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伽利略型同心阵列系统的设计与分析

刘松昆 刘智颖

刘松昆, 刘智颖. 伽利略型同心阵列系统的设计与分析[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2023-0238
引用本文: 刘松昆, 刘智颖. 伽利略型同心阵列系统的设计与分析[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2023-0238
LIU Song-kun, LIU Zhi-ying. Design and analysis of the Galileo-type Monocentric multiscale system[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2023-0238
Citation: LIU Song-kun, LIU Zhi-ying. Design and analysis of the Galileo-type Monocentric multiscale system[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2023-0238

伽利略型同心阵列系统的设计与分析

doi: 10.37188/CO.2023-0238
基金项目: 国家自然科学基金项目(No. 52120809);吉林科技发展计划项目(No. 20200401055GX)
详细信息
    作者简介:

    刘松昆(1998—),男,吉林长春人,硕士研究生, 2020 年于长春理工大学获得学士学位,主要从事光学设计与成像方面的工作。E-mail:2021100237@mails.cust.edu.cn

    刘智颖(1981—),女,辽宁朝阳人,博士,教授,博士生导师, 2009 年于长春理工大学获得博士学位,主要从事光学设计与成像方面的研究。E-mail:lzy@cust.edu.cn

  • 中图分类号: TH74;O435

Design and analysis of the Galileo-type Monocentric multiscale system

Funds: Supported by National Natural Science Foundation of China (No. 52120809); Jilin Scientific and Technological Development Program (No. 20200401055GX), China.
More Information
  • 摘要:

    同心阵列系统具有小型化与大视场的优势,通过探测器的拼接可实现更大视场高分成像。为了进一步实现大视场系统结构的小型化与轻量化,本文采用伽利略型同心阵列系统结构形式,设计了一款工作在可见光波段,全视场大小为65°,焦距为19 mm,F数为4.7,总长为44.3 mm的同心阵列系统。系统的调制传递函数曲线在特征频率208 lp/mm处调制传递函数大于0.3,全视场弥散斑均方根半径均小于探测器像元尺寸2.4 $ \mathrm{\mu } $m,成像质量接近衍射极限。由于同心阵列系统结构的特殊性,其中继系统排布紧密,各中继系统间的串扰杂散光严重影响成像质量,本文采用内置消杂光光阑的方法抑制串扰杂散光,对光学系统的杂散光进行了仿真分析,分析结果表明,在加入消杂光光阑后,杂光系数均降低至1×10−6以下,验证了串扰杂光抑制方法的有效性。为同心阵列系统的设计与分析提供了参考依据。

     

  • 图 1  同心球透镜结构示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of the Monocentric objectives

    图 2  同心阵列系统模型(a)开普勒系统形式(b)伽利略系统形式

    Figure 2.  Schematic diagram of the Monocentric multiscale systems (a) Keplerian-type systems (b) Galilean-type systems

    图 3  伽利略型同心阵列系统数学模型

    Figure 3.  Analytical model of the Galilean-type Monocentric multiscale systems

    图 4  同心球透镜参数示意图

    Figure 4.  Schematic diagram of the Monocentric objectives’ parameters

    图 5  同心球透镜设计结果(a)系统光路图(b)系统传递函数曲线(c)点列图

    Figure 5.  design results (a) layout (b)MTF curve (c) spot

    图 6  整体系统拼接设计结果(a)系统光路图(b)系统传递函数曲线(c)点列图

    Figure 6.  Design results of system(a) System layout (b)Modulation Transfer Function curve (c) Spot Diagrams

    图 7  同心主物镜加入消杂光光阑示意图

    Figure 7.  Add the stray light stop in Monocentric objectives’ parameters

    图 8  同心阵列系统在LightTools中的建模

    Figure 8.  Modeling of Monocentric multiscale system in LightTools

    图 9  PST曲线(a)2号次级相机系统PST曲线(b)3号次级相机系统PST曲线(c)4号次级相机系统PST曲线

    Figure 9.  The PST curve (a) The PST curve of NO.2 relay lens (b) The PST curve of NO.3 relay lens (c) The PST curve of NO.4 relay lens

    表  1  系统指标要求

    Table  1.   System parameters requirements

    参数 指标
    波长 486.1 nm~656.3 nm
    入瞳直径 4 mm
    总视场 65°
    单个次级相机视场 4.8°
    同心阵列系统焦距 18 mm
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-12-28
  • 录用日期:  2024-04-15
  • 网络出版日期:  2024-05-10

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