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文档简介

,三子镜与三臂形稀疏孔径的对比研究,时间： 2013.11,编号：L062,1,研究论文：,本课题的研究成果已经于2013 年 11 月15 日在核心期刊激光与光电子学进展第50 卷 第12 期网络发表。,2,论文首末页：,3,4,项目背景,5,稀疏孔径光学系统,结果：整个系统重量、体积都变大制造、加工的难度增大成本的增加,6,望远镜主镜制造成本（C）与口径（D）关系曲线图,James Webb Space Telescope (JWST),7,子镜口径小，加工成本也会降低。,8,典型的稀疏孔径结构：,环形 Golay-6型 Y型 复合三子镜,研究目的,9,研究方法：,10,这两种结构极其类似，我们有必要对比研究这两种结构，以期得出更好的成像效果的结构。,11,填充因子的大小不仅反映了孔径结构的稀疏程度，而且也在一定程度上反映了成像的效果。,N：子镜的个数，d：子镜的直径，D：外包围孔径的直径。,12,由N个子镜环状排列而成孔径结构的最大填充因子可表示为：,13,三子镜的最大填充因子：Fmax =65%三臂的最大填充因子： Fmax =35%,在相同角分辨率的前提下，与三臂结构相,比较，三子镜结构稀疏孔径最大填充因子,大，可以获得较好的成像效果。,14,MTF 分 析,研究思路,调制传递函数（MTF）比较客观全面地评价了光学系统的成像质量。,15,直径为d的单个孔径的调制传递函数：,是直径为d的子孔径的截止频率:,首先计算单个子镜的MTF,光瞳函数:,表示波长，,表示频率。,16,图1 三子镜结构,三子镜结构光学系统归一化MTF为：,三臂结构的归一化MTF表达式为：,图2 三臂形结构,17,Matlab软件模拟MTF曲线：,F=22%,F=28%,F=34%,MTF 二 维 图,18,F=22%,F=28%,F=34%,（1）随着填充因子的增大，子调制传递函数间的距离逐渐减小。,（2）在相同填充下，三子镜结构的子调制传递函数间的距离要明显大于三臂结构。,（3）当三臂形结构的填充因子34%时，在截止频率之前调制传递函数不出现零 。,进一步分析：,19,F=22%,F=28%,F=34%,20,ZEMAX,成像分析：,利用ZEMAX设计出上述两种孔径结构，波长选取550nm，包围孔径为40mm进行模拟成像，进行模拟成像。,物：辐射图,21,F=22%,F=28%,F=34%,ZEMAX,22,灰度值0-255：表示图案由黑逐渐变白。,计算时用二值法简化： 定义：0-128取为1， 代表黑色 128-255取为0，代表白色,23,采用5*5 模板的阶数连续可调的分数阶微分算子将三子镜与三臂结构（F=34%）的图像增强处理，可调阶数取 v=0.2。,微分算子,24,两种结构中心模糊区域的面积明显减小，图像轮廓更加清晰。,原始图,增强图,Three arms,F=34%,Th
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