热波成像频域分析

从频域角度运用相干传递函数阐明了热波成像系统的成像特征，用热波成像方法测量了样品内部结构缺陷的低频信息．研究表明缩小泵浦光斑在一定程度上有利于提高空间分辨率．系统的通频带随着缺陷趋近于表层而增大，从而解释了热波成像对亚表面结构极为敏感．     

赋形像元探测器在超分辨重建中的应用

大多数光电成像系统的空间分辨率都与探测器的元数密切相关,增加探测器的元数是提高成像系统空间分辨率的核心问题之一.在不增加探测器元数的前提下,提高空间分辨率的技术途径之一就是超分辨重建技术,它通过增加探测器采样频率来提高探测器的空间分辨率.考虑到探测器的空间分辨率并不完全取决于采样作用,且受像元孔径效应的影响,提出了一种赋形像元探测器.基于巴比涅原理中的互补屏原则,将原有的红外探测器中的每个正矩形像元去掉1/4,用剩余部分来等效获取去掉部分的高截止频率;同时利用两列赋形像元探测器进行亚像元推扫,结合像元细分算法,实现超分辨重建.通过同时提高系统采样频率和探测器的截止频率来实现红外系统最终的高分辨率重建成像.     

基于MTF的光电成像系统数字仿真技术研究

本文依照光电成像系统在时间域和频率域的不同特点,在对光学信息传递链路进行分析之后,采取了一种以调制传递函数为基础的光电成像系统的数字模型,经过对光电成像系统中不同单元的MTF的分析,结果计算得出成像系统总的MTF,结合具体的仿真实验,验证了这种方法的合理性,可以为光电成像系统的研究设计提供理论基础.     

基于调制传递函数的激光反射层析成像质量评价方法

激光反射层析成像技术作为实现空间目标远距离、高精度探测的有效途径之一，其成像质量的优劣对目标的探测精度有着很大的影响。将调制传递函数引入到激光反射层析成像质量评价中，通过求解激光反射层析成像系统的调制传递函数，得到变量为距离分辨率的调制传递函数曲线，在无需先验图像的情况下实现了对激光反射层析成像质量的定量评价，并搭建实验系统进行了验证。实验结果表明，基于调制传递函数曲线得到的距离分辨率与实验系统距离分辨率的理论计算值基本一致，该评价方法能够准确直观地描述激光反射层析成像质量。     

基于MTF的光电成像系统建模仿真

根据光电成像系统时域和频域特点,在分析调制传递函数的基本理论之后,提出了建立基于MTF的光电成像系统模型,通过分析光电成像系统中的各个环节的传递函数,最终计算得到了系统总的MTF,结合具体的仿真实验,验证了该方法的合理性,可以为光电成像系统设计提供理论依据。     

面阵CCD成像系统分辨率靶板图像的MTF分析

分析了光电成像系统不同的调制传递函数测试方法,阐述了用分辨率靶板图像进行光电成像系统MTF测试分析的原理,基于此方法进行了面阵CCD成像系统的实验室MTF测试研究.通过与斜缝法测试MTF的实验数据比对验证了此方法的可行性,讨论了此方法的应用范围.     

热光关联成像的均方收敛无偏估计方法

关联成像实验和理论证明了光可以用特殊的方式传递信息。文中采用半经典理论,按照赝热光场、光电探测和关联计算的成像过程,系统分析了关联成像的理论基础,并给出了系统的视场、空间分辨率和对比度。在此基础上,对传统关联成像的线性计算方法进行了改进,使之为物体透射函数的均方收敛无偏估计。相应的计算鬼成像仿真实验表明:在相同测量次数下,尤其是低于奈奎斯特采样频率时,该方法显著提高了鬼像的峰值性噪比并有效抑制了背景噪声。     

载体运动对光电成像系统性能的影响分析

首先根据光电成像系统与目标的几何关系,分析了积分时间内载体运动在焦平面上产生的像移;然后从调制传递函数的角度分析了运动对成像系统性能的影响,最后分析了运动对光电成像系统分辨率的影响.结果表明:载体的角运动会严重影响光电成像系统性能,必须将积分时间内载体的角运动控制在探测器瞬时视场内.     

光电成像系统的分辨率鉴定与测量技术

论述了光电成像系统中广泛使用的分辨率指标及分类,对空间分辨率模拟度量法的原理和测量方法进行了论述和分析。通过研究指出用空间分辨率指标来描述成像系统的质量,具有较好的直观性和归一性。由于单一的空间分辨率测量指标还不可能给出总的图像系统的性能,仅仅基于分辨率指标的图像评估不可能同时保证系统灵敏度设计的技术要求。因此,结合模拟度量法研究光电成像系统的分辨率测量法,给出成像分辨率测量准则。     

提高激光主动成像系统性能的匹配设计

光学系统及探测器的极限分辨率是影响激光主动成像系统分辨能力的主要因素,系统调制传递函数(MTF)是表征系统性能的重要指标。为了提高激光主动成像系统成像分辨率和MTF,分析了接收光学系统和探测器尺寸间的相互匹配关系,给出了光学系统参数的设计步骤,并对匹配条件和设计方法进行了实验验证。     

用于高光谱成像仪的大视场离轴三反系统设计

大视场、高分辨力星载高光谱成像仪已成为空间遥感的迫切需求,要求其望远系统在宽视场内具有高空间分辨力。在共轴三反系统的几何光学成像理论基础上,研究了用于高光谱成像仪的大视场离轴三反消像散(TMA)望远系统的设计问题,编制了初始结构计算程序,采用视场离轴方式,设计了一个波段范围0.4～2.5μm、焦距360 mm、相对孔径1:4、线视场11.42°的离轴三反望远系统,其主镜为6次非球面,次镜和三镜为二次曲面,考虑到市售探测器的限制,提出了视场分离的分光方法,在离轴三反系统的焦平面附近加一个刀口反射镜实现视场分离。在奈奎斯特空间频率28 lp/mm处,调制传递函数大于0.75,成像质量接近衍射极限。     

A method for improving the spatial resolution of frontside-illuminated CCD's

A method is proposed for improving the spatial resolution of frontside-illuminated silicon CCD imagers. The technique involves building the device on an epitaxial layer deposited on a more highly doped substrate of the same conductivity type, creating a high-low junction. A simple theoretical model for the carrier diffusion limited modulation transfer function (MTF) is developed for this structure. Calculations of the MTF using this model are compared to similar calculations for other configurations, e.g., a thinned, backside-illuminated device and a frontside-illuminated imager built on a uniformly doped substrate. The calculations show that the new structure has MTF performance comparable to or better than the backside-illuminated device and has, for λ = 1.06 µm and Nyquist spatial frequency, an MTF which is nearly an order of magnitude higher than that for the nonepitaxial frontside-illuminated device. At the same time, the quantum efficiency of the epitaxial device is reduced by about one order of magnitude. The effects of substrate doping and epitaxial layer thickness are also explored.     

高能X光闪光照相中CCD相机的MTF

鉴于CCD相机系统在奈奎斯特频率附近出现的较严重的像元对信号的调制现象,提出了一种空间全分辨的概念,对CCD的调制传递函数(MTF)进行了分析.模拟了高能X光闪光照相环境及CCD器件性能参数对CCD的MTF的影响.得出了CCD相机极限分辨率的决定因素是CCD像元尺寸,高能X光闪光照相环境是影响CCD的MTF的重要因素的结论.在CCD像元尺寸受限的情况下,尽量减少高能X光闪光照相环境的影响成为改善CCD相机MTF的最有效途径.     

20~×长波红外连续变焦光学系统设计

针对384×288长波量子阱焦平面探测器,设计了一个变倍比为20×的长波连续变焦光学系统,其工作波长范围为8～9 m,F数为3,可实现18.5～367mm的连续变焦。该系统由机械补偿变焦物镜和二次成像系统组成,包括6片透镜和2片反射镜,具有大变倍比、高分辨率、小体积、高像质等优点,并用ZEMAX光学设计软件进行了仿真计算和像质评价,在奈奎斯特频率20 lp/mm处,系统全焦距范围内的MTF接近衍射极限。     

采用MTF定量评估CCD错位成像的成像质量

为提高CCD错位成像系统成像质量,提出用MTF方法定量评估CCD错位成像的成像质量,推导了CCD错位成像两种模式的MTF,取人眼能分辨的最低对比度0.05为阈值,分析表明,交错采样和四点采样模式的理论极限分辨率分别提高到1.4倍和1.86倍,奈奎斯特频率处MTF值分别提高了0.110 6（27%）和0.167 9（41%）。用空间频率范围（0,0.5）内MTFA评估CCD成像质量,结果表明,交错采样模式和四点采样模式成像质量均优于CCD普通模式,且四点采样模式比交错采样模式成像质量进一步提高。建立了Matlab仿真CCD错位成像的数学模型,鉴别率板仿真结果验证了应用MTF定量评估CCD错位成像系统成像质量的正确性。     

CCD相机调制传递函数的测试分析

调制传递函数(MTF)是评价CCD相机成像系统质量的重要参数,它能真实地反映相机拍摄时的空间频率与图像对比度的关系。CCD相机的MTF测试中最关键的是靶标的选择,它决定了整个系统的测量精度和操作过程的复杂程度。理想的靶标函数是正弦函数,但制作光出射度随正弦波规律变化的分辨率板是非常困难的,因此利用明暗相间、相互平行的黑白条纹分辨率板来代替正弦波分辨率板,提出了测量MTF的方法。重点对CCD相机在奈奎斯特频率处的MTF测试结果进行了分析与评价。     

高精度透射式空间光学系统装调误差分析与动态控制

高分辨率对地观测对航天遥感器的成像质量提出了严格的要求,装框应力和偏心误差是影响大口径高精度透射式光学系统装调质量的重要因素。首先,在理论上分析了透镜装框应力的影响,实验测量了不同装调应力下的透镜面形,分析了装框应力对系统光学传递函数(MTF)的影响。然后,对光学元件的装调偏心误差进行了研究,测量了一个偏心系统的波前干涉图,分析了偏心导致的光学系统像差,仿真计算了不同透镜偏心误差对像差和MTF的影响。介绍了一种在偏心误差小量超差的情况下,利用中心偏测量仪、干涉仪的测量数据对光学系统进行实时仿真,动态控制装调质量的方法,并在实验上对预估结果进行了验证。结果表明:高精度透射式光学系统装调过程中光学偏心和应力导致的面形变化是影响光学系统质量的主要因素,偏心误差的影响大于应力的影响,不同透镜偏心误差对系统质量有着较大的差异且相互补偿。仿真预估方法能够在装调公差日益苛刻的情况下动态评定各误差间的相互影响与补偿,实时评价光学系统的质量,提高装调效率。     

轻小型掩膜式光谱光学系统

掩膜式光谱仪通过分光镜,将入射场景分为空间维和光谱维两路分别采集,然后对其进行信息融合,实现光谱高动态视频信号的获取,在动态高光谱成像领域具有广泛的应用价值。为了解决掩膜式光谱仪轻小型化问题,针对光谱光学系统部分,进行镜片数量的精简化设计,采用光栅替换传统棱镜,在实现线性色散的同时使结构进一步紧凑。并针对光栅无用级次产生的杂散光问题进行分析,论证了系统设计的可行性。最终设计的系统在400~1 000 nm范围内,光谱分辨率均小于4 nm,全视场奈奎斯特频率处平均调制传递函数(MTF)均大于0.4,像面照度均匀性高于0.9,实现良好像质;同时杂散光产生的信噪比为0.06,不影响光谱信息的采集。     

离轴三反式多光谱相机的装调

离轴三反系统的装调是遥感相机研制中的一项难点.针对离轴三反式多光谱相机,利用多种仪器与计算机辅助装调软件相结合,对系统进行了装调.最终检测结果表明,相机各谱段实验室静态传函MTF＞0.24 (Nyquist频率处),满足指标要求.     

可见光全天时遥感相机光学系统设计

由于微光遥感可在夜间和晨昏时段等低照度条件下对地物进行探测,该遥感相机利用微光遥感与传统可见光遥感进行互补,实现可见光波段全天时对地观测。考虑系统长焦距（500 mm）、大视场（5°×2°）、大相对孔径（F数为3.8）、小型化、高光学效率等各方面因素,该遥感相机最终采用离轴三反结构形式,采用双探测器共光路、分视场形式实现微光、可见光探测器同时成像。对光学系统设计和成像质量进行了详细分析,传统可见光波段各视场MTF优于0.4@200 lp/mm,微光可见光波段各视场,MTF优于0.75@77 lp/mm,MTF接近衍射极限,结果表明:根据光学载荷研制发射流程,从加工、装调、一次调焦和不调焦四个过程详细分析了系统公差,给出了公差分配结果。此外,对该光学系统的可扩展性进行了分析说明。