光電成像系統的性能優(yōu)化

第23卷第1期光學(xué)精密工程Vol. 23 No. 12015年1月Optics and Precision EngineeringJan. 2015文章編號1004-924X(201501-0001-09光電成像系統的性能優(yōu)化韓昌元(中國科學(xué)院長(cháng)春光學(xué)精密機械與物理研究所,吉林長(cháng)春130033)摘要:探討了光學(xué)系統和陣列探測器構成的光電成像系統的整體性能和優(yōu)化設計問(wèn)題。針對陣列探測器的不斷快速更新?lián)Q代,研究了如何對光學(xué)系統進(jìn)行改進(jìn)以?xún)?yōu)化光電成像系統的性能。從采樣成像系統的取樣定理出發(fā),研究了光電成像系統的傳遞函數特性,討論了采樣成像系統的相位平均傳遞函數，分析了光電成像系統的加工與使用誤差對傳遞函數的影響。同時(shí),給出了光電成像系統的信噪比計算公式。文中提出用于遢感觀(guān)鍘的大型光電成像系統的光學(xué)系統傳遞函數的歸一-化空間頻率等于0.5左右可與陣列探圍器的奈奎斯特頻率相匹配。結果顯示,如此設計可在滿(mǎn)足信噪比的同時(shí)使傳遞函數在奈奎斯特頻率處達到0.1左右,分辨率達到奈奎斯特頻率并且不產(chǎn)生頻譜混疊效應。關(guān)鍵詞:光電成像系統;光學(xué)設計;像質(zhì)評價(jià);傳遞函敖;信噪比中圍分類(lèi)號:TH703;TP73文獻標識碼:Adoi: 10.3788/OPE. 20152301.0001Performance optimization of electro-optical imaging systemsHAN Chang-yuan(Changchun Institule of Optics, Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033 China)* Corresponding author, E-mail :hancy962 @sohu. comAstract: The whole performance of an leroroptical imaging system consisting of optical systemsand array detectors was explored and optimizing design of the system was discussed. As arraydetectors were developed and updated in a higher speed, how to improve the optical system to optimizethe whole performance of eletro optical imaging system was researched. According to the samplingtheory of the sampled electro-optical imaging system, the Modulation Transfer Function (MTF)charactrstics of the eletro-optical imaging system were studied and the MTF phase average conceptfor the sampled etrorotial imaging system was dscussed. Then, the efet of fabrication and useerrors of the eletro-optical imaging system on the MTF was analyzed and the calculation formulas ofthe signal-t-rnoise ratio of the eletroropical imaging system were given. For a remote sensingelectro-optical imaging system, it suggests that the optical system MTF normalized spatial frequencysbould be set to be 0. s for matching with the Nyquist frequency of the aray detetor. By which thesystem stisies the demand of the signal-to noise ratio, the MTF at Nyqust frequency reaches 0. I,and the resolution power is close to Nyquist frequency without the spectrum aliasing.Key words: eletro-optical imaging system; optical design; image qualit evaluation; ModulationTransfer Function(MTF); signal-to-noise ratio收稿日期:2014-10-13;修訂日期:2014-10-30.基金項目:吉林省科技發(fā)展計劃資助項目(No.20140101057JC)中國煤化工MHCNMHG.2光學(xué)精密工程第23卷使用的光譜范圍內的積分值)分布o(x,y)和像面1引言光強分布i(x,y)的關(guān)系為:i(x,y)=[o(x,y) * h(x,y) * ret(x/a, ,y/a,)]X光電成像系統性能的評價(jià)主要涉及光學(xué)系統comb(x/d;，y/d,),(1)和陣列探測器構成的光電成像系統的整體性能和式中:h(x,y)為光學(xué)系統的點(diǎn)擴散函數;a,ay表優(yōu)化設計。一般來(lái)說(shuō),光電成像鏈路包括:目標和示CCD像元在x,y方向的尺寸;d, ,d,表示CCD背景、大氣傳輸、光學(xué)系統、探測器與電子線(xiàn)路、數像元間距在x,y方向的值; *代表卷積。據壓縮與儲存、數據傳輸、數據接收與處理、圖像對式(1)進(jìn)行傅里葉變換,得到像和物空間頻重構、圖像的后處理、顯示器和人眼觀(guān)測等環(huán)譜之間的關(guān)系:節[1-2]。這些環(huán)節涵蓋了光學(xué)、材料與機械學(xué)、探I(fs,f,)=[O(f,,f,)XH(f.,f,)X .測器與電子學(xué)、無(wú)線(xiàn)電通信、光通信與網(wǎng)絡(luò )、圖像處sinc(axfx,azf,)] * comb(d_fs,d,f,), (2)理熱控和自動(dòng)控制等多個(gè)前沿科學(xué)領(lǐng)域。光電成式中:H表示光學(xué)系統的傳遞函數, sinc(arf.，像系統的指標要求可分為功能指標和性能指標。功asf,)表示CCD像元尺寸決定的CCD幾何光學(xué)能指標包括:主要任務(wù)、使用環(huán)境條件、運輸條件、尺傳遞函數。這兩項的乘積代表光學(xué)系統與CCD寸、重量功耗和壽命等;性能指標包括:分辨率、傳接收器總的光電成像系統的傳遞函數。而這個(gè)傳遞函數、信噪比、畸變、光譜特性、偏振特性、光輻射遞函數與梳狀函數comb(d.f.,d,f,)的卷積要能量特性、灰度等級、取樣的空間和時(shí)間間隔等135。作用在物譜上,形成像的譜。在下面的討論中假目前,陣列探測器的更新?lián)Q代速度很快,為使設a.=a,=a=d,=d,=d。光學(xué)成像系統跟上陣列探測器的發(fā)展趨勢,本文對光電成像系統的重要性能指標:傳遞函數和信3取樣定律[|22噪比進(jìn)行了優(yōu)化。2光電成像系統的物像關(guān)系設函數f(x)的截止空間頻率為uc,圖1表示帶極限函數f(x)和頻譜F(u),帶極限圖像的取一般的CCD相機成像系統的物面光強(在所樣成像頻譜如圖2所示。f(x)↑F(u)↑一古圖1 帶極限函數和頻譜Fig. 1 Band limited function and frequency spectrumf(x)14圖2取樣麗數的周期譜中國煤化工Fig.2 Periodic spectra of sampling function.MYHCNMH G.第1期韓昌元:光電成像系統的性能優(yōu)化3當像面的取樣間隔d≤1/2uc時(shí),空間頻譜沒(méi)有混疊,像不失真;當像面的取樣間隔d> 1/2uc時(shí),空間頻譜產(chǎn)生混疊,導致像失真。帶極限空間0.90.8頻率u。稱(chēng)作奈奎斯特頻率,ue = 1/2d,例如,像元0.7間距d=0.01mm,則奈奎斯特頻率ue=0.650lp/mm,這是空間分辨率的極限(帶極限)。Eo.s-0.44理想光電成像系統的傳遞函數)2.20.30.20.像元尺寸為dXd的陣列探測器形成尺寸為0.4 0.6 0.8dXd的方形點(diǎn)擴散函數。光學(xué)傳遞函數是點(diǎn)擴Normalized spatial frequency散函數的傅里葉變換,設歸--化的空間頻率為:圖4理想光學(xué)系統傳遞函數曲線(xiàn)u =u/2uc = du,d為像元尺寸,探測器的截止空間Fig. 4 Modulated Transform Function(MTF) of perfect頻率為1/d,u為沒(méi)有歸一化的空間頻率。例如，optical systemd=0. 01 mm,u= 100 lp/mm,那么un =du= 1;或光電成像系統的傳遞函數是探測器和光學(xué)系d=0.01 mm,u.=50 lp/mm,那么u = du. = =統傳遞函數的乘積。當探測器的傳遞函數歸一化0.5。探測器的幾何傳遞函數為:為u=du=u/2ue;理想光學(xué)系統的傳遞函數歸.F(u)= sinc(du)=。 sin(πdu)(3)-化為 un = uAF= u/2uc時(shí),探測器和理想光學(xué)系πdu圖3為探測器的幾何傳遞函數曲線(xiàn)。統具有相同的歸一化頻率。圖5為探測器幾何、.理想光學(xué)系統和理想光電成像系統的傳遞函數曲線(xiàn)。0.:Detector0.9|Perfect optical system- Electro-optical system0.5E0.s0.10圖3探測器幾何傳遞函數曲線(xiàn)Normalized spaial frequencyFig. 3 Geometrical Modulated Transform Function(MTF)圖5探測器幾何、理想光學(xué)系統和理想光電成像系統的of detector傳遞函數曲線(xiàn)圓開(kāi)口理想光學(xué)系統的光學(xué)傳遞函數表Fig.5 MTF curves of perfect detector, perfect opticalsystem and electro-optical system示為:OTF(u)=二arccos(品)-(:)-(最)門(mén)歸--化頻率0.5處(奈奎斯特頻率)探測器的傳遞函數為0.637 ,理想光學(xué)系統的傳遞函數為0. 39,理想光電成像系統的傳遞函數為0. 25。如果探測其中:2ue為光學(xué)系統的截止空間頻率,2uc=下，器的像元尺寸d=0.007 mm,光學(xué)系統的中心波長(cháng)λ為波長(cháng),F為相對孔徑數。λ= 625 nm,中國煤化工p/ mm,理想圖4為理想光學(xué)系統的傳遞函數曲線(xiàn)。光學(xué)系統的相HCNMHG ..4光學(xué)精密工程第23卷這是明顯的欠采樣系統，即探測器受限系統。5光電成像系統的優(yōu)化設計奈奎斯特頻率(歸一化頻率0.5)以上有較大的傳遞函數,將產(chǎn)生頻譜混疊效應,像會(huì )失真,例如基優(yōu)化設計的目標是在滿(mǎn)足使用要求的前提于紅外大尺寸像元陣列探測器的紅外光電成像系下,折中光學(xué)設計和電學(xué)設計,使整個(gè)光電成像系統。這時(shí)可以用增加空間采樣頻率的方法來(lái)提高統的成本最低,完工時(shí)間最短。分辨率。探測器的傳遞函數主要由探測器的幾何尺圖7為艾里斑直徑等于2個(gè)像元時(shí)的傳遞寸、電荷擴散、電荷轉移效率和位相時(shí)鐘等決函數。定"。光學(xué)系統的傳遞函數主要由光學(xué)系統設計、加工裝配、環(huán)境試驗、運輸、使用環(huán)境(溫度,濕.Dctector.度,氣壓,重力)、調焦誤差、像移、姿態(tài)穩定性等決Perrfect optical system定[3-5]。而探測器和光學(xué)系統影響傳遞函數的因Opto-eleetronit system子各自獨立,即各分系統的傳遞函數相乘得到最......終光電成像系統的傳遞函數。0.5-.設計光學(xué)系統時(shí),根據作用距離、成像倍率、像元尺寸和瞬時(shí)視場(chǎng)角的要求決定光學(xué)系統的焦距;03-...2---根據信噪比和傳遞函數要求決定相對孔徑;根據畫(huà).1---面尺寸決定視場(chǎng)角;根據成像質(zhì)量要求、加工難度和使用環(huán)境條件決定光學(xué)設計的傳遞函數余量。0.2Normalized spatial frequency0.8先根據理想光學(xué)系統的艾里斑直徑和陣列探圖7艾里斑直徑等于 2個(gè)像元時(shí)的傳遞函數測器像元尺寸的關(guān)系討論理想光電成像系統的傳Fig.7 MTFs for Airy disc equal to two elements of detector遞函數。然后再考慮設計、加工和使用中產(chǎn)生的傳遞函數,優(yōu)化光電成像系統。這也是欠采樣系統。-般的大口徑長(cháng)焦距光因為理想光學(xué)系統的艾里斑直徑為2. 441F,學(xué)系統，如空間相機、航空相機、大型光電跟蹤經(jīng)探測器像元尺寸為d,理想光學(xué)系統傳遞函數的緯儀、天文望遠境等,因為加工裝配和使用環(huán)境等截止頻率為1/AF,探測器幾何傳遞函數的截止頻條件限制,實(shí)際使用時(shí)傳遞函數要比設計值低很率為1/d, 當艾里斑直徑占一個(gè)像元尺寸時(shí)，多,因此都采取這種設計方案。2. 44AF=d,1/λF=2. 44/d,此時(shí)傳遞函數如圖6圖8為艾里斑直徑等于3個(gè)像元時(shí)的傳遞所示。.-...*0.9-..Deticto........... Perfect opticalsystem---Opto-electrontE system.7--.6---.0.E0.50.403--2....Detector.- Pefect optical System.--.0.1 ---o-ttectroni systemr"0.2 0.0.6圖6艾里斑直徑等于 1個(gè)像元時(shí)的傳遞函數圖8艾里斑直徑等于3個(gè)像元時(shí)的傳遞函數Fig.6 MTFs for Airy disc equal to one element of detectorFig.8 MTFs for中國煤化工of detor .YHCNMHG第1期韓昌元:光電成像系統的性能優(yōu)化5一般中小型光電成像系統認為這是比較合適的6.1波像差與傳遞函數[1.5]采樣。此時(shí)光電成像系統的傳遞函數在奈奎斯特頻光學(xué)系統的最終波像差是設計、加工裝調、環(huán)率處(歸- .化空間頻率為0. 5處)較容易達到0.1。境模擬試驗、運輸、使用環(huán)境變化等引起的總的波圖9為艾里斑直徑等于4個(gè)像元時(shí)的傳遞像差?？偟牟ㄏ癫罹礁鵚由各獨立產(chǎn)生的函數。波像差均方根的值平方相加后開(kāi)方得到。在實(shí)際使用狀態(tài)下Ws與光學(xué)系統傳遞函數的下降因子ATF(u)的關(guān)系為:; Perfect optical system--Opto-lectronc systemATF()=(1-[(0.T8) ]J1-4(-0.5)2),.7-..(5)E0.s式中:w.的單位是波長(cháng)，為光學(xué)系統的歸一化.4--空間頻率。)3-...2--.當w..=0.05,0. 07,0.1,0. 125時(shí),ATF(u).1-..的計算結果如圖10所示。.4.8Normalized spatial frequency圖9艾里斑直徑等于 4個(gè)像元時(shí)的傳遞函數0.95Fig.9 MTFs for Airy disc equal to four elements of detector.9--0.070.85..這是采樣間隔足夠密的光學(xué)受限系統，光電.8--成像系統的分辨率達到了光學(xué)系統的分辨率。這E0.750.01).7時(shí)奈奎斯特頻率以上的傳遞函數很低，可忽略頻0.65|譜混疊效應。一般短焦距鏡頭配備陣列探測器，0.6--及在實(shí)驗室等較好的環(huán)境下使用的光電成像系統0.65-0.125均可采用這種設計。0.2 0.4 0.6 0.8在彈道相機和星敏感器等應用中,不考慮分圖10波像差 均方根對傳遞函數下降因子的影響辨率,主要考慮目標的定位精度。用目標在多個(gè)Fig. 10 Effect of ms wave front error on cofficient of MTF像元形成的灰度值,通過(guò)質(zhì)心計算確定目標的亞像元精度的位置。為此采用像方遠心光路光學(xué)系從計算結果看,歸一.化空間頻率為0.5時(shí)傳統和離焦的像面法。這時(shí)彌散斑直徑占陣列探測遞函數下降最大。一般大型工程光學(xué)中認為:接器的3~5個(gè)像元,而且要求光學(xué)系統的彌散斑對近衍射極限光學(xué)系統的波像差均方根的值為稱(chēng)。顯然,如果像點(diǎn)尺寸在陣列探測器一個(gè)像元0. 07x;在第一個(gè)衍射環(huán)內集中點(diǎn)像能量的80%;之內,則目標的定位精度只能達到一個(gè)像元精度，中心點(diǎn)亮度為0.8。由圖10中可知,這時(shí)歸一化達不到亞像元精度?？臻g頻率0.5處的傳遞函數下降至0. 85。以空6光電成像系統的加工與使用誤差間相機為例,光學(xué)系統總的波像差均方根Wm.值應該滿(mǎn)足這個(gè)公差指標的要求。對傳遞函數的影響6.2離焦的傳 遞函數[2.5]實(shí)際的光電成像系統由于設計、制造和使用在實(shí)際使用中,光電成像系統的調焦誤差對誤差等,傳遞函數要下降。光學(xué)方面主要因素有系統的傳遞中國煤化工控制。當.波像差、像面的離焦和像移。離焦的彌MHH山CNMH G的傳遞函數.光學(xué)精密工程第23卷MTF(u)為:陣CCD凝視成像時(shí),像移補償誤差產(chǎn)生的傳遞函: 2J(rud),數也可用這個(gè)公式計算。MTF(u) =(6)式中:ud為歸一化的空間頻率。離焦的彌散斑直- 10%徑分別為探測器像元尺寸d的10% ,20% ,30%，2020.30%[40% ,50%, 100%時(shí),離焦的傳遞函數如圖1140%所示。.50%. 10%20%Eo.s0.9-_30%0.80.7.40%0.6三0.s-0.40600.3812線(xiàn)性像移的傳遞函數0.2ig. 12 Linear motions and MTFs0.5T.Normalized spatial frequency視軸高頻隨機振動(dòng)引起的傳遞函數為:811 離焦的傳遞函數MTFmndam' (u)= exp[ - 2(πou)幻，(8)Fig. 11 Defocus and MTFs式中:σ表示像點(diǎn)隨機移動(dòng)形成的彌散斑均方根直徑,空間頻率ud已歸--化為探測器的截止頻從計算結果看,離焦的彌散斑直徑必須控制率。σ與探測器像元尺寸d的比值分別為10%,在探測器像元尺寸的30%以?xún)?。這時(shí)奈奎斯特20%,30%,40%,50%,100%時(shí),傳遞函數如圖頻率處的傳遞函數下降至0.98。由此可得出調13所示。焦公差。6.3 像移與傳遞函數([-3]old-10%。0.9在實(shí)際應用中,曝光時(shí)間內像在像面內移動(dòng)o/d-20%會(huì )引起像移,使光電成像系統的傳遞函數下降[”]。.6--.典型的像移包括線(xiàn)性移動(dòng)[82]、高頻隨機振動(dòng)1.1]與0.so/d-30%和正弦振動(dòng)。........3--線(xiàn)性像移為d時(shí)像移傳遞函數表示為:ol)-50%o/dt -40%MTF(u)=: sin( πud)= sinc(ud)， (7 ).1..al-100%πud0.2 0.4. 0.6 0.8式中:ud為歸一化空間頻率。當線(xiàn)性像移分別為探測器像元尺寸d的10%, 20%, 30%, 40%，圖13隨機振動(dòng)引起的傳遞函數50%,100%時(shí),像移傳遞麗數如圖12所示。Fig. 13 Random motions and MTFs用線(xiàn)陣CCD掃描成像的空間相機和航空相從計算結果看,視軸高頻隨機振動(dòng)引起的均機沿飛行方向有一個(gè)像元尺寸的像移,從圖12中方根彌散斑直徑不應超過(guò)探測器像元尺寸的對應100%的曲線(xiàn)看出,沿飛行方向的傳遞函數10%,這時(shí)在奈奎斯特頻率處傳遞麗數下降至將在奈奎斯特頻率降至0. 637。用TDICCD掃描0.95。中國煤化工，。成像時(shí),由于像移速度與探測器的行轉速率不匹視軸高頻MTlMYHCNMHG為:(9)配而引起的像移也可用類(lèi)似的方法處理91。用面一J0\cuπu),.第1期韓昌元:光電成像系統的性能優(yōu)化7式中:a表示正弦振動(dòng)的振幅,空間頻率ud已歸一化為探測器的截止頻率。2a與探測器像元尺0.寸d的比值分別為10% ,20% ,30% ,40% ,50%，100%時(shí),傳遞函數如圖14所示。0.6自os-2qld=10%0.4Bald-20%20.920/(-30%0.2Bald-40%0.:。0.%).2.0.4 0.6E0.s|. .2ald-502.Normalized spatial frequency圖15相位平均傳遞 麗數隨空間頻率的變化Fig. 15 Variation of phase averaged MTF with spatialfrequency2a(d=100%在奈奎斯特頻率處傳遞函數隨相位φ的變0..化有cosφ的關(guān)系,如圖16表示。圖14正弦振動(dòng)引起的傳 遞麗數Fig. 14 Sinusoidal motions and MTFs0:從計算結果來(lái)看,要控制視軸高頻正弦振動(dòng)的0.7振幅a,把2a控制在探測器像元尺寸的30%以?xún)?則在奈奎斯特頻率處的傳遞函數下降至0.95。專(zhuān)0.s-總的光學(xué)系統的傳遞函數由光學(xué)設計、波像差.離焦和像移產(chǎn)生的傳遞函數相乘得到。對于光學(xué)遙感中的大型光電成像系統,建議光學(xué)系統傳遞函數的歸一化空間頻率在0.5左0.20.40.60.81 1.2 - 1.4 i.右,并與陣列探測器的奈奎斯特頻率相匹配。最Phase/rad終陣列探測器和相關(guān)電子學(xué)系統在奈奎斯特頻率圖16在奈奎斯特頻率處傳遞函數隨相位的變化處的傳遞函數能夠控制到0.5左右;光學(xué)系統加Fig. 16 Variation of MTF with phases at Nyquist frequency工后實(shí)際使用時(shí)在奈奎斯特頻率處的傳遞函數控圖16中,橫坐標是相位，用弧度表示,縱坐標制到0.2左右;最終光電成像系統在奈奎斯特頻是歸一化的傳遞函數。這個(gè)函數取相位從0~π/2率處的傳遞函數控制到0.1左右。此時(shí)如果目標的平均值等于0. 637,與圖15的結果-致。的調制對比度為0.3,則顯示像的調制對比度為目前在一般的工程應用中,規定相位等于00.03,人眼可以分辨這個(gè)調制對比度,所以能滿(mǎn)足時(shí)的傳遞函數值作為工程技術(shù)指標。一般的使用要求。7光電成像系統的平均傳遞函數[-])8光電成像系統的信噪比[5.5]信噪比是除傳遞函數外又一個(gè)重要的光電成光學(xué)傳遞函數應該用于線(xiàn)性空間不變系統，像系統的性能指標"”。一般用能量形式表示紅但陣列探測器取樣成像系統不滿(mǎn)足空間不變條外系統的信噪比,用光子形式表示可見(jiàn)光系統。件。為了滿(mǎn)足空間不變條件,采用相位平均的傳紅外經(jīng)緯儀的信噪為:遞函數。相位平均傳遞函數隨空間頻率的變化表SNR =中國煤化工,D" O,示為sinc(du) ,奈奎斯特頻率等于0.637,如圖15表示。YHCNM HG(10).8光學(xué)精密工程第23卷式中:Aτ為目標面積;Ao為光學(xué)系統的人瞳面式中:S.為信號電子數,M為積分級數,L。為相積;Lτ為目標亮度;Lg為背景亮度;t。為大氣透機入口處的輻亮度,N。為噪聲電子數,σR為讀出過(guò)率;to為光學(xué)系統的透過(guò)率;D'為探測器的比噪聲均方根值,D。為暗信號輸出的電子數。探測率;Qx為光譜波長(cháng)范圍;R為作用距離;Aj光電成像系統接受的能量正比于探測器像元為對應于目標面積Ar的探測器面積(如果As表面積、光學(xué)系統的相對孔徑平方曝光時(shí)間。光電示探測器的像元面積,目標在探測器占N個(gè)像成像系統的分辨率及傳遞函數的截止頻率與采樣素,則目標面積At改為Ar/N);Of為系統噪聲間距成反比,與光學(xué)系統的相對孔徑成正比。在的等效帶寬,Of= 1/2tm;lm為探測器的積分陣列探測器的像元尺寸越來(lái)越小的趨勢下,要正時(shí)間。確地匹配陣列探測器的像元尺寸和光學(xué)系統的相可見(jiàn)光經(jīng)緯儀的信噪比為:對孔徑,以同時(shí)滿(mǎn)足光電成像系統的信噪比和傳SNR=(nr-ng)_遞函數的要求?！蘮g(ArAotm/R*hw)(Lr- Lg)t.to7O、(11)結論(ArAotm/R hv)LBZ.TonOi式中:nT為目標產(chǎn)生的電子數,np為背景產(chǎn)生的電子數,hv為一個(gè)光子的能量,h為普朗克常數,光電成像系統的性能主要由傳遞函數和信噪為光波頻率,為探測器的量子效率。比表示。整個(gè)光電成像系統的傳遞函數主要由光紅外空間相機的信噪比為:電成像系統在設計、制造和實(shí)際使用過(guò)程中產(chǎn)生π VA; Lr.toD" Ox,(12)的光學(xué)、機械和電子學(xué)各分系統的傳遞函數相乘4F2 VOf得到。本文根據不同的使用要求和現有條件,折式中:F為光學(xué)系統的相對孔徑數;L為地面的輻中光、機、電等各分系統的設計,優(yōu)化了傳遞函數射亮度。和信噪比。在實(shí)際使用中,大型光電成像系統的可見(jiàn)光空間相機的信噪比為:傳遞函數在采樣成像系統的奈奎斯特頻率處達到_xAsMtm0.1左右，即可滿(mǎn)足光電成像系統的使用要求。Sc=- 4F2hv Loto7，對于大型光電成像系統,建議光學(xué)系統傳遞函數N.= VS. For FD.,的歸一化空間頻率在0. 5左右與陣列探測器的奈_SS.(13)奎斯特頻率相匹配。。VS.+o+D。2005 :230-241. (in Chinese)參考文獻:[4]韓昌元.高分辨力空間相機的光學(xué)系統研究[J].[1] HOLST G C. ElectroOprical Imaging System Per-光學(xué)精密工程,2008,16(11):2164-2172.formance [M]. Fourth edition. Copublished by JCDHAN CH Y. Study on optical system of high reso-Publishing Winter Park, Florida USA and SPIE Press,lution space camera [J]. Opt. Precision Eng. ，Bellingham, Washington USA, 2006.2008，16(11):2164-2172. (in Chinese)[2] BOREMAN G D. Modulation Transfer Function in[5] 韓昌元.光學(xué)系統成像質(zhì)量評價(jià)及測試[M].長(cháng)春:Optical and Electro-Optical Systems [ M]. SPIE中國科學(xué)院長(cháng)春光學(xué)精密機械與物理研究所,2013.Press, 2001.HAN CH Y. Optical System Image Quality Eval-[3] 韓昌元.航天相機MTF分析與輻射標定[M].光uation and Test [M]. Changchun: Changchun Insti-學(xué)與光學(xué)工程.北京:科學(xué)出版社,2005:230-241.tute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chi-HANCH Y. MTF Analysis and Radiation Cali-nese Acac中國煤化工hinese)bration of Space Camera [M]. 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