УДК 681.7.012

АЛГОРИТМ НАХОЖДЕНИЯ АБЕРРАЦИОННЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ В КОСМИЧЕСКОЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЕ НАБЛЮДЕНИЯ

Е. В. Селиверстова ^1,2, Г. А. Щербина ^1,2, Б. М. Шурыгин ¹

 ¹ Московский физико-технический институт (государственный университет), 141701, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский переулок, 9

  ² АО «НПО «ЛЕПТОН», 124527, Москва, г. Зеленоград, Солнечная аллея, дом 6

 

Статья поступила в редакцию 11 декабря 2017 г. 

 

Аннотация. В работе описывается алгоритм поиска аберрационных коэффициентов по изображению точечного тест-объекта. В предлагаемом подходе  аберрации волнового фронта представляются при помощи полиномов Цернике, коэффициенты при полиномах выступают в роли критерия съюстированности системы. Приведено несколько возможных способов вычисления изображения из коэффициентов Цернике: геометрический, дифракционный с интегралом Киргофа, дифракционный Нижбера-Цернике, а также выполнено их сравнение. Предлагаемый алгоритм поиска аберрационных коэффициентов основан на поэтапном вычислении аберрированного изображения из значений коэффициентов Цернике и сравнении рассчитанного изображения с действительным изображением прибора. Подход был апробирован на осевом зеркально-линзовом объективе Ричи-Кретьн.

Ключевые слова: аберрации, полиномы Цернике, юстировка оптико-электронных систем, дистанционное зондирование Земли.

Abstract. This paper describes an algorithm of searching the aberration coefficients from defocused image of a point source. In proposed approach, the wave front aberrations which are caused by optics misalignment are represented by Zernike polynomials. Zernike polynomials coefficients which indicate lens alignment can act as criteria of an optical systems quality. Implementation of the algorithm requires the ‘direct task’ solution in order to get the aberrated image using the values of the Zernike coefficients. In the article several possible approaches to obtain the image of a point spread function which is calculated from the values of the Zernike’s coefficients are presented: geometric, diffraction by the Kirchhoff integral, diffraction by Nijboer-Zernike approach. Comparison of the methods mentioned above was made at the base of the algorithm’s time response and the resulting image accuracy. Algorithm proposed for finding aberrational Zernike coefficients is based on the ‘direct task’ solution and comparison based on the discrepancy criterion between obtained image and the actual image of the real lens step-by-step. The geometrical approach was used for the ‘direct task’ solution as the fastest and ideologically simplest algorithm. The approach was tested on the axial catadioptric Ritchey–Chrétien lens. Estimation of the Zernike coefficients gives an ability to define current relative positions of the lens optical components. This allows the system’s alignment to be done.

Key words: aberration, Zernike polynomials, lens adjustment, Earth remote sensing.

 

Ссылка на статью:

Е. В. Селиверстова, Г. А. Щербина, Б. М. Шурыгин. Алгоритм нахождения аберрационных коэффициентов в космической оптико-электронной аппаратуре наблюдения. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №12. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/dec17/8/text.pdf