[發(fā)明專利]一種大口徑球面主鏡

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010142369.8
• 申請(qǐng)日: 2010-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN101825760A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋曉孝;余建軍;沈?yàn)槊?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B13/00
• 分類號(hào): G02B13/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大口徑的主鏡結(jié)構(gòu)，特別涉及一種大口徑主鏡同心稀疏光瞳編碼結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，它適用于高分辨率、輕量化空間遙感器的對(duì)地觀測(cè)、環(huán)境自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)等軍事和民用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著空間探索、天文研究以及對(duì)地觀測(cè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)觀測(cè)精度的要求越來(lái)越高，提高望遠(yuǎn)鏡的空間分辨率成為迫切的需求。分辨率是空間遙感光學(xué)系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家空間技術(shù)的發(fā)展水平。目前世界各國(guó)爭(zhēng)先研制高分辨率的空間光學(xué)遙感器，以滿足對(duì)地觀測(cè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等軍事和民用領(lǐng)域需要。

在衍射極限條件下，遙感器光學(xué)系統(tǒng)的最小分辨角δ＝λ/D，表明口徑(D)大的光學(xué)系統(tǒng)才會(huì)有高的空間分辨率。傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)均采用單個(gè)大口徑光學(xué)系統(tǒng)，如哈勃望遠(yuǎn)鏡，主鏡直徑為2.4米，能達(dá)到的角分辨率為0.007″，但是，總重量已達(dá)到11.25噸，已接近目前美國(guó)的空間運(yùn)載能力極限。同時(shí)，口徑增大，制造和發(fā)射成本也增大，哈勃望遠(yuǎn)鏡從開始研制至發(fā)射歷時(shí)12年，耗資15億美元。因此，傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)越來(lái)越難以適應(yīng)現(xiàn)代高分辨率航天光學(xué)遙感的要求，尋求適合于研制大口徑望遠(yuǎn)鏡的新原理與新方法迫在眉睫。

目前，國(guó)內(nèi)外研究較多的是環(huán)面、環(huán)形、Golay和三臂結(jié)構(gòu)等稀疏孔徑的方法，但在輕量化的同時(shí)，如何解決加工裝配的準(zhǔn)確性方面還存在著不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種輕量化、高分辨率，且加工裝配方便的大口徑球面主鏡。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種大口徑主鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于：它由3～6個(gè)相同的子孔徑組成，各子孔徑均勻分布于同一圓周上，子孔徑的形狀為與主鏡同心的環(huán)扇形；它的填充因子F滿足：F＞0.25；所述主鏡的光學(xué)傳遞函數(shù)滿足在最大截止頻率內(nèi)包含全部的光信息。

所述的環(huán)扇形是在外徑為D、內(nèi)徑為d的環(huán)形基礎(chǔ)上，相對(duì)于圓心取α角度的圓心角所形成的結(jié)構(gòu)。

所述的子孔徑最優(yōu)的方案為4個(gè)。

所述的內(nèi)徑d≥50mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1.本發(fā)明所提供的主鏡是一種同心稀疏孔徑，因此，更易于裝配。

2.它適合于任何有主鏡的光學(xué)系統(tǒng)。

3.將其應(yīng)用于望遠(yuǎn)鏡，與同等分辨率的大口徑望遠(yuǎn)鏡相比，重量明顯減輕。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種大口徑球面主鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種環(huán)扇形孔徑編碼結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)1)光學(xué)系統(tǒng)的MTF曲線圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種環(huán)扇形孔徑編碼結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)2)光學(xué)系統(tǒng)的MTF曲線圖；

圖4是單個(gè)大口徑結(jié)構(gòu)光學(xué)系統(tǒng)的MTF曲線圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種環(huán)扇形孔徑編碼結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)2)光學(xué)系統(tǒng)的圖像復(fù)原結(jié)果圖，其中左圖為成像圖像，中間為復(fù)原圖像，右圖為增強(qiáng)圖像；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種環(huán)扇形孔徑編碼結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)2)光學(xué)系統(tǒng)的圖像復(fù)原對(duì)比度曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1：

參見(jiàn)附圖1，它是本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，所述環(huán)扇形子孔徑編碼結(jié)構(gòu)，它是以環(huán)形結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，再相對(duì)于圓心取一定角度(α)的圓心角，形成環(huán)扇形結(jié)構(gòu)。

在圖1所示直角坐標(biāo)關(guān)系中，D為該環(huán)扇形子孔徑的環(huán)形外徑，d為環(huán)形的內(nèi)徑，r＝(D-d)/2；α為子孔徑角度(弧度)，角度α和β的關(guān)系是：α+2β＝π/2，子孔徑個(gè)數(shù)N＝4。

為了進(jìn)一步確定本實(shí)施例提供的環(huán)扇形孔徑編碼結(jié)構(gòu)的光學(xué)傳遞函數(shù)特性，其光瞳函數(shù)的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式如下：