二维大视场紧凑型离轴四反光学系统设计

针对空间红外遥感领域轻量化、系统时间分辨率高的需求,设计了一款二维大视场紧凑型离轴四反光学系统,该系统工作谱段为2.70~7.50μm,系统焦距为500mm,F数为3.5,视场角为18°×10°。光学系统设计采用了新型折叠光路型式,得到了灵巧紧凑的系统结构;利用XY多项式自由曲面面型描述方法对光学系统的各个镜面进行拟合,并结合标准Zernike多项式进行像差分析,将系统的四面反射镜设计为“凸-凸-凹-凹”的组合,拓宽了成像视场,实现了子午弧矢双方向大视场清晰成像。设计结果表明,全视场80%的能量集中在弥散斑直径20μm的圆内;公差分析后,在奈奎斯特频率(25线对/mm)处全视场调制传递函数优于0.57。该系统视场大、能量集中度高、结构紧凑,可为空间遥感宽谱段、凝视成像光学设计提供一定的参考。