[发明专利]基于锤形优化的低失调敏感度三反望远镜设计方法

权利要求书

1.一种基于锤形优化的低失调敏感度三反望远镜设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立光学系统制造性能评估模型，所述光学系统制造性能评估模型的表达式为：

其中，A为三反望远镜系统的制造性能；为设计波像差，表示在视场H中光学系统设计时产生的均方根波像差的值；为失调波像差，表示由视场H中的装调误差引起的均方根波像差的值；

步骤二：通过预估三反望远镜系统的公差范围给定所述光学系统制造性能评估模型中偏心值和倾角值，在视场H中选取用于计算设计波像差的视场点；

步骤三：将所述光学系统制造性能评估模型以宏语言函数的形式写入Zemax软件中，并求解出三反望远镜系统的失调波像差

步骤四：将全部所述视场点的波像差取平均值，得到三反望远镜系统的设计波像差

步骤五：将所述失调波像差和所述设计波像差代入到所述光学系统制造性能评估模型中；

步骤六：以三反望远镜系统的制造性能A最小值作为优化指标，以反射镜的曲率半径、二次系数和镜间距为优化变量，并设定镜间距变化范围，使用Zemax软件的锤形优化功能调用深度受限搜索进行优化，优化后得到低失调敏感度的三反望远镜系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于锤形优化的低失调敏感度三反望远镜设计方法，其特征在于，失调波像差的公式为：

其中，Z₅、Z₆、Z₇、Z₈为泽尼克多项式的系数，Z₅和Z₆为三阶像散，Z₇和Z₈为三阶彗差，公式中下标T代表倾斜误差引入的像差，下标D代表偏心误差引入的像差。

3.根据权利要求2所述的一种基于锤形优化的低失调敏感度三反望远镜设计方法，其特征在于，三阶彗差Z₇和Z₈的表达式如下：

其中，和分别为失调引入的彗差矢量的x分量和y分量，和的表达式如下：

其中，W_131,sph,SM为次镜彗差波像差系数球面分量，W_131,asph,SM为次镜彗差波像差系数非球面分量，W_131,sph,TM为三镜彗差波像差系数球面分量，W_131,asph,TM为三镜彗差波像差系数非球面分量，为次镜的像差场偏移矢量球面X轴分量，为次镜的像差场偏移矢量非球面X轴分量，为次镜的像差场偏移矢量球面Y轴分量，为次镜的像差场偏移矢量非球面Y轴分量，为三镜的像差场偏移矢量球面X轴分量，为三镜的像差场偏移矢量非球面X轴分量，为三镜的像差场偏移矢量球面Y轴分量，为三镜的像差场偏移矢量非球面Y轴分量；

当系统孔径光阑位于主镜上时，三反望远镜系统的次镜像差场偏移矢量和三镜像差场偏移矢量分别为：

其中，XDE_SM为次镜X轴方向偏心误差，YDE_SM为次镜Y轴方向偏心误差，ADE_SM为次镜绕X轴倾斜误差，BDE_SM为次镜绕Y轴倾斜误差，XDE_TM为三镜X轴方向偏心误差，YDE_TM为三镜Y轴方向偏心误差，ADE_TM为三镜绕X轴倾斜误差，BDE_TM为三镜绕Y轴倾斜误差，为主镜近轴主光线入射角，d₁为主镜和次镜之间的距离，d₂为次镜和三镜之间的距离，r₁为主镜的曲率半径，r₂为次镜的曲率半径，r₃为三镜的曲率半径；

三反望远镜系统的彗差波像差系数可由赛德尔公式计算得到，计算公式如下：

其中，y₁为主镜边缘光线入射高度，b_s2为次镜的二次系数，b_s3为三镜的二次系数；

将公式(4)-(7)代入公式(3)中，可以得到三阶彗差Z₇和Z₈，在公式(5)和(6)中，令ADE_SM、ADE_TM和BDE_SM、BDE_TM为0，可以得到只存在偏心失调时的彗差即z_7,D和z_8,D，令XDE_SM、XDE_TM和YDE_SM、YDE_TM为0，可以得到只存在倾斜失调时的彗差即z_7,T和z_8,T。