[發明專利]具有二級穩像功能的機上自適應光學系統

在審

• 申請號: 201410843411.7
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104570385A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 王建立;明名;趙金宇;劉欣悅;陳寶剛;呂天宇;賈建祿
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/64
• 分類號: G02B27/64
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明屬于大口徑自適應光學成像探測領域，具體涉及一種具有二級穩像功能的機上自適應光學系統。

背景技術

由于大氣湍流的存在，對大于20km遠距離飛行目標進行地基直接光學成像探測，獲得的是模糊圖像。為滿足對遠距離目標，達到高分辨的清晰成像效果，目前，國內外主要采取的技術是1m以上光學口徑、光學自適應、圖像恢復等；同時，從克服地球曲率、目標可被太陽照射、觀測背景較暗，提高目標信噪比和可探測距離角度考慮，可采用車載方式，實現機動布站測量。

目前，在大口徑自適應光學成像探測領域，采用的自適應成像，均是在庫德房室內固定環境下實現的，中科院光電所在《CHINESE?OPTICS?LETTERS》2010年11期上發表的文章《First?light?on?the?127-element?adaptive?optical?system?for?1.8-m?telescope》，介紹了自適應光學系統的實施方案，通過庫德光路將系統第一像面引入塔臺下方距離主鏡十多米的庫德房內，先后進行一級穩像和高階校正后進行自適應成像，它所描述的自適應成像是在實驗室內實現的，且望遠鏡為固定形式，存在工作環境要求苛刻，焦距過長、能量損失嚴重、穩像效果差、不便于機動使用的缺點。

發明內容

本發明的目的在于提出一種具有二級穩像功能的機上自適應光學系統，解決現有技術存在的對環境要求苛刻、焦距過長、能量損失嚴重、穩像效果差和無法機動布站的問題。

為實現上述目的，本發明的具有二級穩像功能的機上自適應光學系統包括：中繼光學系統Ⅱ、一級傾斜校正光學系統Ⅲ、自適應校正光學系統Ⅳ和雙通道高分辨力成像光學系統Ⅴ；

所述中繼光學系統Ⅱ包括平面反射鏡B、平面反射鏡C、拋物反射鏡、平面反射鏡D、分色鏡A、平面反射鏡E和變形鏡；主光學系統Ⅰ的第一像面對平面反射鏡B呈中心遮攔，來自第一像面的光束穿過平面反射鏡B，依次經平面反射鏡C和拋物反射鏡反射后的光束到達平面反射鏡B，光束依次經平面反射鏡B和平面反射鏡D反射后由分色鏡A進行光譜分光，波段為900nm～1700nm的光束透射進入一級傾斜校正光學系統Ⅲ，波段為450nm～900nm的光束經平面反射鏡E和變形鏡反射后進入自適應校正光學系統Ⅳ；

所述一級傾斜校正光學系統Ⅲ包括校正透鏡、平面反射鏡F和短波紅外高速探測器；所述短波紅外高速探測器的靶面位于所述校正透鏡的焦面上，由中繼光學系統Ⅱ透射的光束透過校正透鏡，經平面反射鏡F反射后，成像在短波紅外高速探測器上；

所述自適應校正光學系統Ⅳ包括耦合透鏡A、平面反射鏡G、第二像面、耦合透鏡B、分色鏡B、平面反射鏡H和波前探測器；所述波前探測器的靶面位于所述變形鏡共軛位置上，由中繼光學系統Ⅱ進入的光束透過耦合透鏡A，經平面反射鏡G反射形成第二像面，來自第二像面的光束透過耦合透鏡B后經分色鏡B進行光譜分光，波段為700nm～900nm的光束透射進入雙通道高分辨力成像光學系統Ⅴ，波段為450nm～700nm的光束平面反射鏡H反射后被波前探測器接收；

所述雙通道高分辨力成像光學系統V包括平面反射鏡I、成像透鏡、分光鏡、成像探測器A和成像探測器B，成像探測器A的靶面位于所述成像透鏡的焦面位置上，成像探測器B的靶面位于所述成像透鏡的離焦位置上，由自適應校正光學系統IV進入的光束經平面反射鏡I反射后，透過成像透鏡，經分光鏡26分光后，分別成像在成像探測器A和成像探測器B上。

所述平面反射鏡B開有中心孔，中心孔的直徑大于主光學系統的第一像面的中心遮攔直徑。

所述平面反射鏡D和平面反射鏡E為快速控制反射鏡，所述平面反射鏡D與一級傾斜校正光學系統Ⅲ組成閉環系統，所述平面反射鏡E與自適應校正光學系統Ⅳ形成閉環系統。

所述變形鏡與所述自適應校正光學系統Ⅳ組成閉環系統。

所述校正透鏡為球面透鏡。

所述短波紅外高速探測器為高靈敏度電荷耦合器件(CCD)、增強型電荷耦合器件(ICCD)或電子倍增電荷耦合器件(EBCCD)，所述短波紅外高速探測器的靶面大小與所述一級傾斜校正光學系統Ⅲ的像面大小相匹配。

所述耦合透鏡A和耦合透鏡B均為球面透鏡。

所述波前探測器為帶有10×10微透鏡陣列的波前探測器，與所述變形鏡組成閉環系統，所述波前探測器的靶面大小與所述自適應校正光學系統Ⅳ的像面大小相匹配。

所述成像透鏡為球面透鏡。

所述分光鏡的透射反射比為50％。