本文根據(jù)像差理論，開發(fā)了一種計(jì)算次鏡外反射的 Offner 型自由曲面棱鏡光譜儀初始結(jié)構(gòu)的算法。通過光線追跡獲得光線在次鏡外反射 Offner 型光譜儀各光學(xué)表面?zhèn)鞑サ墓剑摴娇梢源_定光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。應(yīng)用軸外細(xì)光束像散理論分析系統(tǒng)產(chǎn)生的像散，并設(shè)定合理閾值作為結(jié)構(gòu)算法的判斷依據(jù)。在 Matlab 中迭代優(yōu)化出符合設(shè)計(jì)要求的初始結(jié)構(gòu)，使用 Zemax 軟件對獲得的初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。為驗(yàn)證算法效果，本文設(shè)計(jì)了光譜范圍為 380~780 nm，數(shù)值孔徑為 0.15，光譜分辨率為 6 nm 的自由曲面棱鏡光譜儀的初始結(jié)構(gòu)。在 Zemax 中完成優(yōu)化后系統(tǒng)可達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)且譜線彎曲和色畸變均優(yōu)于 0.1 pixels。設(shè)計(jì)結(jié)果表明采用本文算法可以快速計(jì)算出符合要求的初始結(jié)構(gòu)，大大簡化了后續(xù)優(yōu)化的復(fù)雜程度。 /zM
