Optical System Analysis on CCD Imager of the ISUAL Project

• Main Authors: Cheng-Fang, Ho, 何承舫
• Other Authors: Jyh-Long, Chern
• Format: Others
• Language: zh-TW
• Published: 2001
• Online Access: http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/65643003081173099925

碩士 === 國立成功大學 === 物理學系 === 89 === This thesis presents an optical analysis of the CCD imager which used for surveying the “Red Sprites” by a Taiwan’s satellite, ROCSAT-2, (the ISUAL project). The basic design concept of double Gauss lens and the history of anastigamat are included. We analyze the imager lens system by optical design software, OSLO SIX Rev. 5.40 and evaluate the performance in term of “spot diagram”, “encircled energy”, “MTF output at Nyquist frequency”, and so on. The main goal is to check out if the imager optical output performance are suitable for the pixel size of imager intensifier. Furthermore, we consider the assembly error of imager and tolerance of the imager with “sensitivity analysis”, “inverse sensitivity analysis” and “MTF tolerancing” to estimate the performance variation and to decide suitable component tolerance for the CCD imager. 致謝 中文摘要 英文摘要 目錄 前言 第一章 導論 1-1光學系統設計……………………………………………………………1-1 1-2光學設計摹軟體…………………………………………………………1-3 1-3中華衛星二號－紅色精靈科學酬載計劃……………………………..1-8 第二章 雙高斯鏡組「Double Gauss lens」 2-1 鏡組型態的衍生………………………………………………..2-1 2-2 雙高斯鏡組「double Gauss lens」………………………….2-3 2-3 雙高斯鏡組的設計概念－像散效應的消除…………………..2-4 2-3-1雙消像散鏡組「double anastigmat」………………..2-5 2-3-2消像散鏡組的沿隔………………………………………………2-10 2-4 雙高斯鏡組的設計概念－高斯空氣間隔「Gauss air space」…歐…2-14 2-5 雙高斯鏡組的設計概念－三透鏡的特性…………………….2-16 2-6 雙高斯鏡組材質的選擇……………………………………….2-17 2-7 雙高斯鏡組的歪斜像差（oblique aberration）………….2-19 2-8 典型雙高斯鏡組的光學輸出……………………………………….2-21 第三章 ISUAL 紅色精靈成像儀的光學分析 3-1 紅色精靈科學酬載觀測儀器簡介……………………………3-1 3-1-1 成像儀的外觀與機構……………………………………………3-2 3-2 成像儀鏡組的重建與確認……………………………………3-3 3-3 成像儀鏡組的光學輸出效能分析 …………………………3-9 3-3-1 成像儀鏡組的光學輸出效能分析－成像斑點…….3-10 3-3-2成像儀鏡組的光學輸出效能分析－MTF輸出效能……3-15 3-4 成像儀鏡組在各觀測頻段下的光學輸出………………….3-21 3-4-1成像儀鏡組在2號濾波片的光學輸出摹擬…………..3-25 3-4-2成像儀鏡組在3號濾波片的光學輸出摹擬…………..3-29 3-4-3成像儀鏡組在4號濾波片的光學輸出摹擬…………..3-34 3-4-4成像儀鏡組在5號濾波片的光學輸出摹擬…………..3-39 3-5成像儀鏡組系統成像品質的討論…………………………….3-43 第四章 成像儀鏡組系統的容忍度分析 4-1 容忍度（tolerance）分析………………………………….4-1 4-2 成像儀鏡組的容忍度分析－單一組態下容忍度分析………4-4 4-2-1成像儀鏡組的容忍度分析－單一組態下誤差函數的設定4-4 4-2-2成像儀鏡組的容忍度分析－單一組態下的容忍度分析…4-7 4-3 成像儀鏡組的容忍度分析－多組態下的容忍度分析……….4-10 4-3-1成像儀鏡組的容忍度分析－多組態下誤差函數的設定.4-10 4-3-2成像儀鏡組的容忍度分析－多組態下公差項的設定….4-13 4-3-3成像儀鏡組的容忍度分析－逆靈敏分析……………….4-17 4-3-4成像儀鏡組的容忍度分析－多組態下以MTF輸出為評估條件…. …………………………………………………4-22 4-4成像儀鏡組的容忍度分析的討論……………………………….4-24 第五章 總論 5-1 成像儀的光學輸出分析……………………………………………5-1 5-2 成像儀鏡組的容忍度分析………………………………5-1 5-3 未來的工作與展望.…………………………………….5-3 附錄A ISUAL紅色精靈成像儀鏡組資料－以ZEMAX摹擬之結果………………A-1 附錄B ISUAL紅色精靈成像儀鏡組資料－以OSLO SIX Rev. 5.40摹擬之結果 …………………………………………………………………..B-1 Ι. 以單組態摹擬成像儀鏡組….………………………………B-1 ΙΙ. 以多組態摹擬成像儀鏡組…………………………….B-2-1