第船卷第５期Ｖ０１．３８Ｎｏ．５红外与激光工程ＩｎｆｒａｒｅｄａｎｄＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２００９年１０月Ｏｃｔ．２００９一种大相对孔径成像光谱仪前置物镜设计宫广彪，季轶群，朱善兵，张蕊蕊，沈为民（苏州大学现代光学技术研究所，江苏苏州２１５００６）摘要：Ｏｆｆｎｅｒ型成像光谱仪具有结构紧凑，成像质量理想的优点，为了提高光谱分辨率，实现更多谱段的光谱成像，需要分光成像系统有强的集光能力，即需要大的相对孔径；为了消除折射材料的影响，提高光栅利用效率，系统应该全反射无遮拦，为此选用离轴三反射镜系统作为它的前置物镜。离轴三反射镜光学系统具有无色差、光谱范围宽、无遮拦、像差矫正能力强和对温度不敏感等优点，可作为成像光谱仪的理想前置系统。根据该成像仪的技术要求，得到系统Ｆ数为Ｆ／２．４７，焦距为３６０ｆｉｌｍ，视场角为２．５０。通过优化设计，得到了一个大相对孔径的离轴三反射镜前置物镜系统。该系统相对孔径大，光能利用率高，成像质量达到衍射极限，特别是次镜采用球面，大大降低了制造检测难度和成本。关键词：前置物镜；：０４３５离轴三反射镜；文献标识码：Ａ大相对孔径；成像光谱仪；光学设计：１００７－２２７６（２００９）０５－０８８９－０４Ｄｅｓｉｇｎｏｆａｆｏｒｅ－ｏｐｔｉｃａｌｏｂｊｅｃｔｉｖｅｗｉｔｈｌａｒｇｅｒｅｌａｔｉｖｅａｐｅｒｔｕｒｅｆｏｒｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅｒｓＧＯＮＧＧｕａｎｇ－ｂｉａｏ，ＪＩＹｉ－ｑｕｎ，ＺＨＵＳｈａｎ－ｂｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＲｕｉ－ｍｉ，ＳＨＥＮＷｅｉ—ｍｉｎ（ＭｏｄｅｒｎＯｐｔｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｏｏｃｈｏｗＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｆｆｎｅｒｏｒｄｅｒｔｏｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅｒｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓａｎｄｉｄｅａｌｉｍａｇｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ．Ｉｎｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｓｐｅｃｔｒａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｃｑｕｉｒｅｍｏｒｅｓｐｅｃｔｒａｌｂａｎｄｉｍａｇｅｓ，ｉｔｓｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｍｕｓｔｈａｖｅｈｉｇｈｃｏｌｌｅｃｔｉｖｉｔｙ，ｉ．ｅ．１ａｒｇｅｒｅｌａｔｉｖｅａｐｅｒｔｕｒｅ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｆｏｒｐｕｒｐｏｓｅｏｆｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌａｒｅａｎｄｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅＵｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｇｒａｔｉｎｇ，ｐｕｒｅｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍｓａＳｗｉｔｈｏｕｔｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｕｉｔａｂｌｅｃｈｏｉｃｅ．Ａｎｄａｎｏｆｆ—ａｘｉｓｔｈｒｅｅ－ｍｉｒｒｏｒｓｙｓｔｅｍｗａｓｕｓｅｄｔｈｅｆｏｒｅ－ｏｐｔｉｃａｌａｂｅｒｒａｔｉｏｎｔｈｅｆｏｒｅ’ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ．Ｉｔｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｐｔｉｃａｌｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆａｃｈｒｏｍａｔｉｓｍ，ｗｉｄｅｔｏｓｐｅｃｔｒａｌｒａｎｇｅ，ｎｏｎ－ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｅｘｃｅＨｅｎｔｃａｎａｂｉｌｉｔｙａｎｄｉｍｍｕｎｉｔｙｉｔｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｉｔｔｏｉｄｅａｌｌｙｂｅｔａｋｅｎａｓｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｆｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅｒｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｆｏｃａｌｌｅｎｇｔｈ，ａｎｄｔｈｅｆｉｅｌｄｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｏｕｒｄｅｓｉｇｎｅｄｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅｒ，ｔｈｅｎｌｎｌ，ａｎｄＦ－ｎｕｍｂｅｒ，ｔｈｅｏｆｖｉｅｗｏｆｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓｈｏｕｌｄｒｅａｃｈＦ／２．４７，３６０２．５。，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ，ａｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｌａｒｇｅｒｅｌａｔｉｖｅａｐｅｒｔｕｒｅｍｉｒｒｏｒｆｏｒｅ－ｏｐｔｉｃａｌ——ａｎｄｏｆｆａｘｉｓｔｈｒｅｅｌｉｇｈｔｏｂｊｅｃｔｉｖｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｉｔｓ...