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第八章 遥感信息光学;§8-1 合成孔径光学系统一、概述;美国作为现代科技发展强国，在大口径太空望远镜研制方面的成就是举世瞩目的。 著名的哈勃望远镜HST（Hubble Space Telescope），1990年发射，主镜口径2.4m，它的发射为天文学家解决了许多根本上的问题，让人类对天文物理有了更深刻的认识； 詹姆斯·韦伯太空望远镜JWST（James Webb Space Telescope），预计于2014年发射，口径6.5m，它将取代哈勃成为美国第二代太空望远镜，也代表了当今大型空间望远镜的最高制造水平。 ;大口径军用侦查卫星系统在应付突发事件、夺取战场信息优势、直接支援作战、提高作战效能等方面已发挥着越来越大的作用，其应用范围从战略层次向战役、战术层次拓展，使其直接为作战服务。 美国的“锁眼”系列（KH）侦察卫星。早在80~90年代，美国一直采用KH-11型侦查卫星，口径已达2.3m；目前在轨运行的“锁眼”KH-12光学成像侦查卫星是当代最先进的侦察卫星，它于1990年2月28日开始发射，至今已发射了5颗，口径从2.9m~3.1m不等。 KH-11与KH-12均有着完全类似于哈勃望远镜的结构，它们自升空以来，已在美国全球军事战略中发挥了重要作用，无论是第一次海湾战争、波黑冲突，还是北约空袭南联盟、阿富汗持久自由行动，直至第二次海湾战争，这些太空侦查望远镜都起到了重要作用。 ;我国大口径光学技术落后，对大型光学系统的研究也进展缓慢， 且主要应用于天文方面。 目前国内已经落成的大口径光学系统为地面望远镜。国内最大的望远镜LAMOST（Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope）于2008年落成，有效口径4m，光学系统由主镜、校正镜和焦面组成，为施密特型望远镜。校正镜为平面镜，尺寸5.72 m×4.4m；主镜为球面镜，尺寸6.67m×6.05m，二者均由口径1.1m的反射镜拼接而成。 其次为南京天仪中心的2.16m口径的望远镜。对于更大口径的光学系统的研制，国内尚无相关报道。 国内目前尚无任何大型空间相机发射。2009年3月据国际天文学联合会副主席、中国科学院院士、南京大学教授方成透露，中国正在研制首个空间太阳望远镜（SST），该望远镜口径1m，主要用于对太阳活动的探测，预计于5年内发射???空。;超大口径光学系统的实现方案;美国的哈勃望远镜： 角分辨率0.007’’，主镜2.4m、重量817.2公斤，总重量11.25吨。 研发12年，耗资15亿美元。;由多个望远物镜组合，多个望远物镜的光束通过光束组合器后，同时到达像面。;那也慌沥辖疯郎马熟缄死勉烦舷咙夜阴痕腹甥欺棠绑间堡惫盲妆园癌鳃琼第8章遥感信息光学第8章遥感信息光学;柳孕佛扰读辅全思咬虑再晤缨摔赫沮磅乍组懦擂喘绪祈落赣牟语定全吨蒂第8章遥感信息光学第8章遥感信息光学;鬃层钝鸡殴赘幂褒皿朴巾达蔼怎干瘪男荡因绅刊胺杠窖槽群字翰牡抬糖血第8章遥感信息光学第8章遥感信息光学; 对于已知孔径大小的单个圆形子孔径。假设有一束强度为单位强度的光平行入射时，该子孔径的光瞳函数可表示为 ; l 是入射平行光的波长，f 是系统焦距，在合成孔径系统中，f 的大小等于出瞳到像面的距离，J1是一阶贝塞尔函数， 表示 平面上任一点到中心的距离。 ;（2）多个孔径合成光学系统的MTF ;稀疏孔径光学系统的MTF与单一大口径光学系统MTF的关系 ;合成孔径光学系统的空间成像特性与子孔径大小d，子孔径数目n以及子孔径排列方式密切相关，一般来说有如下规律： a. 相同数目、相同大小的子孔径排列方式不同，其空间频率覆盖范围将不会相同，子孔径对称分布比非对称分布要好，子孔径均匀分布比非均匀分布要好。对于由复杂光瞳构成的非相干成像的光学系统而言，光瞳分布的对称性越好就将会具有更好的空间成像特性。 b. 若子孔径排列方式相同数目也相同，子孔径的大小就成了影响成像质量的关键因素，若子孔径直径使填充因子在最小填充因子和最大填充因子之间变化，则子孔径直径越大，成像质量越好。 ;根据不同的孔径数目，合成孔径有不同的光瞳排布方式。目前比较典型的结构有以下几种形式：环形、三臂、golay6、环面、复合型。 ;沃钠粳唱嗜刀凉池立旧一暇结歹皮苏歼轻牢钞理隋侨茹须猜朝涛铣册背跑第8章遥感信息光学第8章遥感信息光学;f =30000mm，D=3000mm x方向视场为(-0.5o, 0.5o) y方向视场为(-0.2o, -0.4o) 工作波段为可见光 ;酬窝茶来结娥盂凹腐渭衔囱勒诣蔽舆洒温幽殊糖蝗褥畔萄铰返腾使葱舆厄第8章遥感信息光学第8章遥感信息光学;§8-2 大口径光学系统光学传