用计算成像扩大卡塞格林系统视场的方法

发布时间：2024-12-26 05:47

　　 卡塞格林光学系统的结构严重限制了视场,通常需添加辅助光学元件来扩大视场,但将导致系统结构复杂,不利于光学系统的小型化、轻量化。提出一种计算成像设计方法,首先优化系统结构参数,控制像差;然后构建系统的点扩展函数模型;最后采用反卷积算法处理图像。所提方法仅利用主、次镜结构就扩大了卡塞格林系统的视场。对F数为5.5,焦距为470 mm的卡塞格林系统进行仿真实验,实验结果表明,在1.5°视场范围内,处理后图像的轴外视场调制传递函数在20 lp/mm处提升了约0.2,图像质量得到明显提升。

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图1 彗差、像散对弥散斑的贡献量与视场的关系

反射式光学系统没有色差,因此本研究只讨论单色像差对成像的影响。当卡塞格林光学系统的主、次镜曲率,遮拦比,次反射镜放大倍率确定时,系统的场曲为定值,与其他像差相比,场曲对成像的影响较小,对成像质量影响较大的像差主要是球差、彗差和像散,由于系统自由度有限,这些像差不可能得到全部校正,....

图2 所提方法的流程图

基于经典卡塞格林系统,采用所提出的计算成像设计方法,针对分辨率为640pixel×512pixel、像元尺寸为15μm的NSC1201-SI型探测器,设计的光学系统指标如表2所示。表2系统指标Table2Designspecificationsofsystem....

图3 所设计光学系统的结构

设计过程中,将主、次镜的圆锥系数设为变量,经过迭代优化,使2.1节中(2)式的评价函数达到最小值,最终在主、次镜都是双曲面的情况下满足2.1节的设计要求。该光学系统的结构如图3所示。3.2建立PSF模型

图4 不同视场的波前像差对比结果。

针对此光学系统,按照2.2节介绍的方法建立数学模型,抽取0°、0.38°、0.53°、0.75°视场,利用Zemax软件模拟得到的波前像差和所设计模型的波前像差的对比如图4所示,可以看出,二者相差极小。弥散斑对比如图5所示,其中利用Zemax软件得到的各视场弥散斑是通过光线追迹方....

本文编号：4020628