卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重限制了視場,通常需添加輔助光學(xué)元件來擴(kuò)大視場,但將導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不利于光學(xué)系統(tǒng)的小型化、輕量化。提出一種計算成像設(shè)計方法,首先優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù),控制像差;然后構(gòu)建系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)模型;最后采用反卷積算法處理圖像。所提方法僅利用主、次鏡結(jié)構(gòu)就擴(kuò)大了卡塞格林系統(tǒng)的視場。對F數(shù)為5.5,焦距為470 mm的卡塞格林系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在1.5°視場范圍內(nèi),處理后圖像的軸外視場調(diào)制傳遞函數(shù)在20 lp/mm處提升了約0.2,圖像質(zhì)量得到明顯提升。

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【部分圖文】：

圖1 彗差、像散對彌散斑的貢獻(xiàn)量與視場的關(guān)系

反射式光學(xué)系統(tǒng)沒有色差,因此本研究只討論單色像差對成像的影響。當(dāng)卡塞格林光學(xué)系統(tǒng)的主、次鏡曲率,遮攔比,次反射鏡放大倍率確定時,系統(tǒng)的場曲為定值,與其他像差相比,場曲對成像的影響較小,對成像質(zhì)量影響較大的像差主要是球差、彗差和像散,由于系統(tǒng)自由度有限,這些像差不可能得到全部校正,....

圖2 所提方法的流程圖

基于經(jīng)典卡塞格林系統(tǒng),采用所提出的計算成像設(shè)計方法,針對分辨率為640pixel×512pixel、像元尺寸為15μm的NSC1201-SI型探測器,設(shè)計的光學(xué)系統(tǒng)指標(biāo)如表2所示。表2系統(tǒng)指標(biāo)Table2Designspecificationsofsystem....

圖3 所設(shè)計光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

設(shè)計過程中,將主、次鏡的圓錐系數(shù)設(shè)為變量,經(jīng)過迭代優(yōu)化,使2.1節(jié)中(2)式的評價函數(shù)達(dá)到最小值,最終在主、次鏡都是雙曲面的情況下滿足2.1節(jié)的設(shè)計要求。該光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。3.2建立PSF模型

圖4 不同視場的波前像差對比結(jié)果。

針對此光學(xué)系統(tǒng),按照2.2節(jié)介紹的方法建立數(shù)學(xué)模型,抽取0°、0.38°、0.53°、0.75°視場,利用Zemax軟件模擬得到的波前像差和所設(shè)計模型的波前像差的對比如圖4所示,可以看出,二者相差極小。彌散斑對比如圖5所示,其中利用Zemax軟件得到的各視場彌散斑是通過光線追跡方....

本文編號：4020628