中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
探讨了光学系统和阵列探测器构成的光电成像系统的整体性能和优化设计问题。针对阵列探测器的不断快速更新换代, 研究了如何对光学系统进行改进以优化光电成像系统的性能。从采样成像系统的取样定理出发, 研究了光电成像系统的传递函数特性, 讨论了采样成像系统的相位平均传递函数, 分析了光电成像系统的加工与使用误差对传递函数的影响。同时, 给出了光电成像系统的信噪比计算公式。文中提出用于遥感观测的大型光电成像系统的光学系统传递函数的归一化空间频率等于0.5左右可与阵列探测器的奈奎斯特频率相匹配。结果显示, 如此设计可在满足信噪比的同时使传递函数在奈奎斯特频率处达到0.1左右, 分辨率达到奈奎斯特频率并且不产生频谱混叠效应。
光电成像系统 光学设计 像质评价 传递函数 信噪比 electro-optical imaging system optical design image quality evaluation Modulation Transfer Function(MTF) signal-to-noise ratio
1 北京跟踪与通信技术研究所，北京 100094
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
有效反射面积小，运动速度快的空间低轨卫星和小碎片的日益增多对现有地基探测跟踪技术提出了挑战。本文分析了国外现有低轨小目标光电探测技术的发展现状，结合低轨小目标的探测需求，提出了一种用于低轨微小卫星及小碎片搜索/跟踪探测的机动式车载大视场光电望远镜设计方案。介绍了该望远镜的光学系统、跟踪架及载车，描述了它的工作模式和图像处理，讨论了系统的搜索和探测能力。结果表明，该望远镜对300 km轨道高度的目标搜索能力达到13.5星等(相当于直径5 cm目标)，可以满足搜索和跟踪低轨微小卫星及小碎片探测的实际需求。
低轨 碎片 小卫星 搜索跟踪望远镜 光电望远镜 low orbit space debris small satellite searching and tracking telescope photoelectric telescope
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为设计一套基于球面的600mm口径望远镜系统, 分析了四种可能的实现形式, 即Maksutov, Houghton, Klevtsov和使用Cook补偿镜的Cassegrain形式, 并分别得到了满足指标要求的设计结果。通过分析每种形式的优缺点, 结果表明, 使用Cook补偿镜的Cassegrain形式最为适合, 并对其进行了详细的分析和设计。
球面反射镜 折反射 光学设计 spheric mirror catadioptric optical design
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
综述了美国DigitalGlobe公司的QuickBird，WorldView-1，WorldView-2卫星和GeoEye公司的IKONOS，GeoEye-1，GeoEye-2等卫星的发展概况。分析评论了这些不同发射时间和使用年代的近代高分辨地球成像商业卫星及其空间相机的主要技术指标和特点，指出了研制小型、灵巧性卫星是近代高分辨地球成像商业卫星的发展趋势，其中需要解决的核心技术主要包括卫星的精密姿态控制、小像元尺寸和高积分级数TDICCD的研制，小相对孔径光学系统的设计以及用于图像增强的数字图像处理技术等。
高分辨成像 地球成像商业卫星 空间相机 空间望远镜 光学设计 调制传递函数 综述 high resolution imaging earth imaging commercial satellite space camera space telescope optical design modulation transfer function review
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
针对目前大型平行光管成像质量监测的现状,本文提出了一种对平行光管进行实时监测的新方法,验证了这种监测方法的可行性。该方法根据光管自准检测原理,采用小平面镜对光管像质进行实时监测,计算了在一个焦深范围内小平面镜转角误差大小。实验结果证明在一个焦深范围内用精度0.02″的自准直仪,可将小平面镜转角误差控制在0.2″以内,对大型平行光管起到了进行实时监测的作用。大型平行光管在空间遥感设备中运用广泛,此检测光管像质的方法在工程上将起到积极的作用。
大型平行光管 成像质量 实时监测 小平面镜 large-scale collimator imaging quality real-time monitor small plane mirror
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
采用400 mm口径,12 mm厚的球面反射镜进行了主动光学实验。实验镜支撑结构由背部12个主动支撑点和3个固定支撑点组成。主动支撑点用压电陶瓷促动器和压力传感器组成力促动器,用于控制实验镜面形;固定支撑点用于控制实验镜的定位。实验中通过干涉仪测试镜面面形。分别测量出反射镜在单独一个促动器施加单位作用力前后的镜面面形,求出这两个面形之差得到该促动器的响应函数,由各促动器的响应函数组成刚度矩阵,然后用阻尼最小二乘法计算各支撑点的校正力。最后,通过PID算法闭环控制各促动器施加力的过程。经过3次校正,将初始状态的1.22λRMS的面形误差校正到0.12λRMS,接近了镜面加工的0.1λRMS面形精度,说明所采用的主动校正算法和过程正确可行。
望远镜 反射镜 主动光学 主动支撑 促动器 阻尼最小二乘法 telescope mirror active optics active support actuator damp least square method
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033；中国科学院研究生院，北京 100039
用口径400 mm、厚12 mm 的薄反射镜作为实验镜进行了主动光学实验。支撑系统由背部12 个主动支撑点和3 个固定支撑点组成，主动支撑点采用由压电陶瓷促动器和压力传感器组成的力促动器，用于控制实验镜面形，固定支撑点用于控制实验镜的定位。通过Shack-Harmann 波前传感器测量镜面面形并拟合出Zernike 像差，用阻尼最小二乘法计算出校正力，通过PID 算法闭环控制各促动器施加力的过程。通过主动校正，将初始支撑状态下的1.16λ (λ=632.8 nm) RMS 面形精度校正到0.07λ RMS，优于镜面抛光后的0.1λ RMS
主动光学 Shack-Harmann 波前传感器 力促动器 阻尼最小二乘法 active optics Shack-Hartmann wavefront sensor force actuator damp least square method
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
高分辨力空间相机的光学系统决定相机的外形尺寸和布局,为了相机的小型化、轻量化和结构稳定,针对某一种光学设计指标要求,分析比较多种光学系统结构是有必要的。本文针对在太阳同步轨道上用TDI CCD 推扫方式成像的高分辨力可见光相机,在设轨道高度为500 km,地面像元分辨力达到 0.5 m的情况下,用CODE V软件分析研究了6种可能的相机光学系统结构,得到了不同相对孔径和不同视场角的光学设计结果,并给出了可供参考的6种光学系统设计数据。指出在实际工程应用时,应根据不同的地面覆盖宽度的需求确定光学系统视场角,然后根据不同的视场角选定能满足这个视场角要求且尺寸最小的光学系统结构形式。
空间相机 高分辨力可见光相机 光学系统设计 光学传递函数 space camera high resolution visible camera optical system design optical transfer function 光学 精密工程
2008, 16(11): 2164
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
采用光学调制传递函数(MTF)法对相机整机系统的像质及像面位置的准确标定进行了评价,并给出了详细的结果.由实验室实测均值0.122 1得到的在轨估计值0.074 7与实测均值0.072 5相符,证明了用胶片摄影法拍摄刀口阴影,经傅里叶变换等方法处理得到MTF的方法可以用来评价空间相机的动态成像质量.该方法是用实验室实测的相机动态MTF结果来预估相机在轨动态MTF及在轨摄影分辨率的有益尝试.
空间相机 动态成像 像质评价 调制传递函数(MTF)
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130022
2 中国科学院研究生院,北京,100039
为避免光学系统传递函数(MTF)测量中手动背景校正方法的诸多弊端,提出了自动背景校正方法,这种方法能够准确去除线扩散函数中的背景,并且不受周围环境光照不稳定的影响.将这种方法应用在数字傅里叶法MTF测试中,完成了对镜头MTF的测试.试验结果表明,测试平均误差小于5%.
自动背景校正 调制传递函数 线扩散函数 衍射极限
