第8章遥感信息光学.ppt

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第8章遥感信息光学
由多个望远物镜组合,多个望远物镜的光束通过光束组合器后,同时到达像面。
§8-1合成孔径光学系统一、概述
对于已知孔径大小的单个圆形子孔径。假设有一束强度为单位强度的光平行入射时,该子孔径的光瞳函数可表示为
根据傅里叶变换和自相关理论,衍射受限光学系统的光瞳函数经过一次傅里叶变换可变换成振幅扩散函数,对振幅扩散函数取模值平方可得系统的点扩散函数PSF,对点扩散函数再进行一次傅里叶变换即可得光学传递函数OTF,其模值就是调制传递函数MTF。
(1)单孔径光学系统的MTF计算
§8-1合成孔径光学系统二、合成孔径光瞳与MTF的关系
l是入射平行光的波长,f是系统焦距,在合成孔径系统中,f的大小等于出瞳到像面的距离,J1是一阶贝塞尔函数,表示平面上任一点到中心的距离。
对子孔径点扩散函数PSF再进行一次傅里叶变换并取模值,得子孔径的调制传递函数
(2)多个孔径合成光学系统的MTF
合成孔径光学系统一般有多个相同的子孔径,设某合成孔径光学系统由N个子孔径按一定结构排列而成。则其光瞳函数为:
式中(xi,yi)为各子孔径的圆心。同单个子孔径的原理相同,N个子孔径的合成孔径光学系统的点扩散函数为:
式中
,表示子孔径对的相对位置。
则调制传递函数为:
稀疏孔径光学系统的MTF与单一大口径光学系统MTF的关系
大口径
光学系统
子孔径
§8-1合成孔径光学系统二、合成孔径光瞳与MTF的关系
(2)多个孔径合成光学系统的MTF
合成孔径光学系统的空间成像特性与子孔径大小d,子孔径数目n以及子孔径排列方式密切相关,一般来说有如下规律:
、相同大小的子孔径排列方式不同,其空间频率覆盖范围将不会相同,子孔径对称分布比非对称分布要好,子孔径均匀分布比非均匀分布要好。对于由复杂光瞳构成的非相干成像的光学系统而言,光瞳分布的对称性越好就将会具有更好的空间成像特性。
,子孔径的大小就成了影响成像质量的关键因素,若子孔径直径使填充因子在最小填充因子和最大填充因子之间变化,则子孔径直径越大,成像质量越好。
§8-1合成孔径光学系统三、合成孔径光瞳结构的设计方法
根据不同的孔径数目,合成孔径有不同的光瞳排布方式。目前比较典型的结构有以下几种形式:环形、三臂、golay6、环面、复合型。
(a)Ring6结构
(b)Y-7结构
(c)Golay-6结构
(d)环面结构
(e)复合结构
§8-1合成孔径光学系统三、合成孔径光瞳结构的设计方法
f=30000mm,D=3000mm
x方向视场为(-,)
y方向视场为(-,-)
工作波段为可见光
系统尺寸5000mm
§8-2大口径光学系统光学传递函数测量技术
如果对于一个加工好的大口径光学系统不进行检测,无法保证该系统的正常成像,如光学元件加工精度不够使系统成像质量不能达到预先设定的标准。哈勃望远镜的主镜在发射之后才发现主镜边缘处多磨掉了2μm。
如此微小的误差导致了它的主镜出现了非常严重的像差,以致于降低了整个系统的分辨率。另一方面,由于主镜不能从系统上拆卸下来,又导致了无法更换主镜,无法获得良好像质。
直到1993年,美国宇航局NASA花费巨资派遣宇航员上太空对其进行了两次检修,使其分辨率达到了最初的要求。
由此可见使用正确的检测方法来对大口径光学系统进行检测具有极为重要的意义。
一、概述