离轴三反光学系统

离轴三反射镜光学系统是一种先进的光学设计，通过三个反射镜的组合实现高分辨率和宽场成像。该系统在天文观测，军事侦察和科学实验等领域具有广泛的应用。

离轴三反镜光学系统通常由三个主镜组成: 主镜 (ml) 、次镜 (M2) 和第三镜 (M3)。这些反射镜的组合构成了系统的光路，通过精心设计，可以实现较高的光学性能。

离轴三反光学系统具有以下显著特点

通畅设计:离轴设计避免了光学系统中心部分的阻碍，从而增加了系统的光通量。从傅立叶光学的角度来看，没有中央障碍物也可以防止调制传递函数 (MTF) 曲线在中频下降，这有助于提高图像质量和目标检测灵敏度。

高分辨率和宽视野:如果所有三个表面都是非球面或甚至自由曲面，则可用的众多变量允许精确的光学设计。离轴三镜系统可以同时实现高分辨率和宽场成像，使其适用于需要大面积观察的应用，特别是在用于遥感的推扫帚相机的设计中。重要的是要注意，离轴反射镜光学系统通常是偏移的，并且缺乏旋转对称性，这有时可能受到应用场景的限制。

波长和环境通用性:作为纯反射光学系统，它不会产生色差，使离轴三反系统非常适合多波长检测系统或双色检测器。此外，无热化本质上校正了光学系统在不同环境条件下的散焦。如果三反射镜光学系统使用与基板的结构部件相同的材料，则系统将随温度变化成比例地膨胀和收缩，从而避免了热像差，这是一个显着的优势。

灵活的结构设计:离轴设计由光学元件公司为光学系统提供更大的自由度，允许根据不同的应用需求进行调整和优化。然而，这种结构设计灵活性也对光学系统设计提出了挑战。当前的前沿研究方向是将光学系统设计与人工智能相结合，以尽可能简化前期工作。

结构形式与光学性能

四种结构形式主要根据反射镜的折叠方向和反射镜的相对位置进行区分，具有以下特点:

第1层设计:具有最大的自由曲面校正潜力。在这种设计形式中，反射镜之间的相对位置和角度经过精心设计，以最大程度地最小化初始像差。

第2层设计:具有一定的修正潜力，但受体积限制。与第1层设计相比，第2层设计在某些几何参数上进行了一些折衷，从而导致性能略低。

第3级设计:有限的修正潜力。这种设计具有显著的初始像差，并且即使使用自由曲面校正，最终性能也不理想。

第4层设计:最小校正电位。该设计初始像差较大，自由曲面校正后的效果仍然较差，难以满足高性能成像要求。