《超大視場、全景成像光學系統的像差理論和設計方法》是依託上海大學，由呂麗軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超大視場、全景成像光學系統的像差理論和設計方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：呂麗軍
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
超大視場、全景成像光學系統的建立還沒有像差理論指導。本課題提出發展這類系統像差理論的新思路：以分離方式求解像場像差和孔徑像差。建立主光線傳輸方程計算像場像差；套用呂麗軍發展的平面對稱光學系統的像差理論解決任意視場物點的孔徑像差；基於這兩種像差提出了此類光學系統的像質評價函式。它克服了用傳統小視場光學系統像差處理方法來發展超大視場系統像差將導致像差級數無法收斂的難題。課題基於上述原創性思想開展以下研究：（1）發展超大視場、全景成像光學系統的像差分析及控制理論；開展評價函式、最佳化算法等研究；（2）開展此類光學系統設計中相關問題的研究：如何通過像差分析確定光學系統的初始參數、最佳化光學系統設計、發展新型成像光學系統；並建立光學系統像差分析和最佳化設計的軟體平台。這項研究將為魚眼鏡頭、折反射全景成像系統、全景環形透鏡及光束斜入射下折反射組合光學系統的設計提供新的理論分析方法和技術手段。
結題摘要
本項目基於項目負責人發展的平面對稱光學系統的波像差理論，系統地研究超大視場光學系統如魚眼鏡頭、折反射全景成像光學系統的像差分析和設計方法。基本研究思路：建立主光線傳輸方程計算像場像差；套用平面對稱光學系統的像差理論解決任意視場物點的孔徑像差；基於這兩種像差發展了此類光學系統的像質評價函式。取得了主要研究成果: (1) 基於平面對稱光學系統的波像差理論，研究魚眼鏡頭各種像差的幾何意義和計算方法，發展了基於波像差理論的魚眼鏡頭光學調製傳遞函式（MTF）的計算方法。(2) 發展了超大視場光學系統的最佳化設計方法，研究發現將前光組的負彎月透鏡的前光學面採用非球面可以顯著提高光學系統的成像性能。(3) 基於標準遺傳算法，發展了自適應歸一化實數編碼遺傳算法及算法程式，該算法具有魯棒性好、參量搜尋範圍大的優點。(4) 提出了魚眼鏡頭初始結構及參數的設計方法，克服了人們主要參考專利設計，憑藉設計者經驗，套用Zemax、Code V軟體通過不斷嘗試設計此類系統的盲目性。(5) 發明了一種套用光學方法校正魚眼鏡頭圖像畸變的方法，它只需鏡頭設計參數就可以實現，避免了人們套用校正板和算法校正圖像畸變的繁瑣過程。(6) 提出了軟X射線真空紫外正交光學系統的像差解析方法；改變了人們設計此類系統時，主要依賴經驗和光線追跡，為今後此類系統的設計和最佳化提供了有用的解析手段。
