[發明專利]基于七孔徑的稀疏合成孔徑成像系統及其相位校正方法

有效

• 申請號: 202110778957.9
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113534436B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 聶亮;孟咪莎;于洵;劉寶元;陳靖
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G02B23/02
• 分類號: G02B23/02;G02B23/12;G02B27/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及高分辨率光學成像技術領域，具體涉及一種基于七孔徑的稀疏合成孔徑成像系統及其相位校正方法。可用于提高系統的成像分辨能力，并有效減少共相誤差對成像系統的影響。本發明由合束光學系統以及圖像采集系統組成，經過平行光管的反射光波經子孔徑陣列后，通過相位校正系統完成傾斜誤差和平移誤差的校正，對每個子孔徑進行相位閉環校正，實現七路成像光波共相位，最后成像光波經過光束合束系統以及圖像采集系統實現高分辨率成像。本發明結構簡單緊湊且能有效實現相位誤差的校正功能，環境適應性強，在準確性和實時性方面相較同類系統有所改善。

技術領域

本發明涉及高分辨率光學成像技術領域，具體涉及一種基于七孔徑的稀疏合成孔徑成像系統及其相位校正方法。

背景技術

大型光學望遠鏡是進行遠距離目標探測的重要工具之一，被廣泛應用于氣象預報、地球資源、環境檢測、天文觀測、軍事對地偵察和空間態勢感知等諸多領域，但光學系統的極限角分辨率受制于光波波長和光學系統的孔徑，望遠鏡最小空間可分辨角與系統孔徑直徑呈反比。隨著對光學系統分辨能力要求不斷提高，這就要求對于在一定波段下工作的光學系統，不斷加大其系統孔徑。但實際應用中由于種種因素的限制(例如制造材料、制造技術、機械結構、發射體積和重量等等)，使得單孔徑系統孔徑的增加變得極為困難。光學合成孔徑成像技術為提高成像系統分辨率提供了新的方法。

合成孔徑成像技術是指用被精確定位的子孔徑陣列代替傳統的單孔徑系統的主鏡達到增大系統口徑的目的。不同于傳統單孔徑光學望遠鏡口徑增大所受到的各種限制，合成孔徑光學系統成像技術能夠促使光學系統口徑呈跨越式發展，不但能實現高分辨率成像，而且可以降低主鏡的加工難度，特別是對空基望遠鏡而言，可以減輕載荷體積和重量，降低發射費用。

對于所有光學合成孔徑成像望遠鏡而言，最重要的問題是實現所有子孔徑的共相位，由于子孔徑的裝配問題、觀測時受到的重力方向變化、風載震動、大氣平移誤差等因素的影響會產生和波長相當的誤差，因此能夠實現實時的將相位誤差校正是達到光學合成孔徑成像望遠鏡觀測目標的關鍵過程。

現有的相位校正方法通常先采用探測技術諸如相位差法、夏克-哈德曼法等來對合成孔徑成像系統的像差進行探測，再進行校正，而其中需要利用如哈德曼傳感器、分光鏡、光柵等額外的光學元件，這勢必會增加整個光學系統的復雜度和成本，且會引入另外的機械誤差和其他的系統像差，影響探測的精度和準確度，增加各個子孔徑共相位的難度。

發明內容

有鑒于此，本發明為解決針對現有共相位問題存在的不足和缺陷，提供一種基于七孔徑的稀疏合成孔徑成像系統及其相位校正方法。

為解決現有技術存在的問題，本發明的技術方案是：一種基于七孔徑的稀疏合成孔徑成像系統，由望遠鏡子系統、相位校正系統、合束光學系統以及圖像采集系統組成；

所述的望遠鏡子系統由若干個卡塞格林望遠子系統組成稀疏孔徑子孔徑陣列；

所述的相位校正系統包括若干個快速反射鏡和若干個快速反射鏡；

所述的合束光學系統包括若干個切角反射鏡、主鏡和圓形反射鏡，快速反射鏡、快速反射鏡和切角反射鏡與卡塞格林望遠子系統個數相同；

所述的圖像采集系統包括CCD相機和計算機；

所述的快速反射鏡、快速反射鏡和切角反射鏡依次設置于每一路卡塞格林望遠子系統的出射光路上，用于反射子系統的成像光波同時調節稀疏合成孔徑的相位誤差；

所述的若干個切角反射鏡的出射光路依次穿設主鏡、圓形反射鏡、CCD相機和計算機；

所述的計算機分別與CCD相機和相位校正系統電性連接。

進一步，卡塞格林望遠子系統設置有7個。

進一步，快速反射鏡和快速反射鏡之后分別設置有一維和二維偏轉的壓電陶瓷位移平臺。