Ю.В. Бажанов1, И.И. Олейников2, А.П. Периков3

1–3 АО «НПК «Системы прецизионного приборостроения» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. В настоящее время активное развитие нецентрированных трехзеркальных систем усложняется проблемами, возникающими при юстировке, а также необходимостью поддержания сохранности пространственного расположения оптических элементов и значительным весом конструкции.

Цель. Выполнить расчет трехзеркальных систем, у которых общее зеркало описывается одним уравнением, т.е. общее зеркало может быть монолитным.

Результаты. Проведен расчет оптических схем внеосевого трехзеркального телескопа на основе интегрирующего зеркала, объединяющее первое и третье зеркало. Установлена подходящая исходная конфигурация для проектирования интегрирующего зеркала. Получены оптические системы с фокусным расстоянием 1000 мм, относительным отверстием 1:12, угловым полем 8°×3° и 15°×1°, обеспечивающие дифракционное качество изображения в видимой области спектра. При трех независимых зеркалах поле зрения объектива достигает величины 12°×6°.

Практическая значимость. Представленные результаты могут быть использованы в бортовых приборах орбитальных аппаратов дистанционного зондирования Земли.

Бажанов Ю.В., Олейников И.И., Периков А.П. Расчет децентрированных трехзеркальных оптических систем с общим зеркалом свободной формы // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2023. Т. 21. № 3. С. 127−134. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700814-202303-16

1. Zhu J., Hou W., Zhang X., Jin G. Design of a low F-number freeform off-axis threemirror system with rectangular field-of-view // J. Opt. 2015. V. 17, № 1.
2. Muslimov E., Hugot E., Jahn W., Vives S., Ferrari M., Chambion B., et al. Combining freeform optics and curved detectors for wide field imaging: a polynomial approach over squared aperture // Opt. Express. 2017. V. 25. № 13. Р. 14598–14610.
3. Tang R., Zhang B., Jin G., Zhu J. Multiple surface expansion method for design of freeform imaging systems // Opt. Express 2018. V. 26. № 3. Р. 2983–2994.
4. Chrisp M., Primeau B., Echter M. Imaging freeform optical systems designed with NURBS surfaces // Optical Engineering. 2016. V. 55. № 7. Р. 071208.
5. Clark P., Muschaweck J., Rogers J., Pfisterer R., Chrisp M. Wide angle reflective telescopes with NURBS freeform surfaces // International Optical Design Conference 2017. 2017.
6. Bauer A., Rolland J. Design of a freeform electronic viewfinder coupled to aberration fields of freeform optics // Opt. Express. 2015. V. 23. № 22. Р. 28141–28153.
7. Meng Q., Wang H., Liang W., Yan Z., Wang B. Design of off-axis three-mirror systems with ultrawide field of view based on an expansion process of surface freeform and field of view // Appl. Opt. 2019. V. 58. № 3.
8. Hou W., Zhu J., Yang T., Jin G. Construction method through forward and reverse ray tracing for a design of ultra-wide linear field-of-view off-axis freeform imaging systems // J. Opt. 2015. V. 17. № 5.
9. Zhang X., Zheng L., He X., Wang L., Zhang F., Yu S., Shi G., Zhang B., Liu Q., Wang T. Design and fabrication of imaging optical systems with freeform surfaces // Current Developments in Lens Design and Optical Engineering XIII. International Society for Optics and Photonics. 2012. Р. 848607.
10. Nijkerk D., Van Venrooy B., Van Doorn P., Henselmans R., Draaisma F., Hoogstrate A. The TROPOMI Telescope // Society of Photo-optical Instrumentation Engineers. 2017.
11. Tsuzuki T., Nitta T., Imada H., Seta M., Nakai N., Sekiguchi S., et al. Design of widefield Nasmyth optical system for a submillimeter camera // J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 2015. V. 1. № 2.
12. Meng Q., Wang W., Ma H., Dong J. Easy-aligned off-axis three mirror system with wide field of view using freeform surface based on integration of primary and tertiary mirror // Appl. Opt. 2014. V. 53. № 14. Р. 3028-3034.
13. Meng Q., Wang H., Wang K., Wang Y., Ji Z., Wang D. Off-axis three-mirror freeform telescope with a large linear field of view based on an integration mirror // Appl. Opt. 2016. V. 55. № 32. Р. 8962–8970.
14. Слюсарев Г.Г. Методы расчета оптических систем». Л.: Машиностроение. 1969. 672 с.