[发明专利]较大视场强容差超分辨望远成像系统设计方法

权利要求书

1.较大视场强容差超分辨望远成像系统的设计方法，其特征是，该方法包含以下步骤：步骤一，设定整个系统的工作波长λ、通光口径D、F数、视场w，求出系统衍射极限艾里斑主瓣宽度d，d=2.44λF；

步骤二，以平行光通过光瞳调制器后的点扩散函数作为评价标准，利用全局优化算法设计光瞳调制器的调制函数，光瞳调制器为纯振幅型、纯位相型或复振幅型，当工作波长的平行光束通过此调制器，并经过F数与系统一致的理想透镜聚焦后，焦平面处形成的点扩散函数的主瓣宽度小于衍射极限艾里斑主瓣宽度d，点扩散函数的任意旁瓣相对中心主瓣峰值高度0.1；

步骤三，设计光学基底系统，光学基底系统由前置的望远单元和后接成像单元组成，其中望远单元包括卡塞格林镜组和准直镜组，卡塞格林镜组用于形成一次像面，该处安置消杂光光阑；成像单元为成像镜组，对平行光束进行汇聚成像，利用CCD探测器进行接收；在ZEMAX软件中利用操作数COMA和ASTI限制彗差和像散，令其目标为0；利用操作数SPHA监测球差，但其权重设为0，即该操作数并不直接参与优化；此外使用宏语言编写自定义操作数，由ZEMAX获得任意视场、波长处的点扩散函数能量集中度，并计算一定能量集中度值对应的环围半径r，环围半径越小，成像质量越好，则自定义操作数编写为：

其中，为中心视场、中心波长处的环围半径，和分别为各个视场点、波长处环围半径和优化权重；在ZEMAX中调用该自定义操作数对光学基底系统进行优化；

步骤四，将光瞳调制器放置在所述光学基底系统中的光瞳中间像位置处，以一定的步长前后微调像面位置，相当于不断改变系统的离焦量，直到各视场点的点扩散函数形状圆形且接近一致，同时各视场点的点扩散函数满足中心主瓣宽度小于衍射极限主瓣宽度d，任意旁瓣相对中心主瓣峰值高度0.1；

步骤五，如微调像面后点扩散函数仍无法满足中心主瓣宽度小于衍射极限主瓣宽度d，任意旁瓣相对中心主瓣峰值高度0.1，则重复步骤三，并适当提高自定义操作数中能量集中度的取值，再进行步骤四，直到点扩散函数满足要求。