[發(fā)明專利]具有二級(jí)穩(wěn)像功能的機(jī)上自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410843411.7
• 申請(qǐng)日: 2014-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104570385A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建立;明名;趙金宇;劉欣悅;陳寶剛;呂天宇;賈建祿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G02B27/64
• 分類號(hào): G02B27/64
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 南小平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大口徑自適應(yīng)光學(xué)成像探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種具有二級(jí)穩(wěn)像功能的機(jī)上自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于大氣湍流的存在，對(duì)大于20km遠(yuǎn)距離飛行目標(biāo)進(jìn)行地基直接光學(xué)成像探測(cè)，獲得的是模糊圖像。為滿足對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)，達(dá)到高分辨的清晰成像效果，目前，國(guó)內(nèi)外主要采取的技術(shù)是1m以上光學(xué)口徑、光學(xué)自適應(yīng)、圖像恢復(fù)等；同時(shí)，從克服地球曲率、目標(biāo)可被太陽(yáng)照射、觀測(cè)背景較暗，提高目標(biāo)信噪比和可探測(cè)距離角度考慮，可采用車載方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)布站測(cè)量。

目前，在大口徑自適應(yīng)光學(xué)成像探測(cè)領(lǐng)域，采用的自適應(yīng)成像，均是在庫(kù)德房室內(nèi)固定環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，中科院光電所在《CHINESE?OPTICS?LETTERS》2010年11期上發(fā)表的文章《First?light?on?the?127-element?adaptive?optical?system?for?1.8-m?telescope》，介紹了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施方案，通過(guò)庫(kù)德光路將系統(tǒng)第一像面引入塔臺(tái)下方距離主鏡十多米的庫(kù)德房?jī)?nèi)，先后進(jìn)行一級(jí)穩(wěn)像和高階校正后進(jìn)行自適應(yīng)成像，它所描述的自適應(yīng)成像是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，且望遠(yuǎn)鏡為固定形式，存在工作環(huán)境要求苛刻，焦距過(guò)長(zhǎng)、能量損失嚴(yán)重、穩(wěn)像效果差、不便于機(jī)動(dòng)使用的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種具有二級(jí)穩(wěn)像功能的機(jī)上自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的對(duì)環(huán)境要求苛刻、焦距過(guò)長(zhǎng)、能量損失嚴(yán)重、穩(wěn)像效果差和無(wú)法機(jī)動(dòng)布站的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具有二級(jí)穩(wěn)像功能的機(jī)上自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)包括：中繼光學(xué)系統(tǒng)Ⅱ、一級(jí)傾斜校正光學(xué)系統(tǒng)Ⅲ、自適應(yīng)校正光學(xué)系統(tǒng)Ⅳ和雙通道高分辨力成像光學(xué)系統(tǒng)Ⅴ；

所述中繼光學(xué)系統(tǒng)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(xué)系統(tǒng)Ⅰ的第一像面對(duì)平面反射鏡B呈中心遮攔，來(lái)自第一像面的光束穿過(guò)平面反射鏡B，依次經(jīng)平面反射鏡C和拋物反射鏡反射后的光束到達(dá)平面反射鏡B，光束依次經(jīng)平面反射鏡B和平面反射鏡D反射后由分色鏡A進(jìn)行光譜分光，波段為900nm～1700nm的光束透射進(jìn)入一級(jí)傾斜校正光學(xué)系統(tǒng)Ⅲ，波段為450nm～900nm的光束經(jīng)平面反射鏡E和變形鏡反射后進(jìn)入自適應(yīng)校正光學(xué)系統(tǒng)Ⅳ；

所述一級(jí)傾斜校正光學(xué)系統(tǒng)Ⅲ包括校正透鏡、平面反射鏡F和短波紅外高速探測(cè)器；所述短波紅外高速探測(cè)器的靶面位于所述校正透鏡的焦面上，由中繼光學(xué)系統(tǒng)Ⅱ透射的光束透過(guò)校正透鏡，經(jīng)平面反射鏡F反射后，成像在短波紅外高速探測(cè)器上；

所述自適應(yīng)校正光學(xué)系統(tǒng)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(cè)器；所述波前探測(cè)器的靶面位于所述變形鏡共軛位置上，由中繼光學(xué)系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)入的光束透過(guò)耦合透鏡A，經(jīng)平面反射鏡G反射形成第二像面，來(lái)自第二像面的光束透過(guò)耦合透鏡B后經(jīng)分色鏡B進(jìn)行光譜分光，波段為700nm～900nm的光束透射進(jìn)入雙通道高分辨力成像光學(xué)系統(tǒng)Ⅴ，波段為450nm～700nm的光束平面反射鏡H反射后被波前探測(cè)器接收；

所述雙通道高分辨力成像光學(xué)系統(tǒng)V包括平面反射鏡I、成像透鏡、分光鏡、成像探測(cè)器A和成像探測(cè)器B，成像探測(cè)器A的靶面位于所述成像透鏡的焦面位置上，成像探測(cè)器B的靶面位于所述成像透鏡的離焦位置上，由自適應(yīng)校正光學(xué)系統(tǒng)IV進(jìn)入的光束經(jīng)平面反射鏡I反射后，透過(guò)成像透鏡，經(jīng)分光鏡26分光后，分別成像在成像探測(cè)器A和成像探測(cè)器B上。

所述平面反射鏡B開(kāi)有中心孔，中心孔的直徑大于主光學(xué)系統(tǒng)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(jí)傾斜校正光學(xué)系統(tǒng)Ⅲ組成閉環(huán)系統(tǒng)，所述平面反射鏡E與自適應(yīng)校正光學(xué)系統(tǒng)Ⅳ形成閉環(huán)系統(tǒng)。

所述變形鏡與所述自適應(yīng)校正光學(xué)系統(tǒng)Ⅳ組成閉環(huán)系統(tǒng)。

所述校正透鏡為球面透鏡。

所述短波紅外高速探測(cè)器為高靈敏度電荷耦合器件(CCD)、增強(qiáng)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(cè)器的靶面大小與所述一級(jí)傾斜校正光學(xué)系統(tǒng)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(cè)器為帶有10×10微透鏡陣列的波前探測(cè)器，與所述變形鏡組成閉環(huán)系統(tǒng)，所述波前探測(cè)器的靶面大小與所述自適應(yīng)校正光學(xué)系統(tǒng)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％。