1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201800
2 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室，上海 201800
3 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
4 江南大学理学院，江苏 无锡 214122
倾斜刃边法测量光学传递函数（OTF）只能准确地获取单一方向上的调制传递函数（MTF），且无法测量Zernike像差系数。傅里叶叠层成像技术在获得超分辨图像的同时能够重建光学系统的光瞳函数，实现Zernike像差系数和二维OTF的振幅与相位的测量。以往通过相机整体平移进行孔径扫描来实现宏观傅里叶叠层成像的方法难以适用于OTF测量光路中，因此提出了电控平移台带动照明光纤运动来实现光瞳在频域的平移，具有移动间距可调、亮度高和相干性好的优点。根据OTF测量光路搭建了实验平台，利用宏观傅里叶叠层成像技术对双胶合透镜及其存在遮拦的情况进行了测量，重建其光瞳函数，计算出Zernike像差系数和OTF。通过测量高清成像镜头，分析了采集步数和重叠率对准确性的影响。实验结果表明，子午方向和弧矢方向的MTF测量结果与传函仪测量结果的均方误差在10-4量级。
光学学报
2022, 42(14): 1412003
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 中国空间技术研究院北京空间机电研究所, 北京 100094
根据液体透镜稀疏孔径成像的特点,提出一种辐射状多子镜阵列结构;给出稀疏孔径成像的简化模型,通过多子镜结构的光瞳函数,得出调制传递函数的解析表达式;给出此多子镜阵列结构的具体分布形式,采用无量纲方法对结构参数进行约化;讨论2种辐射状多子镜阵列的结构情况,计算填充因子、冗余度、调制传递函数和其他特性参数;讨论参数扫描所表现的物理现象,并对比这2种阵列的结构特征和成像特性;对辐射状多子镜阵列结构和复合环形结构的特性指标进行比较。结果表明:在2种结构的平均调制传递函数以及调制传递函数中频特性值相接近的情况下,选择具有更大实际等效口径和实际截止频率以及更低冗余度的Ⅱ型结构;Ⅱ型结构在成像方面具有一定优势;由于基于液体透镜的多子镜阵列结构采用无量纲约化参数,因此结论普适于任意的包围圆尺寸;与复合环形结构相比,当填充因子相同时,辐射状多子镜结构有更大的实际截止频率和实际等效口径。
成像系统 调制传递函数 液体透镜阵列 稀疏孔径 光瞳函数
为了改善光学扫描全息系统聚焦层重建图像的效果, 采用随机相位光瞳替代传统针孔光瞳的方法, 进行了理论的分析和实验验证, 分别得到了传统光学扫描全息和基于随机相位编码的光学扫描全息系统下重建图像和原图像之间的信噪比、相关系数以及频谱分布比较结果。结果表明, 在实验条件相同的情况下, 基于随机相位编码的光学扫描全息系统重建的图像具有更高的信噪比和相关系数, 且其图像频谱和原图像频谱曲线的变化趋势更相似, 因而更接近于原图像。
全息 光学扫描 随机相位编码 光瞳函数 信噪比 频谱分布 holography optical scanning random phase encoding pupil function signal-to-noise ratio frequency spectrum distribution
在轨运行的空间相机受到温差或运动振动等影响导致像面离焦，成像质量下降。波前编码技术可以在保持光学系统整体参数不变的情况下扩展系统的焦深，使调制传递函数对离焦不敏感。将波前编码技术应用于空间同轴三反系统，提出在系统的出瞳面上加置掩模板，并对掩模板的面型进行优化，对原系统和应用波前编码技术的新系统的成像特性进行了分析和对比。讨论了波前编码掩模板的相位因子对系统的焦深延拓以及对像质的影响。理论及仿真结果表明：将波前编码技术应用于同轴三反系统，使系统对离焦不敏感，可以很好地扩大系统的焦深，对解决空间光学系统像面离焦问题具有很高的实用价值。
波前编码 同轴三反系统 焦深 光瞳函数 调制传递函数 wave front coding TMC system depth of focus pupil function modulation transfer function
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
光学传递函数是评价光学系统成像质量的重要指标。基于为数字航空摄影相机设计的一种新型航空镜间快门的工作特性，镜间快门在控制曝光过程中改变了相机光学系统的光瞳形状，意味着点扩展函数的改变，从而改变了光学系统的传递函数。将光学系统视为一个空间频率的滤波器，以傅里叶积分变换和光的标量衍射理论为基础，将孔径光阑的变化过程与光瞳函数建立关系，应用二次傅里叶变换法得到光学传递函数，分析快门在工作周期内对光学传递函数的影响。通过对计算结果与测量结果的对比分析可知，传递函数的最大绝对误差为0.196，最大相对误差为-0.274，有较好的准确度和重复性，并且缩小镜间快门开始和关闭阶段所用时间占整个曝光时间的比例，可以提高系统的综合传递函数，为中心快门的优化设计提供理论依据。
傅里叶光学 新型镜间快门 光学传递函数 光瞳函数 傅里叶变换法 点扩展函数 光学学报
2014, 34(11): 1112005
中国科学院西安光学精密机械研究所， 陕西 西安 710119
为指导遥感相机主次镜支撑桁架的设计，以满足整系统调制传递函数(MTF)为目标，分析系统各环节MTF对整机的影响，确定以光学衍射限传递函数为约束设计系统主体支撑结构。由在轨产品的实测MTF及装调、电子学的传递函数因子推出杆支撑条件下的光学衍射限传递函数最小值，指出光学软件不能全面评价遮拦对光学衍射限传递函数的影响，确定以光瞳函数计算不同遮拦时光学系统衍射限传递函数，得出三杆时杆直径最大为38 mm，四杆时杆直径最大为26 mm的遮拦分布。通过有限元计算两种结构布局下杆不同壁厚的系统静载变形及模态频率，认为直径26 mm、壁厚4 mm的四杆结构，支撑结构质量从现有40 kg减至4 kg，静载变形水平放置25 μm、竖直放置0.85 μm，系统基频98.9 Hz，一阶扭转频率183 Hz，满足卫星载荷设计要求。
遥感 调制传递函数 遮拦 光瞳函数 支撑 有限元分析
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
基于扩展奈波尔-泽尼克理论，分析了不同出瞳振幅分布情况对光学系统焦面处光强分布的影响。针对光学成像系统出瞳振幅实际分布状态，提出了一种新的测试光学波前的方法，解决了相位恢复算法中出瞳振幅分布不均匀和快速傅里叶变换引入计算误差的问题。通过测评实验，对一光学系统进行了测试，获得的光学系统出瞳波前(PV)值为0.196 5λ，RMS值为0.022 4λ(测试波长λ=632.8 nm)，此波前中主要含有像散、彗差和高阶像散等像差。该方法亦可用于分析光学系统出瞳振幅分布，数值计算其他焦面处的光强分布。测评实验证明了此方法的有效性。
光学检测 光学成像系统 光学波前 光瞳函数 出瞳振幅分布 相位复原 optical testing optical imaging system optical wavefront pupil function amplitude in the exit pupil phase retrieval 光学 精密工程
2011, 19(11): 2582
为了提高改型超广角Sagnac成像干涉仪的成像质量,研究其调制传递函数(MTF)fMTF。计算出改型Sagnac成像干涉仪入射光线的5个边界条件后,给出其光瞳函数。根据傅里叶变换,得到改型Sagnac成像干涉仪的调制传递函数的表达式。根据前期研究所优化出来的改型Sagnac成像干涉仪的相关参数,绘制出MTF曲线,得到奈奎斯特频率处的fMTF=0.62。而上层大气风场探测的风成像干涉仪(WINDII)中的迈克耳孙成像干涉仪的fMTF=0.35,说明改型Sagnac成像干涉仪的成像质量更好。
光学成像 光瞳函数 调制传递函数 改型Sagnac成像干涉仪
1 中国石油大学,物理科学与技术学院,山东,东营,266555
2 中国科学院,上海光学精密机械研究所,上海,201800
改进了现有的基于径向双折射晶体的横向超分辨滤波器.通过调整偏振器的偏振方向和晶体光轴之间的夹角,改进的滤波器可以实现更广的超分辨可调范围,并且在相同的条件下,相对于现有的连续振幅型超分辨光瞳滤波器,超分辨性能和焦深都有较大提高.改进的超分辨滤波器,为实际应用提供了更多方便.
衍射 横向超分辨 径向双折射晶体 光瞳函数 Diffraction Transversal superresolution Radial birefringent crystal Pupil function
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
超分辨技术因其可以超越经典的衍射极限而为人们所熟知，并且在光存储和共焦扫描成像系统中有着广泛的应用。把由两个偏振器和一个圆对称的双折射元件组成的径向双折射滤波器引入超分辨技术，借助琼斯算法推导出其光瞳函数的表达式。由分析得出通过改变径向双折射滤波器中偏振器的偏振方向和双折射元件的主轴之间的夹角，即可实现光学系统的横向超分辨或轴向超分辨。同时对评价该器件超分辨性能的参量第一零点比、斯特尔比和旁瓣强度抑制比做了详细的讨论。该滤波器用于超分辨技术的优点在于其制作不涉及相位的变化而比较简单，且费用比较低。缺点是旁瓣能量过高，但可以通过采用共焦系统来抑制。
信息光学 超分辨 径向双折射滤波器 光瞳函数
