短焦矩大视场光学系统的畸变校正

本文对短焦矩大视场光学系统的畸变校正进行了讨论，并建立了畸变校正的数学模型，对提高畸变校正精度的途径和技巧进行了探讨和尝试。

0 引言

短焦距大视场光学系统作为光电捕获、跟踪与瞄准装置的重要组成部分，在靶场光电测量设备、天文观测设备、武器控制系统、舰载机引导以及激光通讯系统中正得以广泛地应用和研究。而对畸变而言，会随视场增大而迅速增大。虽然畸变并不影响图象清晰度，但是光学系统有畸变，却直接影响成象的几何位置精度。在视场比较小的光学系统中畸变不显著，但对大视场光学系统就必须采取措施来消除畸变带来的影响。

1 光学系统的畸变

轴外点成象，无论是宽光束还是细光束都有象差存在，即使只有主光线通过光学系统，由于球差的影响，它仍不能和理想的近轴光相一致。因此，主光线和高斯象面交点的高度不等于理想象高。这种差别就是系统的畸变1。随着视场改变，畸变值也改变。

光学系统产生畸变的原因是在一对物、象共轭平面上，垂直放大率β随视场角大小而改变，不再保持常量，使象相对于物失去了相似性。

畸变在数值上通常以理想象高h′和主光线与理想象面相交的实际象高H之差δD′表示，即

δD′=H-h'=（f'-f'0）tanω  (1)

式中f'和f′0分别为不同视场焦距和中心视 场焦距。

在光学设计中常用上述象高差δD′相对于理想象高h′的百分比q′ ,称相对畸变

q′=h'-1( H- h′ )×100%= [(f′- f′0)/f'0] ×100%  (2)

相对畸变值q′表示了光学系统不同视场焦距 的不同。

2 畸变的测量

采用精密测角法。测量时将标定过的网格板刻划面精确地安置在镜头焦面上，并且使其刻划中