主次镜的紧凑型全反射式离轴系统构型。给出了光学系统设计实例,其技术指标为:可见光通道焦距6 000mm,F数12.4,视场角2°×0.1°,光谱范围400~700nm,全谱段全视场调制传递函数(MTF)数值在奈奎斯特频率处(71.4线对/mm)大于0.31,相对畸变小于0.29%;红外通道焦距1700mm,F数3.5,视场角2°×0.1°,光谱范围3~5μm,冷光阑效率100%,全视场全谱段MTF数值在奈奎斯特频率处(33线对/mm)大于0.31,相对畸变小于0.73%。分析结果表明,同等技术指标条件下,文章所述共口径光学系统红外通道光学效率较复杂折反射式共口径光学系统效率至少提升40%,可解决传统离轴系统畸变较大的问题。