卡塞格林式光学系统能实现长焦距大孔径成像,主要应用于航空、航天、天文等远距离探测领域。经典卡塞格林光学系统能够实现轴上点完善成像,但离开轴上点之后轴外像差迅速增大,严重影响成像质量,限制了成像视场范围。R-C系统作为卡塞格林系统的衍生结构,其视场有所扩大,但从应用的角度来看,其视场仍较小。为了更好地满足较大视场的要求,可在两反射镜前方或后方加入校正镜或校正透镜组来校正轴外视场的像差,但这种方法使结构变得复杂,不利于系统紧凑化、轻量化。本文围绕大视场卡塞格林式光学系统计算成像技术进行了研究,结合光学系统的退化模型,提出了一种光学联合图像复原的设计方法,在只采用主次镜的情况下,扩大卡式光学系统的视场。本文首先研究了卡式光学系统和R-C光学系统的像差特性,综合考虑前端光学设计和后端复原处理的需求,提出了保留彗差和场曲的设计方法,设计出了卡式计算成像光学系统。然后利用泽尼克多项式拟合卡式计算成像光学系统各采样视场的波前像差,并根据拟合数据和像差变化规律构建随视场连续的波前像差模型,通过建立广义光瞳函数和傅里叶变换,实现全视场范围内连续点扩散函数模型的快速构建。最后将点扩散函数模型结合大视场卡式计算成像光学系统的图像,采用空间变化反卷积算法在一定程度上消除大视场时的成像模糊。为验证本研究提出方法的正确性、有效性。本文首先设计了一个F/5.5,波段0.9～1.7μm,f=470mm的卡式计算成像光学系统,并快速构建了点扩散函数模型。然后对卡式计算成像光学系统进行仿真成像,对成像结果进行计算处理。最后对最终成像结果进行评价。本方法最终成像的MTF在33lp/mm处,0.23°视场处达到0.48,与未处理图像相比提升约0.28;0.47°视场处达到0.30,与未处理图像相比提升约0.21;0.75°视场处达到0.28,与未处理图像相比提升约0.17。处理之后轴外视场的MTF明显提升,图像质量得到显著改善。结果表明该方法能够实现卡式光学系统大视场清晰成像,为卡式光学系统大视场成像提供了新的方法。