| yazhuge |
2006-07-18 10:22 |
图4. 以计算机绘图的三个反射镜望远镜修改。调整在第三个反射镜上的倾斜t3从-18.0到-16.0再到-14.0，分别描述在系统A、B和C中。结果，系统的成像限制为移动在入射光束的上面的第三个反射镜，提供架设光学系统时必须的间隔。虽然出现在主成像点的均方根光点半径中的数值显示成像品质的减少，优化系统C的三个曲率大于系统结构中小改变的损失补偿。 Ka_;~LS>(
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IV. 三个同心的球面反射镜（Three Concentric Spherical Mirrors） O1S7t)ag
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在这最后的范例中，修改一个单位放大转运（unit magnification relay）的设计以符合含有内部光栏的包装需求。这个研究执行近红外线照相机（near-infrared camera, NIRCAM）的设计研究于美国国家航空暨太空总署（NASA）的下一代太空望远镜（Next Generation Space Telescope, NGST）。6照相机的基础设计是Offner转运（relay），7由三个同心反射镜的结构所组成，以致第一个和第三个是凹面的，而第二个反射镜为双凸的曲率半径。注意，两个凹面反射镜可以藉由单一反射镜表面来了解，描述在图5.中。NIRCAM的一个包装需求是能够使用内部光栏去放置组件，例如滤波片（filters）和瞳掩模（pupil mask）。然而，在一个Offner转运中，在物空间中是远心的（telecentric），内部光栏是难进入的，既然它是位于邻近第二反射镜的表面。当维持优先的系统同心性质时，为了减轻这个困境，可改变反射镜的曲率半径。 OF+4M q
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图5. 同心三反射镜转运的滑动装置和系统描绘。注意，既然内部瞳位于内部反射镜上，所以是很难进入的。 ]%FAJ\
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A.产生成像限制 ,(pp+hNq
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NIRCAM设计的范例目的为指定一个100 mm × 100 mm的物体，一个f-数值24.0，和一个远心的入瞳（telecentric entrance pupil）。定义系统的主要光线，源自物体中心然后穿过入瞳中心。简而言之，假设物和像是平面的然后垂直于主光线。既然三个反射镜是同心的，系统可以建构成旋转对称的但有离轴（off-axis）物体和瞳。轴（axis）定义成通过曲率中心的线，且平行于物空间中的主光线（base ray）。 w2'q9pB+
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六个结构参数必须用来定义这个系统：三个反射镜的曲率半径（r1、r2和r3），物距（d0），像距（d3），和从基本物点（basal object point）到轴所测量的最小距离为高（h）。限制两个结构参数，剩下四个可利用的自由度。在第一个限制中，第三个反射镜的半径r3是分析地解（solved）给定的系统零Petzval曲率。在第二个限制中，向下优化像距d3使主成像点的光点半径最小化。图5.中显示剩余自由度（r1、r2、d0和h）的起始值。典型的Offner设计，以NIRCAM需求的近似尺寸来选择这些值。注意，在滑动装置上的每一个参数值是刻化成r1。 9K/EteS
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B.计算机图形的未摭挡光栏 2&>t,
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系统D描述在图6.中，光栏的初始位置在第二个反射镜，反射镜的共同曲率中心标注O。相邻于成像的数值是在整个像上取样的九个像点之最大均方根光点半径。既然照相机必须有内部光栏的使用，第二反射镜的半径r2是开始减低以消除摭挡（obstruction）。因为系统维持同心的，这个动作移动反射镜到O点的左边，以箭头显示在系统E中来描述。既然r3限制到零Petzval曲率，它将也改变。在r2更进一步的减小之后，光栏的使用藉由眼睛来决定可以在系统F观看。对于消除摭挡，对物距做最后的调整以补偿在场中下降的成像品质。结果在系统G，如系统D一样有小于二分之一的最大均方根光点半径。 {tUe(
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在这个范例中，限制结构间隔的平滑度大部分由于r3限制到零Petzval曲率。若r3是自由的而可改变，绩效数字的选择（最大均方根光点半径）将很快地降低，因为采用成像的曲率。在每一个r2的调整之后，一个相似的调整r1或r3在场中将必须使成像平坦。这个描述到放置限制，例如这些在结构参数上对于可视化的设计效率是必须的因素。没有它们，滑动装置仅执行一种公差分析（tolerance analysis），对于设计者来说去找到新的且可实行的系统是困难的。 g"1V ]
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计算机绘图的三个反射镜转运修改。标注O点处为共同的曲率中心，且在场中的最大均方根半径是含括在每个系统中。使内部瞳易进入的，第二反射镜的半径（滑动装置 r2/r1）从0.50到0.46再到0.41减小，各别的显示在纟统D、E和F。在这个过程中，第三个反射镜的半径r3也减小，既然它限制到零Petzval曲率。在系统G中的物距做一个最后调整以改进成像品质。 |
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