[發明專利]較大視場強容差超分辨望遠成像系統設計方法

有效

• 申請號: 202010190344.9
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111221122B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 王超;史浩東;劉壯;李英超;付強;張肅;戰俊彤
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/58
• 代理公司: 北京中理通專利代理事務所(普通合伙) 11633
• 代理人: 劉慧宇

1.較大視場強容差超分辨望遠成像系統的設計方法，其特征是，該方法包含以下步驟：步驟一，設定整個系統的工作波長λ、通光口徑D、F數、視場w，求出系統衍射極限艾里斑主瓣寬度d，d=2.44λF；

步驟二，以平行光通過光瞳調制器后的點擴散函數作為評價標準，利用全局優化算法設計光瞳調制器的調制函數，光瞳調制器為純振幅型、純位相型或復振幅型，當工作波長的平行光束通過此調制器，并經過F數與系統一致的理想透鏡聚焦后，焦平面處形成的點擴散函數的主瓣寬度小于衍射極限艾里斑主瓣寬度d，點擴散函數的任意旁瓣相對中心主瓣峰值高度0.1；

步驟三，設計光學基底系統，光學基底系統由前置的望遠單元和后接成像單元組成，其中望遠單元包括卡塞格林鏡組和準直鏡組，卡塞格林鏡組用于形成一次像面，該處安置消雜光光闌；成像單元為成像鏡組，對平行光束進行匯聚成像，利用CCD探測器進行接收；在ZEMAX軟件中利用操作數COMA和ASTI限制彗差和像散，令其目標為0；利用操作數SPHA監測球差，但其權重設為0，即該操作數并不直接參與優化；此外使用宏語言編寫自定義操作數，由ZEMAX獲得任意視場、波長處的點擴散函數能量集中度，并計算一定能量集中度值對應的環圍半徑r，環圍半徑越小，成像質量越好，則自定義操作數編寫為：

其中，為中心視場、中心波長處的環圍半徑，和分別為各個視場點、波長處環圍半徑和優化權重；在ZEMAX中調用該自定義操作數對光學基底系統進行優化；

步驟四，將光瞳調制器放置在所述光學基底系統中的光瞳中間像位置處，以一定的步長前后微調像面位置，相當于不斷改變系統的離焦量，直到各視場點的點擴散函數形狀圓形且接近一致，同時各視場點的點擴散函數滿足中心主瓣寬度小于衍射極限主瓣寬度d，任意旁瓣相對中心主瓣峰值高度0.1；

步驟五，如微調像面后點擴散函數仍無法滿足中心主瓣寬度小于衍射極限主瓣寬度d，任意旁瓣相對中心主瓣峰值高度0.1，則重復步驟三，并適當提高自定義操作數中能量集中度的取值，再進行步驟四，直到點擴散函數滿足要求。