高光谱成像仪中曲面棱镜的装调公差研究
Acta Optica Sinica（2021）
摘要
基于曲面棱镜的光谱成像技术是近几年该领域研究的热点,但曲面棱镜前后球面的非共轴特性使得曲面棱镜的装调难度远大于传统共轴光学系统.装调误差是影响成像系统最终成像质量的重要因素,目前曲面棱镜高光谱成像仪的公差分配方法大多以系统调制传递函数(MTF)为评价指标,未考虑装调误差对谱线弯曲、色畸变的影响.利用几何光学方法研究了曲面棱镜谱线弯曲、色畸变的产生机理,构建了曲面棱镜光谱仪谱线弯曲、色畸变与曲面棱镜装调误差关系的数学模型,分析了曲面棱镜装调误差对高光谱成像仪光谱畸变的影响.通过几何光线追迹,对曲面棱镜装调误差的分析结果进行了验证.结果 表明,谱线弯曲、色畸变和MTF对曲面棱镜装调误差的敏感程度存在显著差异.为了保证曲面棱镜装调误差引起的系统MTF下降容限在设计值的10％以内,进行了二次公差分配以得到最终公差分配结果,其中公差极限值最小的单项装调公差为X轴方向的倾斜误差,为实际系统的装调提供了参考.
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关键词
geometric optics, imaging spectrometer, curved prism, smile, keystone, optical fabrication
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