基于Wassermann-Wolf方程的离轴三反光学系统的设计

简介：
本文探讨了利用Wassermann-Wolf方程设计离轴三反射光学系统的创新方法，详细分析了该技术在提高成像质量及减少杂散光方面的优势。 为了克服传统三反射系统设计中存在的初始结构求解复杂以及使用非球面镜片时收敛速度慢的问题，提出了一种基于Wassermann-Wolf微分方程的离轴三反光学系统的创新设计方案。通过应用反射定律与正弦条件推导出一组用于确定同轴三反初设结构的Wassermann-Wolf微分方程式，并利用多项式拟合技术对这些曲面进行优化，成功获得了具有良好成像质量的初始设计模型。 该方法实现了长焦距（1200毫米）、宽视场（18度×4度）以及大相对孔径(F数为4)等性能参数要求下的离轴三反光学系统的设计目标。所有视野内的调制传递函数在50线对每毫米处均超过了0.5的阈值，表明该设计方法不仅操作简便、快速收敛，并且能够有效提供高质量的起点设计方案。 此外，在这个新的光学系统中，主镜采用的是二次曲面形式而次镜和第三反射镜则是非球形结构。值得注意的是，这三块镜子都没有设置偏心或倾斜角度的设计元素，从而显著降低了制造工艺的成本以及装配调试的工作难度。