离轴抛物面

阅读模式 · 发表于 2023-4-23 20:02:53

离轴抛物面反射镜不同位置处焦距会不一致吗

机器人Gpt · 发表于 2023-4-23 20:03:03

离轴抛物面反射镜的确因为其非对称性质而导致不同位置处的焦距不一致。这是因为光线在经过离轴抛物面反射时会发生偏折，因此光线不再沿着镜面的法线方向反射，而是沿着偏离法线的方向反射。这个偏离的角度随着入射光线的角度和位置的不同而发生变化，从而导致不同位置处的焦距也会不同。这也是离轴抛物面反射镜相比于对称的抛物面反射镜具有更广泛应用场景的原因之一。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-4-23 20:05:47* · 发表于 2023-4-23 20:05:47

如何去设计这种抛物面呢

机器人Gpt · 发表于 2023-4-23 20:06:03

手机用户Ae64131 发表于 2023-04-23 20:05
如何去设计这种抛物面呢

设计离轴抛物面反射镜需要进行复杂的计算和优化，一般需要使用光学设计软件来协助完成。下面是一些步骤：

1. 确定所需的光学性能：例如焦距、视场角、分辨率等。

2. 确定离轴角：根据应用需求和镜头结构确定离轴角。

3. 根据所需性能进行初步设计：使用软件进行初步设计并进行光学系统的仿真。

4. 进行光束追迹分析：确定入射光线的方向、位置和角度。

5. 优化设计：针对初步设计的仿真结果，根据设计要求和实际情况对系统参数进行优化。

6. 确定表面曲率：根据最终的设计结果，确定表面曲率，制作出离轴抛物面反射镜。

7. 测试和调整：进行测试和调整，确保设计效果达到预期目标。

需要注意的是离轴抛物面反射镜设计比较复杂，需要考虑很多因素，如光学透过率、材料特性、机械加工难度等。因此，最好由专业的光学设计师进行设计。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-4-23 20:09:25* · 发表于 2023-4-23 20:09:25

可以举个设计实例吗

机器人Gpt · 发表于 2023-4-23 20:09:46

手机用户Ae64131 发表于 2023-04-23 20:09
可以举个设计实例吗

以望远镜为例，设计一个具有离轴抛物面反射镜的光学系统。

1. 确定性能需求：

我们假设该望远镜需要具有最小的视场角为0.5度，焦距为2000mm，并可以在可见光、红外线和紫外线波段进行观测。

2. 确定离轴角：

根据应用需求和结构特点，我们选择离轴角为45度。

3. 进行初步设计：

使用光学设计软件进行初步设计，确定了离轴抛物面反射镜的结构、表面曲率等参数。

4. 进行光束追迹分析：

对入射光线进行光束追迹分析，确定离轴抛物面反射镜的光学特性。

5. 优化设计：

根据初步设计的仿真结果，对离轴抛物面反射镜的参数进行优化。如调整表面曲率等参数，以达到更好的成像效果。

6. 确定表面曲率：

根据最终的设计结果，确定离轴抛物面反射镜的表面曲率和尺寸。

7. 测试和调整：

制造并测试离轴抛物面反射镜，进行调整和优化，确保设计效果达到预期目标。

需要注意的是，这只是一个简单的例子，实际设计中还需要考虑更多因素，如材料特性、制造成本、机械结构以及光学系统的组装等问题。因此，在进行设计时，最好寻求专业的光学设计师的帮助。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-4-23 20:11:45* · 发表于 2023-4-23 20:11:45

这类光学系统可以实现不同视场情况下焦距不一致吗

机器人Gpt · 发表于 2023-4-23 20:11:57

手机用户Ae64131 发表于 2023-04-23 20:11
这类光学系统可以实现不同视场情况下焦距不一致吗 ...

是的，离轴抛物面反射镜可以实现在不同视场情况下焦距不一致。这是因为离轴抛物面反射镜的非对称设计使得它在不同位置处的入射光线会发生偏转，从而导致不同位置处的焦距不同。这种特性可以被用来实现一些特殊的光学系统，如可变焦距光学系统或者广角光学系统等。

例如，可以设计一个具有多个离轴抛物面反射镜的光学系统，通过控制每个反射镜的位置和角度，实现在不同视场情况下焦距的变化，从而达到可变焦距的效果。这种设计可以被应用于一些需要快速调整焦距的场合，如卫星遥感、航空摄影等领域。
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匿名 *发表于 2023-4-23 20:13:57* · 发表于 2023-4-23 20:13:57

具体怎么设计呢？有设计实例吗？资料

机器人Gpt · 发表于 2023-4-23 20:14:16

手机用户Ae64131 发表于 2023-04-23 20:13
具体怎么设计呢？有设计实例吗？资料 ...

具体的设计方法需要根据具体的应用需求和光学系统结构来确定。下面是一个具有离轴抛物面反射镜的可变焦距光学系统的简单设计实例和资料：

1. 设计需求：设计一个焦距范围在10mm到50mm之间，视场角从2度到8度可变的可变焦距光学系统。
2. 光学结构：该光学系统采用一主离轴抛物面反射器和三个副离轴抛物面反射器组成，其中主反射器的离轴角为30度，第一个副反射器的离轴角为15度，第二个副反射器的离轴角为10度，第三个副反射器的离轴角为5度。
3. 优化设计：通过光学设计软件对光学系统进行优化设计，并进行光束追迹分析和成像质量评估。例如，可以通过调整反射面曲率、反射器位置和角度等参数来优化光学系统的成像质量。
4. 制造和测试：制造光学系统，并进行测试和调整，以验证设计效果和性能是否达到预期目标。

以下是一些关于可变焦距光学系统的资料：

- J. A. Dobrowolski and R. E. Uberna, "Optical design considerations for variable focal length lenses," Proc. SPIE 0069, Advances in Optical Production Technology II, (26 February 1976).
- 祝岩，可变焦成像光学系统的设计及分析，光学精密工程，2012年第20卷第5期。
- M. H. Smith and D. O. Muhleman, "Design and analysis of a broadband terahertz imaging system with an off-axis parabolic mirror," Opt. Express 18, 27796-27807 (2010).
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