摘要：在光电成像系统的设计中，通过优化成像系统的性能能够提高成像系统的分辨率。本文重点围绕光电系统的系统误差、性能优化、信噪比和平均功能展开讨论，以便设计者在光电成像系统的设计中，能够从实际情况出发制定科学合理的优化策略。
关键词：光电成像；性能优化；光学设计
引言：
光电成像系统的性能评估主要与光学系统和光学成像系统的优化有关。在光电成像系统的优化过程中，需要用到电子学、材料学、机械力学等多个学科知识。伴随科学技术的日益进步，探测器阵列的更新速度也日益提高，只有进一步开展加深对光电成像系统的探索研究，才能与阵列探测器的发展需求相适应，同时对其性能的完善具有及其重要的参考价值。
1.对光电成像系统的性能优化
光电成像系统的性能优化主要是设计光电器件，提高光电成像系统的分辨率，而且要减少系统投入的成本。在光电成像系统中，几何尺寸、位相时钟和电荷扩散等因对探测器的性能起到至关重要的决定作用。在实际使用操作过程中，环境状况、运输条件和温度变化等因素都会对探测器的性能产生重大影响。
在光学系统的设计中，光学系统的焦距应根据图像的放大倍数和瞬时视场来确定；孔径的确定依据是信噪比；视场角的确定要以孔径的大小为依据；同时传递函数余量的设计应该根据不同环境和加工程度的难易来确定。在理想光学系统的设计中，光斑的直径为2.44λf，光学系统的截止频率为1 /λf，探测器的截止频率为1 / d，当艾里斑的直径为1像素，艾里斑直径D，和光学功能的截止频率2.44/d。然而，当光斑是像素时，系统显然缺少采样，这会导致探测器的一定程度的限制。当系统通过相应的频谱，它会导致成像失真[ 1 ]。
在设计过程中，设计者可以通过增加采样频率来提高系统的分辨率。它主要体现在以下几个方面：第一，当通风孔直径为2像素，同样缺乏系统采样时，本设计主要用于航空航天相机，其传递函数与设计值比较低。其次，当艾里函数为3像素时，光学系统的传递函数很容易达到0.1。大多在中小型的光电成像系统中采用。第三，当艾里函数为4像素时，光电系统的分辨率相对较高。因此，在光电成像系统的性能优化设计中，增加系统空间的采样频率可以提高系统的分辨率，进而可以实现光电系统的性能[ 2 ]。
2、系统误差对函数的影响
在光学成像系统的设计中，由于在制造和应用过程中存在相应的误差，会降低传递函数，从而影响光电成像系统的性能。根据科学研究，影响其绩效的因素主要体现在以下几个方面：
2.1波像差对函数的影响
在光学系统的设计中，波像差会影响系统的分辨率，而在系统设计过程中，加工环境、设计和使用等的变化会影响波像差的变化，从而影响光电成像系统的性能。在光电系统的设计中，下降因子与波像差的关系如图1所示：
公式1，Wmrs是系统的波像差，单位是波长，ATF（V）是一个下降的因素的作用，说明空间频率。当系统运动= 0.05，0.07，0.1和0.125，系统的递减率将达到最低值。因此，在设计光学成像系统的过程中，有必要对波像差和函数衰减因子进行合理的分析，从而保证系统的性能[3]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2离焦对函数的影响
在光学成像系统的设计中，需要对系统进行重点研究。当调焦过程中出现错误时，会对系统的功能产生较大的影响。当离焦斑直径D、散焦功能如图2所示：
在公式2，MTF（U）散焦。当探测器像素尺寸是10% D-D、散焦功能下降的幅度越大。在系统设计过程中，为了保证系统的色散率，探测器的像素尺寸必须控制在30%°C以内，才能为了保证光电成像系统的工作效率。
2.3像移对函数的影响
在光电成像系统的使用过程中，在曝光时间内，像在图像表面会出现移动，这会导致一定程度上的功能下降。图像运动主要包括线性运动、高频随机振动和正弦振动。当系统的线性位移为D时，系统的功能如图3所示：
公式3，UD的主要代表空间频率。当检测器像素的大小为10% d，20% d，30% d，40% d，D和D时，图像偏移的幅度将逐渐增大。
在光电成像系统的设计过程中，光电的作用主要是由波像差、离焦和像移。对于光学遥感成像系统，在设计过程中，空间频率可设定在0.5左右。光电系统处理后，其功能应控制在0.2左右。系统功能的最终应用应控制在0.1左右[4]。因此，在光电成像系统的使用过程中，只有设计者根据实际使用要求设计，才能达到最佳的性能。
3、 系统的平均传递函数
在光电成像系统中，光传输函数属于线性空间中的同一系统。然而探测器的取样将继续改变。在系统的使用中，为了满足系统的要求，设计者可以用平均函数来表示空间频率的变化，使光电成像系统的性能得到更好的优化。随着系统的正弦函数和COS值的增加，系统的相位值逐渐减小，逐渐成为标准值。在使用数据的过程中，相应的相位等于0。因此，在光电成像系统的设计过程中，设计者应尽量降低其功能的价值，从而保证系统的分辨率。
4、 系统的信噪比
信噪比是光电成像系统中的一个重要指标。在信噪比过程中，红外系统的信噪比和信噪比主要分为两部分。分别如公式4和公式5所示。
在公式4中，红外系统的信噪比主要由f表示，f是孔径，L是地面的辐射强度。该公式可用于计算系统的值4。可以很好的数值计算系统。
结语：
光电成像系统的性能评估主要与光学系统和光学成像系统的优化有关。在光电成像系统的优化过程中，需要用到电子学、材料学、机械力学等多个学科知识。光电成像系统的设计与分辨率有关，会影响光电系统的性能。伴随科学技术的日益进步，探测器阵列的更新速度也日益提高，只有进一步开展加深对光电成像系统的探索研究，才能与阵列探测器的发展需求相适应，希望通过本文的介绍，在设计光电成像系统的过程中，设计者可以设计图像的移位和散焦像差，以提高光电系统的性能。
参考文献：
[1]张颖,牛燕雄,吕建明,杨露,牛海莎,耿天琪,许冰,李继扬. 星载光电成像系统建模与性能评估[J]. 激光与光电子学进展,2015,02:148-154.
[2]李升才,金伟其,张建勇,王霞. 光电成像系统性能参数MRC及其测量方法[J]. 红外技术,2004,06:5-8.
[3]朱华征,范大鹏,马东玺,张文博. 载体运动对光电成像系统性能的影响分析[J]. 红外技术,2008,10:586-590.
论文作者:张茂胜
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/19
标签：系统论文; 光电论文; 性能论文; 过程中论文; 函数论文; 探测器论文; 功能论文; 《电力设备》2017年第8期论文;