基于多尺度成像理论, 采用混合仿生鱼眼-复眼结构, 实现了大视场兼具高分辨率的光学成像系统设计。前级物镜系统为大直径球透镜, 收集广角目标光线并成像到与球透镜同心的球面中继像面上; 次级目镜系统是关于球透镜中心球对称的小口径透镜组阵列, 对中继像进行像差校正并成像到探测器阵列上。对比了物镜采用双层同心球和单个球透镜的成像性能, 后者可获得更优的成像性能且避免了双胶合球透镜带来的公差控制及力学与热稳定性问题。整个成像系统的视场大于100°, 全视场内角分辨率优于10″, 而畸变小于5%; 系统具有大景深特点, 不需调焦即可同时对300 m到无穷远目标清晰成像, 可广泛应用于侦查监控等领域。

以同心多尺度成像模式为基础, 结合人眼视网膜凹成像思想, 提出了一种宽视场与双分辨率成像组合的新型同心多尺度成像系统, 在广域视场范围内实现了对关注的感兴趣目标区域的高分辨动态注视。介绍了同心多尺度双分辨率成像系统的工作方式; 使用一个单透镜和一个双胶合透镜为初始结构, 结合二轴微机电系统(MEMS)扫描微镜组合形成光路; 利用ZEMAX光学设计软件, 优化设计了成像波段为0.486~0.656 μm, 在单个分通道视场内(30°)可对关注的小视场区域(6°)高分辨注视跟踪的子成像系统。 对成像系统的像质以及点列图、调制传递函数(MTF)曲线、场曲、畸变曲线进行了评价。结果表明设计的子成像系统在全视场内成像均匀, 接近衍射极限, 场曲和畸变较小, 最大场曲不超过06 mm, 最大畸变小于15%, 能够满足同心多尺度双分辨率成像系统对子成像系统性能的要求。