超分辨望远光学系统像差影响及优化设计

• 作者: 刘壮 史浩东 李冠霖 李英超 王超 邵洪禹
• 来源期刊: 中国光学
• 学科: 工学
• 关键词: 光学系统 超分辨成像 位相型光瞳滤波器 泽尼克像差 局部视场
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 原创文章
• 页码范围: 106-120
• 页数: 15页
• 分类号: O435.2|TH743
• 字数: 5643字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CO.20201301.0106

摘要

针对大口径光学系统中像差影响超分辨效果的问题,开展泽尼克波前像差对望远超分辨成像系统性能和超分辨局部视场影响的研究.设计四区型位相光瞳滤波器,在理想光学系统出瞳处分别加入离焦、像散、彗差和球差像差,逐渐增加幅值,通过分析不同类别和幅度的波前像差下焦面光强分布变化,研究超分辨成像性能和局部视场对不同种类像差的容忍程度.结果 表明,离焦可以抑制超分辨旁瓣能量,提高超分辨倍率,但对局部视场影响较大;球差可以抑制超分辨旁瓣能量,增大局部视场;像散和彗差使光斑圆对称性明显下降,其中像散对局部视场的影响较为明显;同时加入适量离焦和球差时,超分辨旁瓣能量下降,超分辨倍率提高,且不影响系统局部视场.据此设计了一个F数为10,焦距为12 m的大口径光学系统,通过合理优化球差和离焦剩余量,实现了超分辨倍率由1.21倍到1.31倍的提升,最大旁瓣峰值由0.33下降到0.30,局部视场为38.28 μ,m.