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作者：陈乾升;张蓉竹;
单位：四川大学电子信息学院;
摘要：为了克服传统非球面在光学系统的结构设计中无法同时兼顾成像质量与系统体积要求的困难，使用自由曲面对一个离轴两反无焦系统进行优化。基于矢量像差理论，推导了当自由曲面在孔径光阑位置以及偏离孔径光阑两个不同位置时，系统的像差分布公式，并在此基础上有选择性引入Zernike项以平衡像差，具体讨论了不同类型像差的平衡参数选择。利用这一方法完成了一个小型化红外离轴两反无焦系统的设计，得到了一个入瞳直径为200mm,波段为2.4～3.0μm,放大倍率为5×,全视场角为0.4°,波前RMS最大值为0.0682λ(λ=2.7μm),平均值为0.0291λ的优化结果。与传统二次曲面设计方案进行比较，波像差有了明显改善，且MTF在中低频有显著提升，全视场内接近衍射极限。
关键词：自由曲面;;离轴两反无焦系统;;Zernike多项式;;矢量像差理论
基金资助：中国工程物理研究院院长基金资助(YZJJZQ2022001)
