红外焦平面阵列整机性能评估技术-光学工程专业论文.docxVIP

Y5 Y 5 7184 2 摘 要 随着红外焦平面阵列技术的发展和成功应用，如何正确测量红外焦平面器 件的调制传递函数(MTF)便显得日益重要。但调制传递函数概念的前提是线性 成像系统，而红外焦平面阵列则是离散的、非线性的。因而本文根据红外焦平面 器件成像特点，使用傅立叶方法对红外焦平面热成像进行了理论分析研究，并对 焦平面成像系统的评价方法和传统的MTF测试方法进行了分析评价，在此基础 上对凝视焦平面成像器件进行空间抽样效应评估理论研究，提出了使用微位移测 量焦平面器件MTF的方法，设计了用微位移法测量MTF方法中用到的测试卡 和测试装置，该方法大大提高了评价焦平面器件MTF的准确性。 关键词：红外焦平面阵列 调制传递函数布里渊区混淆效应 微扫描 abstractHow abstract How to measure the focal plane array instrument’s modulation transfer funct ion(MTF)accurately is more and more important wi th the deveiopment and the successful application of the focal plane array technology．The MTF’s should be used in iinear imaging system,but the focal planerray is discrete and nonlinear．In this thesis，based on the focal plane array’s characters，the focal plane array thermo imaging theory is discussed by using the Fourier technology．Its evaluation and the traditional MTF’s measure are analyzed，then，the fixed focal plane array imaging system is evaluated through the space sampling effect，and the micro displacement measure is put forward．The measure card and the other measure instruments are designed．This means improved greatly the accuracy of the MTF’s evaluation． Keywords：IRFPA，MTF，Bullourin Zone，confusion effect，micro scan 颁十论文 颁十论文 红外建平面阵列整机性能评估技术 1．绪论 1．1傅里叶方法与成像系统的分析 傅里叶分析的研究与应用至今已经历了一百余年【1l。1822年，法国数学家 Fourier在研究热传导理论时发表了“热的分析理论”著作，提出并证明了将周 期函数展开为正弦级数的原理，奠定了傅里叶级数的基础理论。其后，Poisson 和Gauss等人把这一成果应用到电学中去，傅里叶分析首先在电力工程中得到了 广泛的应用。进入二十世纪以后，这一分析工具在无线电等电子信息技术领域得 到了长足的发展，而且渗透到力学、光学、物理和各种线性系统分析等许多领域， 并显示着旺盛的生命力。 与光学本身的悠久历史相比，傅立叶分析及相关的线性系统理论在光学中的 应用时间较短，但鉴于这一采用变换域(transform domain)的分析方法较直接 域(direct domain)的分析有突出的优点，因此，这些方法在光学中的应用非常 广泛和成功，并成为成像系统理论的基础，同时，由于光学信号和系统的多维性， 傅里叶分析的内涵得到极大的丰富【2。6J。 用傅里叶方法分析光学系统可追溯到十九世纪末”1。Rayleith在1986年的 ～篇论文中提出了用周期性的目标来处理矩形入瞳对等间隔线目标成像的问题， 并描述了目标像与线间隔之间的函数关系，这已经接近传递函数的概念。1935 年，Frieser将这样的观点运用于胶片的评价，发现了感光乳胶对正弦目标的幅度 衰减作用。二战中，Selwyn发展了这方面的理论并用于透镜和胶片的评价，1944 年，Lu