大孔径空间探测系统的缺陷分布分析.pdf

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1、42传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第1期大孔径空间探测系统的缺陷分布分析王忠生一,李昆,张学军(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;2.中国科学院研究生院,北京100039;3.哈尔滨工程大学理学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要:针对空间光学成像探测系统的LI径越来越大,在加工中容易产生局部缺陷的问题,分析了局部缺陷分布位置对于光学系统的影响。基于成像光学系统的调制传递函数给出了缺陷位置分布对空间频率

2、的影响的理论分析。利用Zemax和Matlab软件对一个实际缺陷的调制传递函数特性进行了仿真研究,结果表明:在光学系统中有效避免了局部缺陷对高频的不利影响,可使截止频率提高5%。关键词:空间;光学成像探测;局部缺陷;调制传递函数;截止频率中图分类号:TH743文献标识码:A文章编号:1000--9787(2012)01-0042-03Analysis0fdefectdistributioninlargeaperturespatialrem0tesensingsystemWANGZhong.sheng.LIKu

3、n。.ZHANGXue-jun(1.ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,Changchun130033,China;2.GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China;3.SchoolofScience,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China)Abstract:Thea

4、pe~ureofopticalimagingdetectingsystemislargerandlarger,SOlocaldefectsismorelikelytooccurduringtheopticalmanufacturing.Influenceofpositionoflocaldefectsdistributionontheopticalsystemisanalyzed.Modulationtransferfunction(MTF)basedonimagingopticalsystem,theeff

5、ectofthepositiondistributionofdefectsonspacial~equencyisanalyzedtheoretically.Theprope~yofMTFinfluenceofarealdefectisanalyzedbyZemaxandMatlab.Resultsindicatethattheadverseeffectofdefectsonhigh~equencyisavoided.thecutof~equencyisincreased5%.Keywords:spatial;

6、opticalimagingdetecting;localdefect;modulationtransferfunction;cutof~equency0引言制造、支撑形变等等都影响着光学系统LI径的进一步增随着小卫星、天基检测的发展,为了实现对地面目标更加f2I。随着光学系统孔径的增大在光学制造加工中更容好地观察,对空间高分辨力光学系统的要求越来越高,需要易产生局部缺陷,由于光学加工中所引起的局部缺陷没有进一步提高光学系统的地面分辨率。空间探测光学系统的对称性,不容易使用多项式展开来描述,通过调制传递函数地

7、面分辨率与其角分辨率的大小和卫星高度有关,由于卫(modulationtransferfunction,MTF)进行评价是有必要星的高度是一定的,故增大光学系统的角分辨率能够有效的。本文从理论上分析了局部缺陷分布位置对空间频地提高地面分辨率。角分辨率的极限与光学系统孔径的直率的影响,利用Zemax和Matlab软件对局部缺陷的分布进径成反比,因此,大口径光学系统才会有高的角分辨行了实验仿真验证,分析表明:合理的缺陷分布可以不降低率一。近年来,美欧等国家都致力于更大口径的空间探成像分辨率,对于我国大口径光学系统

8、的制造加工、光机支测光学系统的研究,大口径光学探测光学系统已成为探测撑等有着重要的指导意义。系统的发展趋势。目前,单个大El径天基光学系统的1光学系统的MTF特性分析代表是美国的哈勃望远镜,角分辨率为0.07”,主镜直径对面目标的观测系统,主要评价指标是MTF。一个实2.4m,总重11.5t,已接近目前美国空间运载能力的极限。际的光学探测成像系统包括多个单元,其中包含光学系统、而在我国的天基成像光学

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