基于背景纹影的几何光学传递函数测量技术

光学传递函数是评价像质的重要指标,是光学系统设计的重要辅助参数.基于背景纹影技术获取光线通过折射率场的位移场数据,结合马吕斯定理,获取了对应的波前梯度数据.结合光学传递函数计算方法,实现对光学传递函数的获取.利用上述思路完成了对某平凸透镜光学传递函数的测量,并将其与ZEMAX计算得到的光学传递函数进行比较.对比了低频处的实验结果和理论结果,其误差不超过4.0%.分析了误差产生原因并验证了基于背景纹影技术对低通系统进行光学传递函数测量的可行性和有效性.     

用波动光学方法计算光学系统的传递函数

本文简要地叙述了采用波动光学自相关法计算光学系统的传递函数的方法,并提出一些提高传递函数计算精度和速度的方法。文中给出一种能较快地确定轴外渐晕光瞳边界的方法和精确处理离焦问题的方法,对波象差的计算进行了改进。并将应用上述方法编制的传递函数计算程序计算的结果,与文献上发表的结果进行了比较。     

子孔径合成光学成像系统像质评价研究

由于子孔径合成光学成像系统出瞳波前离散,成像特征有异于常规光学系统.对比了两种子孔径合成光学成像系统的像质评价方法,其一是直接利用干涉仪实测获得的整体出瞳波面参量,拟合成泽尼克多项式,通过快速傅里叶变换获得光学系统的调制传递函数;其二是对子出瞳波面在像面复振幅分布的衍射直接积分叠加计算系统调制传递函数.对于离散出瞳波前,拟合的泽尼克多项式不可避免有较大误差,由此计算获得的调制传递函数与实际测量值有较大区别.设计并制造了一个三子镜合成的成像光学系统,在此基础上用ZYGO GPI干涉仪验证并对比了使用两种方法对像质计算的特点.结果表明,子出瞳波面直接衍射积分叠加法的精度更高,但计算量大,且要获得更高的像质评价精度,应使用更适于表达离散不规则形状子出瞳波前的波函数.     

高精度的光学传递函数计算

直接从基尔霍夫衍射积分理论出发，在数学模型上考虑了瞳面振幅分布的不均匀性和倾斜因子，并采取一系列改进数值计算方法的措施，力求光学传递函数计算的高精度。通过对多个同类软件和多个典型镜头进行比对计算和分析的结果表明，本软件适用于为光学传递函数标准镜头准确定值，也适用于各种大相对孔径和广角光学系统的设计与计算。     

光学纤维元件的刀口效应与传递函数

本文介绍了从刀口效应曲线计算光纤元件传递函数的几种方法,描述了刀口效应和光学传递函数之间的内在联系。在此基础上,分析了这些方法在实际应用中应当注意的几个问题。     

几何光学传递函数及其计算方法

本文借助Bessel函数、数值积分和样条函数插值给出几何光学传递函数的数值计算方法,这种方法有益于保证精度和节省计算量。     

银层超透镜光学传递函数的研究

银层超透镜对基于表面等离子体激元的超分辨光刻、 成像和生物传感有着重要作用.利用银层超透镜的光学传递函数详 细研究了银板的表面等离子体激元共振和成像特性, 并利用时域有限差分法计算模拟了银层超透镜的成像过程, 得到与理论推导公式相符合的结果, 证明了光学传递函数的可靠性, 为基于表面等离子体激元的传感器件、 超分辨成像以及辅助增强干涉光刻提供了快速参数优化方法.     

点列图能量分布曲线和几何光学传递函数

本文对光学系统的点列图和能量分布曲线以及几何光学传递函数给出数值计算方法,这些方法节省很大计算量。     

图像二维运动时的光学传递函数计算

随着空间科学技术的发展,空间遥感,侦察的能力日益提高,对光学成像系统的分辨率的要求也越来越高。但是这种高分辨率成像系统的成像质量要受到机械振动的影响。可用运动光学传递函数来评价存在机械振动的光学系统的成像特性,本文探讨了计算运动光学传递函数的一种新方法－统计矩法,研究了当光学系统所成的像在二维方向上存在的运动时的运动光学传递函数的解析与数值方法。该方法可以计算任何形式的图像运动导致的成像质量的下降,而且可以很方便地应用到一维运动的情况。     

几何光学 光学镜头、光学零部件

O435．1 2005053233 快速控制反射镜系统中的传递函数辨识=Transfer func- tion identification in a fast steering mirror system[刊,中]／ 胡浩军(中科院光电所．四川,成都(610209)),马佳光…∥ 光电工程．-2005,32(7)．-1-3,10 提出一种传递函数辨识方法。该方法使用非线性最 小二乘曲线拟合法,结合控制对象的传递函数模型选取参 数初始值,针对不同的频率特性分段拟合。使用该方法可 以将复杂的控制系统频率特性转化为高精度的传递函数。 在系统的中低频段内获得幅频±1 dB和相频±1°的传递 函数辨识精度。由此设计的数字补偿器有效补偿了机械 谐振带来的影响,扩宽了控制系统的闭环带宽。传递函数 辨识方法摆脱了数字补偿器设计依赖手工调试的状况,并 可以提供复杂的数字补偿器以得到高性能的控制系统。 图7表1参2(于晓光)     

利用统计矩计算的图像运动光学传递函数

为准确评价跟踪成像平台对图像调制传递函数的影响,提供确定平台技术指标的理论依据,建立了利用图像运动函数直接计算运动光学传递函数的解析及数值计算模型,并给出了有限项的截断误差,取7阶近似时,截断误差小于10%。利用所建模型给出了低频正弦运动和高频正弦运动光学传递函数的解析式。对某跟踪成像平台的跟踪角速度误差进行了频谱分析,主要分量由多个低频正弦振动分量组成;在曝光时间的尺度上,跟踪角速度误差引起的图像运动可近似为匀速直线运动。利用统计矩法计算的调制传递函数,与利用跟踪角速度误差的均方根值计算的调制传递函数相当,200mrad-1频率下计算结果偏差小于0.01,因此,跟踪角速度误差均方根值是表征跟踪成像平台的跟踪稳定度的合理参数。     

视频光学传递函数测试中的系统参数设置

通过对针孔像的处理和分析, 获得了被测系统的光学传递函数, 分析了采样频率对测试精度的影响, 提出了用栅条板标定频率换算尺度和针孔像采样频率的方法. 对50 mm焦距平凸标准物镜的测试结果表明, 系统参数的标定和输入直接影响测试精度, 采用本文提出的标定方法准确可靠, 可以在测试组件参数未知的情况下, 获得影响空间频率换算的参数, 进而准确获得被测系统的光学传递函数.     

超音速湍流脉动流场气动光学效应分析

对高超音速飞行器在大气中飞行时所产生的湍流脉动气动光学效应进行了理论分析与计算.根据CFD计算流场时所使用的湍流模型及其控制方程,推导出流场的折射率脉动方差控制方程.用统计方法,求出该脉动流场的系综平均光学传递函数及相位均方差,从不同角度描述了湍流脉动的气动光学效应.计算结果表明,气动光学传输函数的幅度响应函数具有低通特征,使所获得的图像发生像模糊,而相位响应函数则导致红外成像相位非线性偏移.此外,在相同飞行高度下,马赫数越高,图像模糊越严重.电弧风洞实验结果验证了本文理论分析的正确性.     

光栅图像传输法测量海水光学传递函数

根据成像系统光学传递函数的相乘率,用刻有不同空间频率光栅的目标板,研究了在有水体和无水体情况下,光栅图像的传输情况。然后运用mathcad2001软件对采集到的光栅图像进行分析和计算,获得海水的光学传递函数。通过人为地改变水体长度、水中悬浮物质浓度和水体含盐量等,定性地研究了影响海水光学传递函数的因素。该测量方法在激光水下成像、水下目标探测以及对潜激光通信都将具有重要的推广应用价值。     

非共轴光学系统传递函数计算

用坐标变换计算非共轴光学系统是十分有效的。本文讨论了非共轴光学系统传递函数(OTF)的计算要点,并给出了平行光束传递函数的计算方法。计算了一个无焦系统的波动光学传递函数。     

即时/准即时u-v覆盖的光学综合孔径成像分析

介绍了即时/准即时u-v覆盖的光学综合孔径成像技术实时/准实时观测的优点,并以LBT为实例进行了成像分析.对LBT采用快速傅里叶变换、卷积与反卷积算法获得系统的点扩展函数(PSF)与光学传递函数(OTF);探讨了全局传递函数及其对成像效果的影响,说明了即时/准即时u-v覆盖成像特性;用实验仿真的方法验证了全局传递函数在满足准即时u-v覆盖成像的要求情况下能够对天体目标进行较好的图像恢复.     

超音速湍流脉动流场气动光学效应分析

对高超音速飞行器在大气中飞行时所产生的湍流脉动气动光学效应进行了理论分析与计算.根据CFD计算流场时所使用的湍流模型及其控制方程,推导出流场的折射率脉动方差控制方程.用统计方法,求出该脉动流场的系综平均光学传递函数及相位均方差,从不同角度描述了湍流脉动的气动光学效应.计算结果表明,气动光学传输函数的幅度响应函数具有低通特征,使所获得的图像发生像模糊,而相位响应函数则导致红外成像相位非线性偏移.此外,在相同飞行高度下,马赫数越高,图像模糊越严重.电弧风洞实验结果验证了本文理论分析的正确性.     

光锥的光学传递函数测试方法研究

从传像方式上给出了光锥的理论传递函数,并提出了利用星点像分析测试其MTF的方法,通过具体实验给出了MTF的测试结果.测试结果表明,合理的选取测试组件参数,可以得到光锥在较大频率范围内的光学传递函数(>100 lp/mm) .从MTF趋势上看,测试结果与理论推导呈一致性.     

矩形波板法测量光锥与CCD耦合器件的光学传递函数

本文采用直接对矩形波板成像的办法,测得系统的对比传递函数,然后再利用系统对比传递函数与系统的调制传递函数的关系,得到系统的调制传递函数.该方法克服了传统刀口扫描法的缺陷,消除了由于离散型光学元件的离散性产生的空间非平移不变性的影响,减小了测量误差,提高了精确度.     

光学低通滤波器的光学传递函数分析

光电成像系统的抽样过程会引起图像频谱在频谱空间上的多次复制,如果抽样过程不满足系统的奈奎斯特条件,相邻的频谱项就会产生混叠.光学传递函数可以反映系统中光学成像,抽样和重建等各个过程对图像信号频谱的响应.通过对使用光学低通滤波器(OLPF)光电成像系统的光学传递函数的分析,表明光学低通滤波器可以有效地限制图像的频谱宽度,使抽样满足奈奎斯特条件,达到消除频谱混叠,改善重建图像质量的目的.