[发明专利]多望远镜型光学合成孔径成像系统及其设计方法

摘要

本发明旨在提供一种多望远镜型光学合成孔径成像系统及其设计方法，以解决传统单个大口径光学系统加工和制造难度大以及某些简单的合成孔径成像系统实践难以达到期望的系统指标的问题。设计得到的三子镜折反式光学合成孔径成像系统由光束合成镜和在系统入瞳面上以中心对称型式排布的结构相同的三个无焦子望远镜以及分别对应于各无焦子望远镜的光学延迟线组成，三个无焦子望远镜出瞳的共同的外切圆在光束合成镜入瞳上的孔径均满足无焦子望远镜放大率；光学延迟线设置于相应的折射系统平行出射光光路上，由两个平面反射镜组成；所述光束合成镜也为旋转对称系统。本发明系统结构紧凑，布局合理，为实现合成孔径成像技术工程化应用奠定了基础。

主权项

一种多望远镜型光学合成孔径成像系统的设计方法，设要求的系统指标为工作波段λ1～λ2，系统口径D，系统焦距f，系统全视场角2ω；该光学合成孔径成像系统的设计方法包括以下步骤：(1)根据要求的系统指标确定无焦子望远镜和光束合成镜各自的性能指标，其中，无焦子望远镜全视场角即系统全视场角2ω；(1.1)根据系统指标选择合适的孔径排布、填充因子F和无焦子望远镜数N；(1.2)根据填充因子F和无焦子望远镜数N确定无焦子望远镜口径d， d = F N · D ; (1.3)根据系统口径D和系统焦距f选择无焦子望远镜放大率m；(1.4)根据系统口径D和无焦子望远镜放大率m确定光束合成镜的入瞳直径Dc，Dc＝D/m；根据系统焦距f和无焦子望远镜放大率m确定光束合成镜焦距fc，fc＝f/m；(1.5)根据无焦子望远镜全视场角2ω和无焦子望远镜放大率m确定光束合成镜全视场角ωc，ωc＝2mω；(2)根据以上技术指标分别对无焦子望远镜和光束合成镜单独进行设计，无焦子望远镜的设计达到衍射极限，光束合成镜保留部分像差以抵消无焦系统的残余像差；(3)将无焦子望远镜、光束合成镜和光学延迟线按照步骤(1.1)设定的孔径排布进行排布，使无焦子望远镜的出瞳与光束合成镜的入瞳重合；(4)对系统整体进行整体优化，使之达到要求的系统指标；若多次优化后，系统仍不能达到要求的系统指标，则返回步骤(1)，修改无焦子望远镜和光束合成镜技术指标，其中，无焦子望远镜放大率m作为此时的主要修改参数，然后继续之后步骤直至达到要求的系统指标。