三臂形瞳的調(diào)制傳遞函數(shù)分析 ppt課件

1、LOGO指點(diǎn)指點(diǎn)教師教師：吳吳泉英泉英n院系：數(shù)理學(xué)院n專業(yè)：運(yùn)用物理學(xué)2019級(jí)n學(xué)生：顏佳華n學(xué)號(hào)：0820192106論文的構(gòu)造和主要內(nèi)容論文的構(gòu)造和主要內(nèi)容u第一章第一章 緒論緒論u第二章第二章 稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)u第三章第三章 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)u第四章第四章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望研討背景及意義研討背景及意義第一章第一章 緒論緒論大孔徑空間光學(xué)系大孔徑空間光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)加工工藝加工工藝制造本錢制造本錢運(yùn)載和發(fā)射運(yùn)載和發(fā)射復(fù)雜光瞳光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜光瞳光學(xué)系統(tǒng)由多個(gè)小孔徑元件由多個(gè)小孔徑元件或光學(xué)系統(tǒng)按照一或光學(xué)系統(tǒng)按照一定方式進(jìn)展陳列，定方式進(jìn)展陳列

2、，構(gòu)成一個(gè)大的光學(xué)構(gòu)成一個(gè)大的光學(xué)孔徑。孔徑。分辨率分辨率=義務(wù)波長(zhǎng)與義務(wù)波長(zhǎng)與入瞳口徑之比入瞳口徑之比高分辨率國(guó)外研討現(xiàn)狀國(guó)外研討現(xiàn)狀第一章第一章 緒論緒論加那列大型望遠(yuǎn)鏡(Gran Telescopio Canarias) 該望遠(yuǎn)鏡的鏡面直徑為10.4米，是由36個(gè)定制的鏡面六角形組件構(gòu)成。國(guó)外研討現(xiàn)狀國(guó)外研討現(xiàn)狀第一章第一章 緒論緒論霍比-埃伯利望遠(yuǎn)鏡HET 由91塊鏡面六角形組件構(gòu)成，每塊鏡面直徑為1米，整體鏡面直徑可到達(dá)11米，實(shí)際可用的僅有9.2米。國(guó)內(nèi)研討現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研討現(xiàn)狀第一章第一章 緒論緒論 目前國(guó)內(nèi)最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在云南天文臺(tái)。這臺(tái)大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡高米，通光孔徑2.4米，重

3、40余噸。 雖然我國(guó)在稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)方面的義務(wù)起步晚，但是在過(guò)去的十幾年，我國(guó)在稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的研討有了實(shí)時(shí)性的進(jìn)展。主要由國(guó)家天文臺(tái)、中科院南京天文儀器研制中心、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、蘇州大學(xué)、航天科技集團(tuán)公司五院508所和北京理工大學(xué)等機(jī)構(gòu)在研討。稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的概念稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的概念第二章第二章 稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng) 稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)是指采用多個(gè)較容易制造的相互關(guān)的小口徑系統(tǒng)，按照一定的方式陳列，合成為一個(gè)大口徑光學(xué)成像系統(tǒng)。稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的分類共次鏡構(gòu)造 多望遠(yuǎn)鏡構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第二章第二章 稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)(1) 由多

4、個(gè)子孔徑陳列構(gòu)成，子口徑加工簡(jiǎn)單，制造本錢低。(2) 由于采用子孔徑陳列，與單個(gè)主鏡光學(xué)系統(tǒng)相比，質(zhì)量和體積都有較大幅度的減小，對(duì)運(yùn)載才干的要求大幅降低。(3) 單個(gè)子孔徑損壞可以單獨(dú)改換，維護(hù)方便，降低本錢。(4) 稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)在構(gòu)造設(shè)計(jì)上更自在，可發(fā)揚(yáng)空間更大。稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的缺陷(1) 通光面積比全孔徑小，其成像質(zhì)量比全孔徑光學(xué)系統(tǒng)差，需求經(jīng)過(guò)一定的圖像復(fù)原技術(shù)，才干得到所需的圖像信息。(2) 各子徑安裝時(shí)精度要求極高。稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的常見(jiàn)光瞳構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的常見(jiàn)光瞳構(gòu)造第二章第二章 稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)a環(huán)面構(gòu)造 b環(huán)形構(gòu)造 c三臂構(gòu)造 dGolay構(gòu)造 稀疏

5、孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)第二章第二章 稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng) 光學(xué)傳送函數(shù)描畫(huà)非相關(guān)成像系統(tǒng)在頻域的呼應(yīng)。 OTF由MTF和PTF組成： MTF描畫(huà)系統(tǒng)對(duì)各頻率分量對(duì)比度的傳送特性； PTF描畫(huà)系統(tǒng)對(duì)各頻率分量施加的相移。對(duì)于衍射受限非相關(guān)成像系統(tǒng)，只需思索系統(tǒng)的MTF。稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)計(jì)算步驟稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)計(jì)算步驟第二章第二章 稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)P(x,y)OTF(,)MTF自相關(guān) 模 傅里葉變換傅里葉變換模的平方A(,)PSF(x,y)稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)曲線圖稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)曲線

6、圖第二章第二章 稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)單光學(xué)系統(tǒng)的MTF曲線 復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的MTF曲線 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的光瞳構(gòu)造三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的光瞳構(gòu)造第三章第三章 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)子孔徑個(gè)數(shù)：4個(gè)Fmax=44%子孔徑個(gè)數(shù)：7個(gè)Fmax=28%子孔徑個(gè)數(shù)：10個(gè)Fmax=20%當(dāng)子孔徑數(shù)越多，所得稀疏孔徑的填充因子越小。三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)第三章第三章 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)1.稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的光瞳函數(shù)2.對(duì)光瞳函數(shù)進(jìn)展傅里葉變換得相關(guān)點(diǎn)分散函數(shù)dxdyeyyx

7、xdxdyedyxcircfyxhyfyxfxjijijijyfyxfxjiiiiii22222,21,ijijijyyxxdyxcircyxP,2,22ijyfyxfxjijiijieJ2fdrfdrJfdJ12224mijP(x,y)OTF(,)MTF自相關(guān) 模 傅里葉變換傅里葉變換模的平方A(,)PSF(x,y)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)第三章第三章 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)3.對(duì)點(diǎn)分散函數(shù)求模平方，可以得到非相關(guān)點(diǎn)分散函數(shù)4.對(duì)非相關(guān)點(diǎn)分散函數(shù)求傅里葉逆變換的模，就得到了稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)MTF。ij

8、yfyxfxjijyfyxfxjiiiiIijiijiijiijieJeJyxhyxh222,ijyfyxfxjijyfyxfxjijiijiijiijieeJ222nmyyfyxxfxjyyfyxxfxjnminminminmieemJ222三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)第三章第三章 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)設(shè) 傅里葉變換的模是直徑為d的圓形光瞳的調(diào)制傳送函數(shù)MTFd，歸一化的MTF可以表示為：是直徑為d的子孔徑的截止頻率fdrfdrJfd12224 ijjijiddfyyfxxMTFmMTFMTF,10)(1(cos22

9、121dcdcdcdMTFdcdc0fddc/4子孔徑三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)子孔徑三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)第三章第三章 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)設(shè)4子孔徑三臂構(gòu)造包圍孔徑的直徑為D，子光瞳的直徑為d，每個(gè)孔徑的坐標(biāo)可以表示為：4子孔徑三臂構(gòu)造2,0,4,43,4,43,0 ,0,44332211dDyxdDdDyxdDdDyxyx4子孔徑三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)子孔徑三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)第三章第三章 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)4子孔徑三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的歸一化MTF表達(dá)式fyyfx

10、xfyyfxxfyyfxxfyyfxxfyyfxxfyyfxxfyyfxxfyyfxxfyyfxxfyyfxxfyyfxxfyyfxxMTFMTFMTFdd343443432424424223233232141441411313313112122121,414子孔徑三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)子孔徑三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳送函數(shù)第三章第三章 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)fdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDfdDMTFMTFdd43,4343,4343,4343,430,230,2

11、32,02,04,434,434,434,43414子孔徑三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)調(diào)制傳送函數(shù)圖像子孔徑三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)調(diào)制傳送函數(shù)圖像第三章第三章 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)MTF二維圖(F=5%) MTF三維圖(F=5%)MTF二維圖(F=25%) MTF三維圖(F=25%)MTF二維圖(F=35%) MTF三維圖(F=35%)MTF二維圖(Fmax=44%) MTF三維圖(Fmax=44%)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)調(diào)制傳送函數(shù)分析三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)調(diào)制傳送函數(shù)分析第三章第三章 三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)三臂構(gòu)造的MTF按六邊形對(duì)稱分布；中央零頻處重疊4個(gè)子調(diào)制傳送函數(shù)。當(dāng)填充因子接近44.44%時(shí)，在/6的奇數(shù)倍方向上的截止頻率為0.61 在/3的整數(shù)倍方向上截止頻率為0.91當(dāng)填充因子F接近Fmax時(shí)，子調(diào)制傳送函數(shù)就出現(xiàn)重疊先景象；隨著填充因子F變小時(shí)，在 范圍內(nèi)會(huì)有零點(diǎn)出現(xiàn)。 因此在設(shè)計(jì)三臂構(gòu)造的稀疏孔徑光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該選擇適宜的填充因子，才干更有效的減少系統(tǒng)分量同時(shí)又提高圖像質(zhì)量。第四章第四章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 引見(jiàn)了稀疏孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)的根本原理和調(diào)制傳送函數(shù)知識(shí)，詳細(xì)研討了三臂構(gòu)造稀疏孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)的子孔徑構(gòu)造陳列