広視野光学イメージングシステムは、光学リモートセンサーの観測範囲を拡大し、検出効率を向上させることができます。近年、自由曲面に基づく光学システムの設計および製造に大きな進展があり、大視野、大相対開口、高分解能、高画質、遮蔽のないオフアキシス反射システムの設計が可能となりました。まず、大視野オフアキシス反射システムの収差特性を分析し、システムの視野角、特に子午線方向の視野角を増加させると、視野に関連する非対称な高次収差が急激に増加し、像面の連続性要求がより顕著になることを指摘しました。次に、二维大視野長焦距離軸光学系設計法を提案しました：従来の光学系初期構造を基に、多重構造形式を採用し、子午線方向の視野角を離散化し、光学系特定曲面を二つの部分曲面に分解しました。さらに、システムの形状寸法を制約し、システム構造形式を最適化することでシステムの最適設計を完成させました。最後に、提案した方法に基づき、焦点距離1000 mm、像面F値10、視野角40°×16°の自由曲面オフアキシス四反射光学系を設計しました。設計結果は、全視野範囲で良好な画像品質を示し、50 lp/mmの特徴周波数において、400〜750 nmの可視光波長帯での光学伝達関数が0.26を超え、この方法の有効性を実証しました。

光学設計; オフアキシス反射システム; 自由曲面; 二维大視野; 曲面分解