球形罩结构热变形对复眼光学系统像质的影响研究

作     者：王媛 杨陈 李世杰 张进 

作者机构：西安工业大学光电工程学院 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2024年第53卷第10期

页      面：193-202页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：陕西省重点研发计划一般项目-工业领域(2024GX-YBXM-085) 陕西省教育厅重点科学研究计划项目(23JY033) 

主　　题：复眼光学系统 球形罩 结构热变形 像质 

摘      要：复眼光学系统的成像质量受到材料性能变迁、加工装调误差及光机结构变形等多种因素影响。球形罩作为复眼光学系统中关键的集成部件，其尺寸精度决定着中继筒之间以及中继筒与球透镜之间的定位精度。一般出于整体系统减重的考虑，往往对其壁厚有着减薄的偏好，然而当壁厚减薄到一定程度时，环境温度波动引起球形罩的结构热变形增大，其对复眼系统像质的影响将不容忽视。文中以球形罩为关键结构件建立有限元模型，通过稳态热结构耦合分析，将热变形量转化为复眼光学系统误差量，并对系统性能进行二次评估。结果表明，用材为结构钢的结构件受热变形影响，将导致相邻中继相机在沿轴方向产生0.424 mm的最大变形以及-0.367°～0.270°的倾斜误差，引入误差后的复眼光学系统在100 lp/mm处，中心位中继相机像质变化较小，四周及对角位中继相机MTF下降至0.3以下，像质受热变形影响显著，为球形罩的结构设计提供了参考。