Зависимость величины сигнала от смещения функции рассеяния точки относительно центра пиксела фоточувствительной матрицы

Знаменский И.В. Зависимость величины сигнала от смещения функции рассеяния точки относительно центра пиксела фоточувствительной матрицы // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 12. С. 96–110. http://doi.org/10.17586/1023-5086-202390-12-96-110

Znamenskiy I.V. Dependence of the signal magnitude on displacement of the point spread function relative to the center of the photosensitive matrix pixel [In Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 12. P. 96–110. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-12-96-110

Предмет исследования. Изменение величины сигнала пиксела матрицы при смещении функции рассеяния точки относительно центра пиксела матрицы. Цель работы. Определение зависимости величины сигнала от смещения функции рассеяния точки относительно центра пиксела фоточувствительной матрицы для трёх случаев распределения облучённости: функции, описывающей распределение в кружке Эйри, гауссоиды вращения и равномерного распределения. Метод. В основу расчёта положен метод разбиения функции рассеяния точки на пикселе матрицы на отдельные области, по которым производятся вычисления сигнала. Смещение функции рассеяния точки на Dx по оси Х и на Dy по оси Y берётся в нормированном к радиусу пятна виде. Для создания двумерного графика зависимости сигнала пиксела от смещения функции рассеяния точки по осям X, Y введена ось смещения функции рассеяния точки. Сигнал на входе пиксела представлен в относительных единицах и нормирован к максимальному сигналу, сформированному при отсутствии смещения функции рассеяния точки. Спектральная чувствительность пиксела постоянна в пределах площади пиксела. Основные результаты. Разработан алгоритм расчёта изменения уровня сигнала пиксела матрицы при смещении функции рассеяния точки относительно пиксела матрицы. Построена зависимость нормированного сигнала пиксела матрицы от относительного смещения функции рассеяния точки под углом 45° для вышеуказанных случаев облучённости. При смещении функции рассеяния точки под углом 45° на величину 1,41R относительно пиксела сигнал меняется в 4 раза для всех 3-х случаев, а при смещении функции рассеяния точки вдоль одной из осей на величину R сигнал меняется в 2 раза для гауссоиды и цилиндрической функции. Практическая значимость. При смещении функции рассеяния точки относительно центра пиксела матрицы происходит падение облучённости матрицы, что при малом отношении сигнал/шум может приводить к срыву сопровождения или увеличению погрешности измерения угловых координат космических объектов. При энергетическом расчёте оптико-электронных систем падение сигнала из-за смещения функции рассеяния точки на половину пиксела позволит определить минимальный сигнал и, следовательно, минимальное отношение сигнал/шум.

автор благодарит доктора технических наук Тунгушпаева А.Т. за внимательное редактирование, в процессе которого им был высказан ряд замечаний, учтённых при составлении окончательного текста. Автор благодарит рецензентов и редакцию журнала за ценные замечания, которые позволили значительно улучшить статью.