镜面微振动时点扩散函数的仿真分析.pdf

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1、第43卷第l期电子科技大学学报V_01．43NO．12014年1月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaJan．2O14镜面微振动时点扩散函数的仿真分析薛博，2，一，陈小梅，一，毛冰晶，一，倪国强，2(1．北京理工大学光电学院北京海淀区lO008h2．北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室北京海淀区1000813．中国空间技术研究院北京海淀区100094)【摘要】提出了一种高精度求解光学系统中镜面振动在曝光时间内形

2、成的点扩散函数(PsF)的数值计算方法。传统方法计算镜面振动造成像点位移情况，并仅由该值评估镜面振动时系统调制传递函数(MTF)T降情况。该方法忽略了光学系统镜面位置发生改变时其光学系统自身MTF也会同时变化的特性，将导致误差产生。该误差在光学元件振幅较小时并不显著，但随着振幅的加大，该误差会变得不可忽略。该方法通过细分成像过程来计算每一个时刻的点扩散函数，并将这些点扩散函数进行积分来消除该误差。该方法适用于计算任意角度入射的空间光线在经过一个不稳定的光学系统后形成的点扩散函数。关键词调制传递函数：

3、镜面微振动；点扩散函数；光线追迹中图分类号V447．3文献标志码Adoi：10．3969／j．issn．1001·0548．2014．O1．026PointSpreadFunctionSimulationandAnalysiswhen0pticalSystemsEncounterMicro—VibrationXUEBo．2，3，CHENXiao．mei，MAOBing-jing，andNIGuo—qiang’(1．SchoolofOptoelectronics，BeijingInstituteofT

4、echnologyHaidianBeijing100081；2．KeyLaboratoryofPhotoelectronicIma#ngTechnologyandSystemofMinistryofEducationofChina,BeijingInstituteofTechnologyHaidianBeijing100081；3．ChinaAcademyofSpaceTechnologyHaidianBeijing100094)AbstractThispaperproposedaprecisenu

5、mericalmethodtocalculatethepointspreadfunctionfPSF)whenopticalsystemsencountermicro．vibrationwithinacertainamountofexposuretime．Conventionalmethodsevaluatethemodulationtransferfunction(MTF)degradationbyusingtheimagepointdisplacementcausedbymicro-vibrat

6、ion．TheyignorethechangeofM[TFwhilethevibrationishappening，whichmaycauseerrorsiftheamplitudeofthevibrationiSlarge．TheproposedmethodeliminatesthiserrorbyintegratingPSFsateachmomentduringthevibration．ThismethodiswellsuitedforcomputingthePSFofthespatiallig

7、htpropagatingthroughanunstableopticalsystem．KeywordsM【TF：opticalsurfacemicro．vibration；PSF；ray打ace随着对地观测卫星的分辨率越来越高，其光学中的高精度实时运动成像基础研究项，该领域系统对振动越发敏感。目前国际上高分辨率对地观的研究已经引起了广泛的重视。文献【6-7]提出，星测卫星地面分辨率多为0．3～0．5m，如KH．11(o-3m，上器件微振动的频带很宽，现有的隔振器件并不能2001年)、Helias-

8、2A(0．5m，2004年)；2005年美国发完全消除星上机械装置传递到光学系统的振动。光射的KH．12卫星分辨率高达0．1m。高分辨率对整星学系统本身非常敏感，镜面参数微小的变化，都有光学系统的稳定性提出了很高的要求。1992年，美可能导致像空间发生巨大改变。因此，研究光学系国已开始部署高分辨率对地观测卫星，同时有文献统内镜间振动对光学系统成像质量的影响有着非常研究卫星姿态稳定度对成像质量的影响，特别是对重要的意义。微振动导致成像模糊的机理进行了较为深入的研1基于矢