隨著空間技術的發(fā)展,相關光學系統(tǒng)的設計日益復雜,其中離軸反射系統(tǒng)是典型代表,對其加工裝調的精度要求也不斷提高,在傳統(tǒng)手段不能有效的完成裝調任務的情況下,計算機輔助裝調技術應運而生。本文首先介紹了空間遙感光學系統(tǒng)及相關計算機輔助裝調技術的國內外發(fā)展現狀,總結了常見的計算機輔助裝調中構建失調量與像差關系的數值模型,利用光學設計軟件逆向優(yōu)化仿真裝調了離軸三反和離軸四反光學系統(tǒng)。設計了Wetherell式和Cook式離軸三反,在Cook式系統(tǒng)基礎上插入折疊反射鏡構成離軸四反系統(tǒng),達到光學系統(tǒng)更緊湊目的;從結構和成像質量方面對光學系統(tǒng)進行比較分析。光學系統(tǒng)的像差信息通過自準直干涉測量得到,波前擬合最終以澤尼克系數的形式給出;在光學設計軟件中,評價函數的構建也是通過澤尼克系數;根據系統(tǒng)是否旋轉對稱,分別推導了圓形光瞳下的澤尼克多項式。分析靈敏度矩陣法的弊端,即采用線性近似導致算法只有在失調量較小的情況才收斂;逆向優(yōu)化法通過理想系統(tǒng)和失調系統(tǒng)的澤尼克系數構建評價函數,常規(guī)優(yōu)化和錘形優(yōu)化實現在較大失調時也可快速收斂求解。利用逆向優(yōu)化法對焦距1500mm的Wetherell式一次成像離軸三反系統(tǒng)和基于C... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)吉林省

【文章頁數】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 計算機輔助裝調研究背景及意義
    1.2 國內外計算機輔助裝調發(fā)展現狀
    1.3 論文的主要研究內容
第2章 離軸反射系統(tǒng)的研究
    2.1 航空航天相機的類型及特點
        2.1.1 折射式光學系統(tǒng)
        2.1.2 折反式光學系統(tǒng)
        2.1.3 反射式光學系統(tǒng)
    2.2 常見的兩種離軸三反系統(tǒng)
    2.3 離軸三反射系統(tǒng)的設計
        2.3.1 同軸初始結構的求解
        2.3.2 Wetherell離軸系統(tǒng)的設計
        2.3.3 Cook式二次成像系統(tǒng)
        2.3.4 兩種系統(tǒng)像質評價
    2.4 基于Cook式的離軸四反的設計
    2.5 小結
第3章 澤尼克多項式與波前擬合
    3.1 澤尼克多項式展開
        3.1.1 含圓形光瞳旋轉對稱系統(tǒng)的像差函數
        3.1.2 含圓形光瞳而不含旋轉對稱軸的像差函數
    3.2 初階澤尼克像差及其與賽德爾像差的關系
    3.3 利用離散波前誤差數據計算澤尼克系數
        3.3.1 正交系數和像差變量
        3.3.2 正交多項式
        3.3.3 澤尼克系數
    3.4 FRINGE澤尼克多項式
    3.5 小結
第4章 計算機輔助裝調理論
    4.1 靈敏度矩陣法
        4.1.1 數學模型
        4.1.2 超定方程求解
    4.2 逆向優(yōu)化法
        4.2.1 評價函數的構成
        4.2.2 常規(guī)優(yōu)化算法和局部最優(yōu)解
        4.2.3 全局優(yōu)化和錘形優(yōu)化算法
    4.3 ZPL宏語言
    4.4 誤差源
    4.5 小結
第5章 光學系統(tǒng)仿真裝調
    5.1 裝調公差的分配
    5.2 Wetherell式光學系統(tǒng)仿真裝調
        5.2.1 無誤差情況下裝調
        5.2.2 誤差情況下裝調
    5.3 離軸四反光學系統(tǒng)仿真裝調
        5.3.1 無誤差情況下裝調
        5.3.2 誤差情況下裝調
    5.4 小結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 不足與展望
參考文獻
在學期間學術成果情況
指導教師及作者簡介
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]改進的靈敏度矩陣法在離軸望遠鏡裝調中的應用[J]. 顧志遠,顏昌翔,李曉冰,胡春暉,王洋.  光學精密工程. 2015(09)
[2]一種高分辨力空間相機的光學設計[J]. 王孝坤.  光學學報. 2015(01)
[3]靈巧型離軸三反光學系統(tǒng)設計[J]. 李巖,張葆,洪永豐.  應用光學. 2014(03)
[4]離軸自由曲面三鏡反射系統(tǒng)的裝調技術[J]. 王超,張新,王靈杰,張建萍,張繼真.  光學學報. 2013(12)
[5]緊湊型四反射鏡光學系統(tǒng)設計[J]. 陳建發(fā),王合龍,劉欣,潘枝峰.  電光與控制. 2012(12)
[6]國外先進航空光電載荷的進展與關鍵技術分析[J]. 沈宏海,黃猛,李嘉全,劉晶紅,戴明,賈平.  中國光學. 2012(01)
[7]主次鏡系統(tǒng)的計算機輔助裝調[J]. 孫敬偉,陳濤,王建立,楊飛.  光學精密工程. 2010(10)
[8]利用Zernike系數對離軸三反射系統(tǒng)進行計算機輔助裝調[J]. 鞏盾,田鐵印,王紅.  光學精密工程. 2010(08)
[9]折軸三反射光學系統(tǒng)的計算機輔助裝調技術研究[J]. 李旭陽,李英才,馬臻,易紅偉.  應用光學. 2009(06)
[10]高分辨力空間相機的光學系統(tǒng)研究[J]. 韓昌元.  光學精密工程. 2008(11)

博士論文
[1]基于CGH的非球面混合補償檢測及離軸光學系統(tǒng)裝調的關鍵技術研究[D]. 李明.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2015
[2]離軸反射光學系統(tǒng)計算機輔助裝調技術研究[D]. 龐志海.中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所） 2013
[3]偏軸光學系統(tǒng)矢量像差理論研究[D]. 任百川.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2012

碩士論文
[1]兩鏡系統(tǒng)計算機輔助裝調研究[D]. 孔小輝.中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所) 2010



本文編號：2975246