[发明专利]一种基于稀疏孔径的可见或红外高分辨光学系统

说明书

本发明设计一种稀疏口径拼接主镜系统。其特别之处在于：沿着光线传播方向依次经过由6个子镜，按照glory方式排列的拼接主镜、第二反射镜、第三反射镜、折轴镜；整个系统采用偏视场，通过折轴镜对系统的长度进行折叠；孔径光阑放置在拼接主镜上；6个子镜的相对位置可以移动，用来分析子镜位置误差对系统成像质量影响。本发明提供了一种能够用于地面及空间实现高分辨探测的高分辨光学系统，主镜由6个子镜拼接而成，实现可见光波段到近红外波段的成像。

技术领域

本发明涉及光学成像领域，具体涉及一种高分辨率大口径稀疏口径可见或红外光学系统。主要用于遥远星系的高分辨观测，对系外生命体的探测及大爆炸后红线的漂移等现象，也可用于对地高分辨观测，包括对国土普查、自然灾害监察等领域。

技术背景

为了提高光学系统的分辨率，需要增大系统的通光孔径，天基系统中，有已投入应用的2.4m口径哈勃望远镜以及在研的6.5m口径的詹姆斯韦伯望远镜，地基系统中有正在研制的MMT，口径大小为30m等。而受到各种加工条件及原料制备、装调检测的限制，单口径的反射镜加工一般不超过8m。随着人类探索的深入，大口径光学系统的需求越来越迫切，因此大口径光学系统的研究将会是未来的一个重要方向。

而对于超大口径的设计，受到诸如镜面材料、加工工艺、航天器运载能力、发射体积等因素的限制，单口径为主体的传统光学望远镜的设计理念已经难以支撑空间望远镜口径增大的需要。因此，通过小尺寸子镜拼接得到大口径反射主镜的形式成为首选，特别是稀疏口径系统，是实现大口径乃至超大口径光学系统的主要形式，口径大小最大可以达到几十米量级。

1978年美国在亚里桑那建造的MMT(Multiple Mirror Telescope)是最早的稀疏孔径成像系统。它由六块直径为1.8m的子望远镜组成，等效孔径相当于直径4.45m的望远镜。系统内有计算机控制的调整系统和图像的激光稳定系统，视场为3秒。但是该系统只有很小的一部分视场能够被定相，同时需要一个有经验的操作人员进行人工调整。The MultiAperture Imaging Array系统由9个口径10cm的子望远镜排成“Y”字形。每个子望远镜为10倍放大率，系统等效孔径0.65m，视场15microradians。该系统的特色是采用了PhaseDiversity波前传感方法在白光照明情况下利用扩展目标进行闭环定相控制.Star9系统也是由9个子望远镜组成。每个子望远镜口径为12.5cm，系统等效口径0.61m，视场角1μrad。另一个用于天文观测的地基光学稀疏孔径成像系统是LBT(The Large BinocularTelescope)。它由亚里桑那大学和一些国际研究机构合作共同建造。LBT由两个8.4m的主镜组成，它们被固定在共同的基座上。系统最长基线达到22.8m。当工作波长在550nm时，系统角分辨率达到6.1mas。稀疏口径光学系统的口径发展越来越大，正在逐步解决光学系统口径增大困难的问题。而文中所设计的稀疏口径系统口径达到20m左右，是未来稀疏口径系统实现高分辨率成像的一个重要尺寸，现阶段，还没有这么大口径的相关理论与技术的突破。

发明内容

为了解决背景中存在的技术问题，增大光学系统的口径从而提高系统的分辨率，使得系统可以进行高分辨成像，获得被测物体的更多细节信息，本发明提出一种基于稀疏孔径的可见或红外高分辨光学系统。

本发明的技术解决方案是：

一种基于稀疏孔径的可见或红外高分辨光学系统，其特征在于：所述光学系统由光阑、第一射镜、第二反射镜、第三反射镜和折轴镜组成；

所述光学系统沿光学传播方向依次通过所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜和所述折轴镜；

所述光阑位于所述第一反射镜上，所述光阑采用偏视场；

所述折轴镜缩短整个所述光学系统的尺寸。

其特征在于：所述第一反射镜由6块子镜拼接而成；所述子镜的排列方式为glory排列。