CN104834079A - 长焦距大口径大f数望远成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长焦距大口径大F数望远成像系统，长焦距大口径大F数望远成像系统包括主反射镜、次反射镜、用于编码的相位掩膜板、校正透镜组A、校正透镜组B、面阵CMOS图像传感器以及解码处理单元；次反射镜设置在经主反射镜反射后所形成的反射光所在光路上；次反射镜、相位掩膜板、校正透镜组A、校正透镜组B以及面阵CMOS图像传感器依次设置在同一光路上；解码处理单元与面阵CMOS图像传感器相连；本发明提供了一种长焦距大口径大F数望远成像系统，将波前编码技术引入到长焦距大口径大F数望远镜成像系统的设计当中，利用编码技术人为地产生可控的MTF的降低，从而使后续MTFC技术的效果更加稳定可靠。

Description

长焦距大口径大F数望远成像系统

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种成像系统，尤其涉及一种长焦距大口径大F数望远成像系统。

背景技术

用于天文观测的地基大型望远镜及用于对地观测的空间相机等多采用长焦距、大口径作为远距离实现高分辨率成像的基本要求，而空间分辨率的提升则是研究人员不懈追求的目标。

为了提升系统的空间分辨率，有两种方式可供选择：其一是在增加系统焦距的同时保持相对孔径不变，其二是增加系统的F数。对于前者而言，当系统焦距增加时，保持相对孔径不变必然引起口径的增加，这将直接导致研制难度和成本的提升以及风险的增加；对于后者而言，F数的增加有两种实现途径：其一是单纯增大焦距而保持口径不变，其二是同时增大焦距(增大得多)和口径(增加的少)。无论是哪种途径，F数的增加允许以适中的口径实现较高的分辨率，在利于轻小型化的同时，也能够在一定程度上缓解欠采样所带来的频谱混叠，所以受到了广泛的关注。表1给出了国内外典型望远成像系统的F数。可以看到，按照国际上主流的λF/p≈1的设计理念，在系统中心波长587.5nm以及主流探测器像元大小8um～13um的条件下，F数大于13.61的系统通常符合大F数系统的定义。

然而，F数的增加会带来一个难以回避的问题，即系统调制传递函数MTF(Modulation Transfer Function)中低频处幅值的显著降低，而MTF幅值的降低则会引起图像对比度的下降，从而劣化图像品质，不利于目标识别和判读。针对大F数系统MTF幅值降低引起图像品质退化的问题，国外提出了MTFC(MTFCompensation)技术。MTFC是一种以实测MTF为基础的通过补偿MTF的降低以提升图像品质的技术，本质上属于图像复原领域，而且具体来说，应该属于非盲卷积复原，因为用于复原滤波的卷积核通常是通过实测获得的。目前，国外许多空间分辨率1m以下的空间相机都对回传图像使用了MTFC技术，如IKONOS-3，OrbitView-3，Geoeye-1以及Pleiades等。这就为大F数系统图像品质提升提供了手段。

表1国外典型望远镜成像系统的F数及像元大小指标

系统名称	F数	像元大小
			IKONOS-2	14.3	12um
QuickBird-2	14.6	12um
			GeoEye-1	12.13	8um
Pleiades	19.8	13um
			Model 1000	17.84	12um
WorldView-1	14.6	8um
			WorldView-2	12.2	8um
中国	10	10um
			中国	12	10um

MTFC技术得以成功实施的基础是系统在实际工况下的MTF测量。然而，无论是地基还是天基大型光学系统，部件组装过程中过紧的公差、运行环境对光机部件间间隔的影响以及长时间运行时材料属性的变化，都会导致系统波前畸变，不但会引起MTF的退化，同时也会导致MTF的变化。换句话说，如果将在t0时刻所获得的MTF用于t0+Δt时刻的退化图像MTF补偿时，就会因为两个时刻所对应的MTF存在差异而导致复原品质的降低。事实上，在上述引起MTF退化及变化的波前畸变因素中，焦面漂移的影响最大。目前，一般采用调焦机构来使焦平面达到最佳的位置，但是这一方法需要以图像清晰度作为反馈，或以人工，或以自动的方式对焦面的位置做出调节，不但对调焦策略及调整精度有严格的要求，而且在时效性上存在问题，比如在应对快速变化的天文现象或目标成像时，容易丢失偶然出现的重要信息。

综上，围绕长焦距大口径大F数望远镜成像系统的设计就提出了一个问题：既然F数的增大所带来的MTF的降低不得不由复原滤波予以补偿，那么是否有方法可以用来抑制系统MTF对包含离焦在内的综合波前畸变的敏感性，使系统可以不依赖调焦，同时不额外引入昂贵的波前传感组件，就能够长期并且稳定地获得接近衍射受限的成像品质？答案是肯定的。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种长焦距大口径大F数望远成像系统，将波前编码技术引入到长焦距大口径大F数望远镜成像系统的设计当中，利用编码技术人为地产生可控的MTF的降低，从而使后续MTFC技术的效果更加稳定可靠。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种长焦距大口径大F数望远成像系统，其特殊之处在于：所述长焦距大口径大F数望远成像系统包括主反射镜、次反射镜、用于编码的相位掩膜板、校正透镜组A、校正透镜组B、面阵CMOS图像传感器以及解码处理单元；所述次反射镜设置在经主反射镜反射后所形成的反射光所在光路上；所述次反射镜、相位掩膜板、校正透镜组A、校正透镜组B以及面阵CMOS图像传感器依次设置在同一光路上；所述解码处理单元与面阵CMOS图像传感器相连；

所述相位掩膜板的2D相位掩膜函数形式为：

$\begin{array}{c}Q(x,y)=\mathrm{\α}({\left(\frac{x}{43.9706}\right)}^3+{\left(\frac{y}{43.9706}\right)}^3)\\ +\mathrm{\β}({\left(\frac{x}{43.9706}\right)}^2+{\left(\frac{y}{43.9706}\right)}^2)\end{array}$

其中：

α和β用于表征相位掩膜函数的相位调制强度，α约等于0.0012mm，β约等于0.00024mm；

x和y分别代表归一化的孔径坐标，取值范围均为[-43.9706，43.9706]mm。

上述长焦距大口径大F数望远成像系统的焦距是12m，通光孔径是700mm，F数是17.1，遮拦比约为4.8，工作波段是450nm～950nm。

上述主反射镜的表面为二次曲面，曲率半径为-2400mm，二次曲面系数为-1.1097；所述主反射镜表面的X方向有效半孔径以及Y方向有效半孔径均为404.5mm；所述主反射镜与次反射镜之间的间隔为-946.98mm；

所述次反射镜的表面为二次曲面，曲率半径为-618mm，二次曲面系数为-3.0968；所述次反射镜表面的X方向有效半孔径以及Y方向有效半孔径均为84.1723mm；所述次反射镜与相位掩膜板的前表面之间的间隔为567.4062mm；

所述相位掩膜板前表面的X方向通光孔径以及Y方向通光孔径均为43.9706mm；所述相位掩膜板后表面的X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为43.4890mm；所述相位掩膜板前表面与后表面之间的距离为16mm；

所述校正透镜组A包括一块平板玻璃A1和一块透镜A2；所述相位掩膜板、平板玻璃A1以及透镜A2依次设置在同一光路上；所述平板玻璃A1前表面的X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为29.9922mm；所述平板玻璃A1后表面的X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为29.5908mm；所述相位掩膜板后表面与平板玻璃A1前表面之间的间隔为369.5738mm；所述平板玻璃A1前表面与后表面之间的距离为16mm；所述透镜A2的前表面的曲率半径为593mm，所述透镜A2前表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为29.3415mm；所述透镜A2后表面的曲率半径为1270.6mm，所述透镜A2后表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为28.8116mm；所述平板玻璃A1后表面与透镜A2前表面之间的距离间隔为6.1mm；所述透镜A2前表面与后表面之间的距离为13mm；

所述校正透镜组B包括透镜B1以及透镜B2；所述校正透镜组A、透镜B1以及透镜B2依次设置在同一光路上；所述透镜B1的前表面曲率半径为-70mm，所述透镜B1的前表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为21.6892mm；所述透镜B1的后表面曲率半径为-402.8mm，所述透镜B1的后表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为23.3585mm；所述校正透镜组A中的透镜A2的后表面与透镜B1的前表面之间的距离间隔为130mm；所述透镜B1的前表面与后表面之间的间隔为13.08mm；所述透镜B2的前表面曲率半径为-131.34mm，所述透镜B2的前表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为23.9515mm；所述透镜B2的后表面曲率半径为-72.62mm，所述透镜B2的后表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为26.0688mm；所述透镜B1的后表面与透镜B2的前表面之间的距离间隔为5.74mm；所述透镜B2的前表面与后表面之间的距离间隔为15.9mm；

所述透镜B2的后表面与CMOS图像传感器之间的距离间隔为523.3208mm。

上述面阵CMOS图像传感器的像元大小是8um。

本发明的优点在于：

本发明提供了一种长焦距大口径大F数望远成像系统，将波前编码技术引入到长焦距大口径大F数望远镜成像系统的设计当中，利用编码技术人为地产生可控的MTF的降低，从而使后续MTFC技术的效果更加稳定可靠。波前编码技术借助经过特殊设计的相位掩膜板，不但能够抑制系统对离焦的敏感性，同时也可以使其对综合波像差畸变不敏感。编码后系统MTF的下降由相位掩膜板的相位调制强度控制，环境扰动及光机部件特性的改变对其影响不大。通过在F数为17.1、焦距为12m的同轴RC加校正透镜组的望远镜系统中引入用于实施波前编码的相位掩膜板，就能够实现焦面产生±0.75mm离焦的情况下通过解码复原依然清晰成像的效果，在改善成像品质的同时，不但极大地放宽了系统对焦面位置精度的要求，同时也由于消除了对调焦机构的依赖，因而也利于对快速变化目标成像。本发明在限定合理大小通光孔径的前提下，通过加大系统焦距获得了大F数的设计结果。同时，为了提升因大F数引起的系统调制传递函数的降低以及波前畸变动态特性导致的MTF的退化及变化，引入波前编码技术并对捕获的编码图像进行滤波处理，不但可以改善大F数望远成像系统的品质，极大地放宽焦平面的安装位置精度，同时也由于具备免调焦的能力使系统在应对快速变化的现象及目标成像时游刃有余。

附图说明

图1是本发明所提供的长焦距大口径大F数望远镜成像系统的光路示意图；

图2是在未引入波前编码相位掩膜板时的F数为17.1的望远镜成像系统当焦平面位置从-0.75mm变化到+0.75mm时MTF的变化情况；

图3是在引入波前编码相位掩膜板后的F数为17.1的望远镜成像系统当焦平面位置从-0.75mm变化到+0.75mm时MTF的变化情况；

图4是不同空间频率MTF随离焦量的变化而变化的趋势。

具体实施方式

本发明涉及一种长焦距大口径大F数望远镜成像系统。考虑到F数的增加必然引起系统MTF的下降，从而需要MTF补偿技术以提升成像品质，因而将波前编码技术引入到系统的设计当中，通过人为地创造可控的MTF的降低。这样以来，不但能够极大地放宽系统构建时对焦平面的精度要求，而且也能够使MTF对于波前畸变的动态变化不敏感，此外还由于调焦机构的消除，使系统能够对快速变化的现象或者目标及时响应而清晰成像。

本发明提出的长焦距大口径大F数望远镜成像系统的指标特征及结构特种如下：

一种长焦距大口径大F数望远镜成像系统，系统焦距达到了12m；系统通光孔径700mm；系统F数达到了17.1；系统遮拦比约为4.8；系统工作波段为450nm～950nm；观测距离500km时的成像范围约2km；观测距离500km时的空间分辨率约0.33m；允许焦面产生±0.75mm的超大离焦；图像传感器像元大小8um；

长焦距大口径大F数望远成像系统采用经典的同轴RC结构(Ritchey-Chretien-Cassegrain)作为系统的主体形式，主要包括主反射镜、次反射镜、编码用相位掩膜板、校正透镜组A、校正透镜组B、面阵CMOS图像传感器以及解码处理单元共7个部件，各单元依次设置在同一个同轴光路上。

其中：

主反射镜的表面为二次曲面，曲率半径为-2400mm，二次曲面系数为-1.1097；主反射镜表面的X方向有效半孔径以及Y方向有效半孔径均为404.5mm；主反射镜与次反射镜之间的间隔为-946.98mm；

次反射镜的表面为二次曲面，曲率半径为-618mm，二次曲面系数为-3.0968；次反射镜表面的X方向有效半孔径以及Y方向有效半孔径均为84.1723mm；次反射镜与相位掩膜板的前表面之间的间隔为567.4062mm；

相位掩膜板位于系统的孔径光阑位置，其前表面的X方向通光孔径及Y方向通光孔径均为43.9706mm；相位掩膜板后表面的X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为43.4890mm；相位掩膜板前表面与后表面之间的距离，即相位掩膜板的厚度为16mm；

校正透镜组A由一块平板玻璃A1和一块透镜A2组成。其中，平板玻璃A1前表面的X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为29.9922mm；平板玻璃A1后表面的X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为29.5908mm；相位掩膜板的后表面和平板玻璃A1前表面之间的间隔为369.5738mm；平板玻璃A1前表面与后表面之间的距离，即平板玻璃的厚度为16mm；透镜A2的前表面的曲率半径为593mm，透镜A2前表面X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为29.3415mm；透镜A2的后表面的曲率半径为1270.6mm，透镜A2后表面X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为28.8116mm；平板玻璃A1后表面与透镜A2前表面之间的距离间隔为6.1mm；透镜A2前表面与其后表面之间的距离，即透镜的中心厚度为13mm；

校正透镜组B由两块透镜B1和B2组成。其中，透镜B1的前表面曲率半径为-70mm，透镜B1的前表面X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为21.6892mm；透镜B1的后表面曲率半径为-402.8mm，透镜B1的后表面X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为23.3585mm；校正镜组A中的透镜A2的后表面与透镜B1的前表面之间的距离间隔为130mm；透镜B1的前表面与后表面之间的间隔，即透镜B1的中心厚度为13.08mm；透镜B2的前表面曲率半径为-131.34mm，透镜B2的前表面X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为23.9515mm；透镜B2的后表面曲率半径为-72.62mm，透镜B2的后表面X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为26.0688mm；透镜B1的后表面与透镜B2的前表面之间的距离间隔为5.74mm；透镜B2的前表面与其后表面之间的距离间隔，即透镜B2的中心厚度为15.9mm；

透镜B2的后表面与CMOS图像传感器之间的距离间隔为523.3208mm；

相位掩膜板的2D相位掩膜函数形式为：

$\begin{array}{c}Q(x,y)=\mathrm{\α}({\left(\frac{x}{43.9706}\right)}^3+{\left(\frac{y}{43.9706}\right)}^3)\\ +\mathrm{\β}({\left(\frac{x}{43.9706}\right)}^2+{\left(\frac{y}{43.9706}\right)}^2)\end{array}$

其中：

α和β用于表征相位掩膜函数的相位调制强度，这里α约等于0.0012mm，β约等于0.00024mm。

x和y分别代表归一化的孔径坐标，取值范围均为[-43.9706，43.9706]mm。

参考图1(长焦距大口径大F数编码望远镜成像系统形式)，在本发明所提出的系统中，由成像目标所发出的光线依次通过主反射镜1，次反射镜2，相位掩膜板3，校正透镜组A4和校正透镜组B5之后在面阵图像传感器6上形成经过编码的中间模糊图像，之后由解码器7对其解码进而获得允许焦面存在较大偏差时的大焦深清晰图像。

本发明所提出的长焦距大口径大F数望远镜成像系统采用经典的同轴Ritchey-Chretien-Cassegrain加校正透镜组的光学系统结构形式。该结构简单成熟且稳定可靠，所以在大型地基望远镜及空间光学相机中得到了广泛的应用。通常，该系统的孔径光阑与主反射镜重合，以便获得最大的通光量。然而，要通过波前编码技术引入可控的系统MTF的降低，就必须对光阑的位置进行重新设计。这是因为，用于实施波前编码的相位掩膜板是非旋转对称的非球面元件，而且必须放置在孔径光阑或与其共轭的位置上；如果系统的孔径光阑位于主反射镜附近，那么就意味着相位板的口径将达到主反射镜口径的量级，以目前的非球面加工技术水平而言，口径接近1m的透射式非旋转对称相位元件的研制难度很大，而且这样做也不利于系统的轻小型化。因此，在本发明中，通过优化，将系统的孔径光阑移动到了次反射镜与校正透镜组A之间，从而大大降低了所需相位掩膜板的口径。此时，相位掩膜板的口径只需要75mm就能够满足要求，这对于5轴自由曲面金刚石车削加工技术而言是比较轻松的。

经过优化设计之后，本发明所提出的望远成像系统的焦距达到了12m，入瞳直径700mm，因此F数约为17.1，符合大F数系统的定义。在传感器像元大小8um的应用条件下，能够对500km以外的约2km宽的目标场景实现约0.33m的空间分辨效果。为了平衡像差的需要，主反射镜与次反射镜均采用球面叠加二次曲面的形式，其中主反射镜与次反射镜所具有的二次曲面系数分别为-1.1079和-3.0968。由于目前针对口径1m以下旋转对称非球面的加工工艺已较为成熟，所以系统中尺寸最大的部件——口径达到808mm的主反射镜的研制难度适中。由表1可知，在目前国内外在研或者已经投入应用的长焦距大口径望远镜成像系统中，F数超过17的并不多，因此本发明提出的设计丰富了大F数系统设计研究。

由图2(给出了不引入波前编码技术的F数为17.1的望远镜成像系统当焦平面位置从-0.75mm变化到+0.75mm时MTF的变化情况。其中，横坐标表示以每毫米线对数表征的空间频率，纵坐标则代表归一化后的MTF。)可知，F数的增大会使MTF在中低频段产生比较明显的下降，这就将直接导致所获取图像对比度的降低，因此应该采用MTF补偿技术予以恢复。然而设计表明：该系统允许焦平面偏离理想位置的容差较小。由图2可知，当焦平面距离理想位置的偏差范围为±0.75mm时(正号代表焦平面位于理想位置之后；负号代表焦平面位于理想位置之前)，系统MTF逐渐地偏离衍射受限状态，而且不同视场不同波长的MTF曲线在中高频处逐渐分离。这就意味着，如果焦平面偏离理想位置的尺度是未知的，那么就很难用准确的MTF来对当前的图像进行MTF补偿复原。如果滤波所使用的MTF与产生当前退化图像的MTF之间不匹配，那么就会在复原过程中引入大量的寄生波纹，从而劣化复原图像的品质。同时，由于离焦导致不同视场不同波长所对应的MTF曲线之间不一致，所以使用一个MTF也难以对所有波长和视场获得同等的复原效果。

因此，本发明将波前编码技术引入到大F数望远镜成像系统的设计中。既然F数的增大所带来的MTF的下降是必然的，那么完全可以人为地对其进行控制，而波前编码技术就为此提供了技术途径。由图2可知，离焦对系统MTF的影响是比较明显的，而波前编码技术恰恰就可以用来抑制系统对离焦的敏感性。通过在系统的孔径光阑上添加一块经特殊设计的相位掩膜板(αx³+βx²)，就可以使系统的离焦MTF具有良好的一致性。如图3(给出了引入波前编码技术后的F数为17.1的望远镜成像系统当焦平面位置从-0.75mm变化到+0.75mm时MTF的变化情况。其中，横坐标表示以每毫米线对数表征的空间频率，纵坐标则代表归一化后的MTF。)所示，当α与β分别为0.0012mm和0.00024mm时，当焦平面偏离理想位置±0.75mm时，系统各个波长各个视场的MTF曲线都具有较好的一致性。图4进一步给出了在引入波前编码技术前后系统MTF在特定空间频率(12lp/mm，24lp/mm，36lp/mm，48lp/mm，60lp/mm)处的幅值随离焦量的变化而改变的情况。参见图4(给出了5个典型空间频率(12lp/mm，24lp/mm，36lp/mm，48lp/mm，60lp/mm)处MTF随离焦量的变化而变化的趋势，其中离焦量从-1.25mm变化到1.25mm；左边代表未引入波前编码技术时的情况；右边则代表引入波前编码技术后的情况)，可以看到，当离焦量从-1.25mm变化到1.25mm时，普通未引入波前编码的系统(图4左边)所对应的曲线存在明显的高点和低点，意味着每一个空间频率处的MTF的幅值都随离焦量的变化而发生显著的改变。然而，在应用了波前编码技术以后，图4右边所对应的曲线都变得较为平坦，意味着每一个空间频率处的MTF的幅值不随离焦量的变化而发生显著的改变。在这种情况下，利用解码处理单元7就能够获得大焦深的清晰图像。

由于波前编码技术不但能够抑制离焦的影响，而且也能够做到使系统对与离焦有关的各种因素以及综合波像差不敏感，所以当工况或运行环境的改变引起波前畸变时，系统的MTF依然能够较好地得到维持。换句话说，不引入波前编码技术时，无论是波前畸变还是焦平面漂移，MTF均会出现较大尺度的变化，此时如果不能够准确地对其进行测量，那么复原效果将难以保证。然而，引入波前编码技术以后，系统MTF对于离焦或综合波前畸变的影响都具有较强的抵御能力，可以忽略的小尺度MTF幅值的扰动将不足以对复原图像品质带来显著影响。与此同时，较大的焦平面位置公差以及对综合波像差的不敏感不但非常利于大型系统的安装调试，而且能够对远近不同的目标在免于调焦的情况下实现基于后处理的同时清晰成像。调焦机构的消除将极大地提高系统对于快速变化的现象或目标的捕获能力，从而大大地增强了观测的响应速度。

Claims (4)

1.一种长焦距大口径大F数望远成像系统，其特征在于：所述长焦距大口径大F数望远成像系统包括主反射镜、次反射镜、用于编码的相位掩膜板、校正透镜组A、校正透镜组B、面阵CMOS图像传感器以及解码处理单元；所述次反射镜设置在经主反射镜反射后所形成的反射光所在光路上；所述次反射镜、相位掩膜板、校正透镜组A、校正透镜组B以及面阵CMOS图像传感器依次设置在同一光路上；所述解码处理单元与面阵CMOS图像传感器相连；

所述相位掩膜板的2D相位掩膜函数形式为：

$\begin{array}{c}Q(x,y)=\mathrm{\α}({\left(\frac{x}{43.9706}\right)}^3+{\left(\frac{y}{43.9706}\right)}^3)\\ +\mathrm{\β}({\left(\frac{x}{43.9706}\right)}^2+{\left(\frac{y}{43.9706}\right)}^2)\end{array}$

其中：

α和β用于表征相位掩膜函数的相位调制强度，α约等于0.0012mm，β约等于0.00024mm；

x和y分别代表归一化的孔径坐标，取值范围均为[-43.9706，43.9706]mm。

2.根据权利要求1所述的长焦距大口径大F数望远成像系统，其特征在于：所述长焦距大口径大F数望远成像系统的焦距是12m，通光孔径是700mm，F数是17.1，遮拦比约为4.8，工作波段是450nm～950nm。

3.根据权利要求2所述的长焦距大口径大F数望远成像系统，其特征在于：所述主反射镜的表面为二次曲面，曲率半径为-2400mm，二次曲面系数为-1.1097；所述主反射镜表面的X方向有效半孔径以及Y方向有效半孔径均为404.5mm；所述主反射镜与次反射镜之间的间隔为-946.98mm；

所述次反射镜的表面为二次曲面，曲率半径为-618mm，二次曲面系数为-3.0968；所述次反射镜表面的X方向有效半孔径以及Y方向有效半孔径均为84.1723mm；所述次反射镜与相位掩膜板的前表面之间的间隔为567.4062mm；

所述相位掩膜板前表面的X方向通光孔径以及Y方向通光孔径均为43.9706mm；所述相位掩膜板后表面的X方向通光半孔径及Y方向通光半孔径均为43.4890mm；所述相位掩膜板前表面与后表面之间的距离为16mm；

所述校正透镜组A包括一块平板玻璃A1和一块透镜A2；所述相位掩膜板、平板玻璃A1以及透镜A2依次设置在同一光路上；所述平板玻璃A1前表面的X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为29.9922mm；所述平板玻璃A1后表面的X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为29.5908mm；所述相位掩膜板后表面与平板玻璃A1前表面之间的间隔为369.5738mm；所述平板玻璃A1前表面与后表面之间的距离为16mm；所述透镜A2的前表面的曲率半径为593mm，所述透镜A2前表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为29.3415mm；所述透镜A2后表面的曲率半径为1270.6mm，所述透镜A2后表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为28.8116mm；所述平板玻璃A1后表面与透镜A2前表面之间的距离间隔为6.1mm；所述透镜A2前表面与后表面之间的距离为13mm；

所述校正透镜组B包括透镜B1以及透镜B2；所述校正透镜组A、透镜B1以及透镜B2依次设置在同一光路上；所述透镜B1的前表面曲率半径为-70mm，所述透镜B1的前表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为21.6892mm；所述透镜B1的后表面曲率半径为-402.8mm，所述透镜B1的后表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为23.3585mm；所述校正透镜组A中的透镜A2的后表面与透镜B1的前表面之间的距离间隔为130mm；所述透镜B1的前表面与后表面之间的间隔为13.08mm；所述透镜B2的前表面曲率半径为-131.34mm，所述透镜B2的前表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为23.9515mm；所述透镜B2的后表面曲率半径为-72.62mm，所述透镜B2的后表面X方向通光半孔径以及Y方向通光半孔径均为26.0688mm；所述透镜B1的后表面与透镜B2的前表面之间的距离间隔为5.74mm；所述透镜B2的前表面与后表面之间的距离间隔为15.9mm；

所述透镜B2的后表面与CMOS图像传感器之间的距离间隔为523.3208mm。

4.根据权利要求3所述的长焦距大口径大F数望远成像系统，其特征在于：所述面阵CMOS图像传感器的像元大小是8um。