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案例說(shuō)明 離軸三反系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于航天遙感、天文觀測(cè)、高端光譜儀及高分辨率成像設(shè)備中，用于實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)范圍內(nèi)的高清成像、消除中心遮擋影響以及滿足寬光譜成像需求。其具有性能卓越（通常由三片反射鏡組成）、成像對(duì)比度高、光譜適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，適合應(yīng)用于對(duì)成像分辨率和環(huán)境適應(yīng)性要求嚴(yán)苛的高端光學(xué)系統(tǒng)。

應(yīng)用場(chǎng)景 離軸三反系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于航天遙感、天文觀測(cè)、高端光譜儀及高分辨率成像設(shè)備中，用于實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)范圍內(nèi)的高清成像、消除中心遮擋影響以及滿足寬光譜成像需求。其具有性能卓越（通常由三片反射鏡組成）、成像對(duì)比度高、光譜適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，適合應(yīng)用于對(duì)成像分辨率和環(huán)境適應(yīng)性要求嚴(yán)苛的高端光學(xué)系統(tǒng)。

</p><p><br></p><p>本文將展示使用synopsys軟件進(jìn)行離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><br></p><p>第一步是繪制設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖。</p><p><br></p><p>這是一個(gè)有三個(gè)反射鏡的例子，如下圖所示。光線從表面1的左側(cè)進(jìn)入，依次經(jīng)過(guò)位于2,3,4處的反射鏡，然后進(jìn)入5處的像面。

</p><p>&nbsp;</p><p>本文將在課程六十六中的自由曲面初始結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上展示使用 SYNOPSYS&nbsp;軟件進(jìn)行離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及優(yōu)化過(guò)程。

離軸拋物面反射鏡是光學(xué)工業(yè)中一種重要的設(shè)計(jì)類(lèi)型。本文演示了如何根據(jù)制造商給出的規(guī)格設(shè)計(jì)一個(gè)離軸拋物面反射鏡，并演示如何使用主光線求解將像面中心與主光線路徑對(duì)齊。(聯(lián)系我們獲取文章附件) 簡(jiǎn)介 離軸拋物面反射鏡的優(yōu)點(diǎn)是光束通過(guò)反射到達(dá)像面途中將不會(huì)受到遮擋。使用 OpticStudio 可以很簡(jiǎn)單地建模一個(gè)表面的任何離軸部分，不管其是否為拋物面。

同時(shí)，插入多重結(jié)構(gòu)操作數(shù)THIC來(lái)控制表面3的厚度以確保離軸元件正確的Z軸距離。當(dāng)結(jié)構(gòu)1的所有偏心和傾斜參數(shù)設(shè)置為0時(shí)，該結(jié)構(gòu)表示中心子鏡。表面3的厚度設(shè)為2100mm，這是因?yàn)橹行淖隅R與虛擬玻璃平板的正確距離。添加一個(gè)新的結(jié)構(gòu)模擬第一塊離軸子鏡：在結(jié)構(gòu)2中模擬位于Y = 270mm，X = 0的離軸子鏡。

衍射光譜區(qū)域在離軸點(diǎn)處聚焦，而未衍射光譜在透鏡的光軸上聚焦。由于衍射波是平面的和離軸的，離軸焦點(diǎn)受像差影響，增加了系統(tǒng)損耗。場(chǎng)曲、色差和球差使用散焦和彎曲焦平面（用每個(gè)光伏接收器近似）來(lái)補(bǔ)償。通過(guò)修改在構(gòu)造全息圖中使用的離軸波前來(lái)校正彗差。在本文中，我們分析了通過(guò)共軛對(duì)象光束修正離軸波前記錄的非平面透射光柵的使用。發(fā)散源用作共軛對(duì)象和參考光束。

長(zhǎng)春理工大學(xué)段潔副教授團(tuán)隊(duì)基于Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件成功研發(fā)出對(duì)稱(chēng)式雙遠(yuǎn)心光路-雙CCD光學(xué)成像系統(tǒng)[1]，有效解決了大型階梯軸直徑測(cè)量的精度難題。本文將深度解析該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)邏輯、Zemax仿真優(yōu)化過(guò)程及工程應(yīng)用價(jià)值，展現(xiàn)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件在高端制造領(lǐng)域的核心賦能作用。大型階梯軸測(cè)量的技術(shù)瓶頸大型階梯軸的直徑通常在600mm-800mm之間，其尺寸精度直接影響裝備的傳動(dòng)效率和運(yùn)行穩(wěn)定性。

摘要成像系統(tǒng)的離軸PSF經(jīng)常受到由應(yīng)用的光學(xué)部件（例如顯微鏡系統(tǒng)）引入的像差的影響。因此，焦點(diǎn)并不像理想預(yù)期的那樣對(duì)偏移完全不變。VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法，可以使用高NA顯微鏡檢查光傳播和離軸成像的PSF。該用例演示了具有不同橫向偏移距離的離軸物點(diǎn)的成像，來(lái)檢查像差的影響。

設(shè)置使用的參數(shù)化來(lái)匹配由埃德蒙光學(xué)目錄庫(kù)提供的參數(shù)。如以下目錄所示，考慮選取15°離軸反射鏡，輸入相應(yīng)的值到腳本生成對(duì)話框中。 執(zhí)行 對(duì)于簡(jiǎn)單導(dǎo)入文檔來(lái)說(shuō)，F(xiàn)RED當(dāng)前目錄庫(kù)中不包含離軸拋物面反射鏡。本文描述了一個(gè)實(shí)用工具接受由埃德蒙光學(xué)目錄庫(kù)提供的參數(shù)，自動(dòng)創(chuàng)建相對(duì)應(yīng)的OAP作為一個(gè)封閉的幾何結(jié)構(gòu)。

評(píng)估雜散光水平是用幾個(gè)離軸點(diǎn)光源。 第三階段是使用模型評(píng)價(jià)望遠(yuǎn)鏡在不同情況下的雜散光規(guī)避特性。這些計(jì)算用來(lái)確定離軸角度對(duì)系統(tǒng)雜散光性能的影響，并用來(lái)提出對(duì)望遠(yuǎn)鏡的擋板提出修改建議。考慮的改動(dòng)建議包括當(dāng)前設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單改動(dòng)，到完全重新設(shè)計(jì)擋板系統(tǒng)。第三階段工作的一個(gè)重要部分，是評(píng)價(jià)預(yù)備做的改動(dòng)會(huì)對(duì)UWBC 的視場(chǎng)有出什么影響。為了做這種評(píng)價(jià)，模型評(píng)估雜散光UWBC 轉(zhuǎn)動(dòng)部分兩個(gè)方向上的視場(chǎng)。

說(shuō)明 對(duì)于簡(jiǎn)單導(dǎo)入文檔來(lái)說(shuō)，F(xiàn)RED當(dāng)前目錄庫(kù)中不包含離軸拋物面反射鏡。本文描述了一個(gè)實(shí)用工具接受由埃德蒙光學(xué)目錄庫(kù)提供的參數(shù)，自動(dòng)創(chuàng)建相對(duì)應(yīng)的OAP作為一個(gè)封閉的幾何結(jié)構(gòu)。在創(chuàng)建過(guò)程中，腳本工具使用自定義元件的平移以便原點(diǎn)定位于反鏡鏡面中心。此外，反射鏡面有合適的涂層和光線追跡控制設(shè)置。

摘要 成像系統(tǒng)的離軸PSF經(jīng)常受到由應(yīng)用的光學(xué)部件（例如顯微鏡系統(tǒng)）引入的像差的影響。因此，焦點(diǎn)并不像理想預(yù)期的那樣對(duì)偏移完全不變。 VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法，可以使用高NA顯微鏡檢查光傳播和離軸成像的PSF。

最終系統(tǒng)在最終的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，相位面的位置被精確設(shè)定，它相對(duì)于離軸部分的頂點(diǎn)進(jìn)行了Y和Z方向上的偏心調(diào)整。此外，相位表面還進(jìn)行了傾斜，以匹配離軸部分頂點(diǎn)處的傾斜角度，并保持了與離軸部分相似的曲率。這樣的設(shè)計(jì)可以確保光線在到達(dá)相位面上特定的XYZ坐標(biāo)時(shí)，在離軸拋物線表面上也會(huì)遇到相似的XYZ截距。

離軸反射式系統(tǒng)如果單擊組件面的 “Composite” 選項(xiàng)卡中的“設(shè)置傾斜/偏心用于追隨基面孔徑 (Set Tilt/Decenter to follow Base surface aperture)”按鈕，則組件面將自動(dòng)在基面的離軸孔徑上居中。點(diǎn)擊按鈕后 OpticStudio 會(huì)自動(dòng)填充復(fù)合選項(xiàng)卡中的傾斜和偏心，以便組件面的矢高堆疊處于基面離軸孔徑的中心。

復(fù)合表面也可以應(yīng)用于離軸系統(tǒng)的建模。

7、非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng)在Zemax中的模擬。使用坐標(biāo)斷點(diǎn)精確模擬系統(tǒng)偏心旋轉(zhuǎn)的方法。結(jié)合掃描系統(tǒng)和離軸三反系統(tǒng)實(shí)例精細(xì)講解分析。　　8、多重組態(tài)介紹及多重組態(tài)系統(tǒng)案例分析，變焦系統(tǒng)、變倍系統(tǒng)案例分析，消熱差分析。　　9、光學(xué)系統(tǒng)公差分析，模擬實(shí)際加工及裝配中產(chǎn)生的誤差，預(yù)測(cè)系統(tǒng)的可制造性能以及能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)。

在Zemax中創(chuàng)新設(shè)計(jì)單棒鏡-三膠合-單棒鏡新型對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，替代傳統(tǒng)Hopkins三膠合棒透鏡：高折射率棒鏡保證光線長(zhǎng)距離傳播，低-高-低折射率三膠合透鏡消除殘余色差；通過(guò)TOTR、RAID等操作數(shù)控制棒鏡長(zhǎng)度、光線遠(yuǎn)心度，5組棒鏡串聯(lián)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)工作距離，垂軸放大倍率-1，有效抑制彌散。

1.2 子鏡參數(shù)計(jì)算自由曲面的初始結(jié)構(gòu)源于“離軸拋物面子鏡”的拼接——拋物面鏡對(duì)平行光具有無(wú)像差成像特性，但單一離軸拋物面無(wú)法適配不同波長(zhǎng)的衍射光線（不同波長(zhǎng)經(jīng)光柵衍射后角度不同）。因此，團(tuán)隊(duì)選取三個(gè)采樣波長(zhǎng)（475nm、500nm、525nm，覆蓋CCD像面50nm光譜范圍），為每個(gè)波長(zhǎng)設(shè)計(jì)專(zhuān)屬的離軸拋物面子鏡。

小結(jié)用戶在定義輸入偏振光時(shí)可以選擇三種參考方式（X軸、Y軸和Z軸參考）輸入的瓊斯偏振態(tài) (Jx, Jy) 將根據(jù)不同參考方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿S電場(chǎng)向量 (Ex, Ey, Ez)在序列模式中有三種定義偏振相關(guān)材料的方法：使用瓊斯矩陣、光學(xué)鍍膜和雙折射輸入/輸出表面：雙折射輸入/輸出表面為建模光學(xué)延遲器及雙折射材料提供了最精確的模型，它可以模擬軸上及離軸入射的情況。