光瞳外置的光学模拟器,是空间光学载荷、导引头光学系统等研制过程中在实验室环境开展检测与性能评估的重要光学器具。一般由显示器(LCD、LED、TFT、OLED等)产生可用的空间星图、导星等目标数字/模拟信号,由光学系统再将其成像到无限远,供后方的相机等光学系统接收。
为了保证光瞳衔接和空间布局需要,光瞳外置的光学模拟器其入瞳距都很大。某光学模拟器的设计要求如表9-22所示。
表9-22 期刊报道的某光学目标模拟器设计要求
表9-22中出瞳距离为700mm,视场角为7°。针对本系统出瞳距离长,主光线入射较高的特点,依据其像差特性,使用“+-+”三组镜片,通过镜片分解和失对称处理,合理分配前、中、后组各镜片光焦度,解决了由大出瞳距造成的系统彗差、垂轴色差和畸变难以校正的问题,最终系统畸变小于0.5%;调制传递函数在零视场40lp/mm处大于0.8,全视场40lp/mm处大于0.6;点列图的RMS半径均小于5μm;单个LCD像元内能量集中度达到80%。
系统的三组分分解如图9-9(a)所示,光学模拟器采用“+-+”三组式结构,前组由两片正镜组成;中组为一正两负,总光焦度为负;后组由一个双胶合与两片平场透镜组成。由于出瞳距较大,主光线在透镜1前表面的入射高较大引入的彗差、畸变和垂轴色差较严重,像散也比较大;同时,在前组需要将光线快速向光轴偏折,使用了两片正透镜,使前组留下较大像差。在中组光焦度为负引入像差与前组符号相反,后组调整焦距并且起到平衡剩余像差的作用。透镜2使用ZF6与LaK11的组合主要作用是平衡色差,同时使二级光谱也得到了一定校正。透镜3使用弯月透镜校正匹兹伐和以及剩余像差。(www.xing528.com)
设计完成的某光学模拟器的光学结构图如图9-9(b)所示。图9-10给出了设计结果的系统MTF曲线。整体设计结果满足设计要求。
图9-9 某光学模拟器的光学结构图
(a)光组分解;(b)设计结果的光路结构图
图9-10 某光学模拟器设计结果的MTF曲线图
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