1、三臂形瞳的調制傳遞函數分析三臂形瞳的調制傳遞函數分析論文的結構和主要內容第一章 緒論第二章 稀疏孔徑光學系統第三章 三臂結構稀疏孔徑光學系統第四章 總結與展望論文的結構和主要內容第一章 緒論研究背景及意義第一章 緒論大孔徑空間光學系統加工工藝制造成本運載和發射復雜光瞳光學系統由多個小孔徑元件或光學系統按照一定方式進行排列，構成一個大的光學孔徑。分辨率=工作波長與入瞳口徑之比高分辨率研究背景及意義第一章 緒論大孔徑空間光學系統加工工藝復雜國外研究現狀第一章 緒論加那列大型望遠鏡(Gran Telescopio Canarias) 該望遠鏡的鏡面直徑為10.4米，是由36個定制的鏡面六角形組件構成

2、。國外研究現狀第一章 緒論加那列大型望遠鏡(Gran Te國外研究現狀第一章 緒論霍比-埃伯利望遠鏡（HET） 由91塊鏡面六角形組件構成，每塊鏡面直徑為1米，整體鏡面直徑可達到11米，實際可用的僅有9.2米。國外研究現狀第一章 緒論霍比-埃伯利望遠鏡（HET）國內研究現狀第一章 緒論 目前國內最大的光學望遠鏡在云南天文臺。這臺大型光學天文望遠鏡高米，通光孔徑2.4米，重40余噸。 雖然我國在稀疏孔徑光學系統方面的工作起步晚，但是在過去的十幾年，我國在稀疏孔徑光學系統的研究有了實時性的進展。主要由國家天文臺、中科院南京天文儀器研制中心、哈爾濱工業大學、蘇州大學、航天科技集團公司五院508所和北

3、京理工大學等機構在研究。國內研究現狀第一章 緒論 目前國內最大的光學望稀疏孔徑光學系統的概念第二章 稀疏孔徑光學系統 稀疏孔徑光學系統是指采用多個較容易制造的互相干的小口徑系統，按照一定的方式排列，合成為一個大口徑光學成像系統。稀疏孔徑光學系統的分類共次鏡結構 多望遠鏡結構稀疏孔徑光學系統的概念第二章 稀疏孔徑光學系統 稀疏孔徑光學系統的優點第二章 稀疏孔徑光學系統(1) 由多個子孔徑排列構成，子口徑加工簡單，制造成本低。(2) 由于采用子孔徑排列，與單個主鏡光學系統相比，質量和體積都有較大幅度的減小，對運載能力的要求大幅降低。(3) 單個子孔徑損壞可以單獨更換，維護方便，降低成本。(4) 稀

4、疏孔徑光學系統在結構設計上更自由，可發揮空間更大。稀疏孔徑光學系統的缺點(1) 通光面積比全孔徑小，其成像質量比全孔徑光學系統差，需要通過一定的圖像復原技術，才能得到所需的圖像信息。(2) 各子徑安裝時精度要求極高。稀疏孔徑光學系統的優點第二章 稀疏孔徑光學系統(1) 由稀疏孔徑光學系統的常見光瞳結構第二章 稀疏孔徑光學系統（a）環面結構 （b）環形結構 （c）三臂結構 （d）Golay結構 稀疏孔徑光學系統的常見光瞳結構第二章 稀疏孔徑光學系統（稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第二章 稀疏孔徑光學系統 光學傳遞函數描述非相干成像系統在頻域的響應。 OTF由MTF和PTF組成： MTF描述系統對

5、各頻率分量對比度的傳遞特性； PTF描述系統對各頻率分量施加的相移。對于衍射受限非相干成像系統，只需考慮系統的MTF。稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第二章 稀疏孔徑光學系統 稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數計算步驟第二章 稀疏孔徑光學系統P(x,y)OTF(,)MTF自相關 模 傅里葉變換傅里葉變換模的平方A(,)PSF(x,y)稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數計算步驟第二章 稀疏孔徑光稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數曲線圖第二章 稀疏孔徑光學系統簡單光學系統的MTF曲線 復雜光學系統的MTF曲線 稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數曲線圖第二章 稀疏孔徑光學三臂結構稀疏孔徑光學系統的光瞳結構第三章 三臂

6、結構稀疏孔徑光學系統子孔徑個數：4個Fmax=44%子孔徑個數：7個Fmax=28%子孔徑個數：10個Fmax=20%當子孔徑數越多，所得稀疏孔徑的填充因子越小。三臂結構稀疏孔徑光學系統的光瞳結構第三章 三臂結構稀疏孔三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三臂結構稀疏孔徑光學系統1.稀疏孔徑光學系統的光瞳函數2.對光瞳函數進行傅里葉變換得相干點擴散函數P(x,y)OTF(,)MTF自相關 模 傅里葉變換傅里葉變換模的平方A(,)PSF(x,y)三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三臂結構稀三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三臂結構稀疏孔徑光學系統3.對點擴散函數求

7、模平方，可以得到非相干點擴散函數4.對非相干點擴散函數求傅里葉逆變換的模，就得到了稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數MTF。三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三臂結構稀三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三臂結構稀疏孔徑光學系統設 傅里葉變換的模是直徑為d的圓形光瞳的調制傳遞函數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三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三臂結構稀4子孔徑三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三臂結構稀疏孔徑光學系統設4子孔徑三臂結構包圍孔徑的直徑為D，子光瞳的直徑為d，每個孔徑的坐標可以表示為：4子孔徑三臂結構4子孔

8、徑三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三4子孔徑三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三臂結構稀疏孔徑光學系統4子孔徑三臂結構稀疏孔徑光學系統的歸一化MTF表達式4子孔徑三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三4子孔徑三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三臂結構稀疏孔徑光學系統4子孔徑三臂結構稀疏孔徑光學系統的調制傳遞函數第三章 三4子孔徑三臂結構稀疏孔徑光學系統調制傳遞函數圖像第三章 三臂結構稀疏孔徑光學系統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=

9、35%)MTF二維圖(Fmax=44%) MTF三維圖(Fmax=44%)4子孔徑三臂結構稀疏孔徑光學系統調制傳遞函數圖像第三章 三臂結構稀疏孔徑光學系統調制傳遞函數分析第三章 三臂結構稀疏孔徑光學系統三臂結構的MTF按六邊形對稱分布；中央零頻處重疊4個子調制傳遞函數。當填充因子接近44.44%時，在/6的奇數倍方向上的截止頻率為0.61 在/3的整數倍方向上截止頻率為0.91當填充因子F接近Fmax時，子調制傳遞函數就出現重疊先現象；隨著填充因子F變小時，在 范圍內會有零點出現。 因此在設計三臂結構的稀疏孔徑光學系統時，應該選擇合適的填充因子，才能更有效的減少系統重量同時又提高圖像質量。三臂結構稀疏孔徑光學系統調制傳遞函數分析第三章 三臂結構第四章 總結與展望 介紹了稀疏孔徑光學成像系統的基本原理和調制傳遞函數知識，詳細研究了三臂結構稀疏孔徑光學成像系統的子孔徑結構排列，給出三臂結構的光瞳函數，并推導出其調制傳遞函數表達式。結合調制傳遞函數表達式和三維圖像，對三臂結構進行成像特征分析。 為下一階段實驗以及實際望遠系統的深入研究