[发明专利]视场分割型光学合成孔径成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学成像方法及设备，一种高分辨率光学成像方法及设备。尤其涉及一种视场分割型光学合成孔径成像系统。

背景技术

光学成像系统目前已经被广泛应用，同时利用合成孔径原理也有相应的光学系统的研发，传统的光学高分辨率成像系统，需要光学系统设计成大口径的单片主镜和次镜光学系统，由于航天对地观测、天文观测所要求的光学系统的分辨率越来越高，所以要求光学系统的口径也越来越大，参见图1，目前大口径的光学系统在材料的均匀性、结构强度、加工、装配等一系列的实施环节上都遇到了极大的困难。因此，人们开始转而寻求用小口径的镜片拼接合成大口径的光学系统主镜，但目前的技术要求小口径的镜片必须和欲拼接成的大口径的镜片具有相同的曲率和非球面面型，这决定了小口径的镜片在不同的位置上具有不同的面型，因此在加工这些小口径的镜片时同样也会遇到一些困难，并且成本很高。

在国外有一种是由多台望远镜组成阵列望远镜来组成光学合成孔径光学系统，它在结构上也很庞大，制作成本也是高的惊人。因此提供一种结构简单、价格低廉、方便使用的利用合成孔径原理制作的光学系统非常有必要。

发明内容

为解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种高分辨率、易于实现规模化生产、制作成本低廉、可以使光学系统尽量的轻量化的视场分割型光学合成孔径成像系统。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种视场分割型光学合成孔径成像系统，包括主镜和位于主镜汇聚光路上的附镜，其特殊之处在于：所述主镜是由小口径的平面镜组成的平面镜阵列；所述附镜包括依次垂直设置于同一光轴上的成像镜、准直微透镜阵列以及收集镜；所述成像镜的焦点处并与所述成像镜平行的位置构成一次像面，所述收集镜的焦点处并与所述收集镜平行的位置构成二次像面，所述一次像面和二次像面均位于光路的出射一侧。

上述成像镜与一次像面还包括场镜，该场镜用于改变各视场主光线在一次像面上的入射角度。

上述成像镜是透射式成像镜、反射式成像镜或折反式成像镜。

上述收集镜是透射式收集镜、反射式收集镜或折反式收集镜。

上述准直微透镜阵列是具有成像功能的各种小透镜组成的阵列或小反射镜组成的阵列。

上述组成的平面镜阵列的小口径的平面镜至少包括2个。

上述主镜和附镜是共轴形式或离轴形式。

本发明的优点是：本发明是由主镜由小口径的平面反射镜组成，在成像镜的视场范围内，可组成大于成像镜口径的光学合成孔径阵列，该阵列的大小与排列决定了系统的孔径。系统焦距由成像镜、准直微透镜阵列、收集镜之间的关系确定。采用平面镜面型的子镜，使子镜易于实现规模化生产，降低成本，并可使主镜实现轻量化。另外，由于主镜是由小的平面镜组成，它的曲率半径不用再设计。从理论上讲，系统的孔径可以无限延伸，突破了主镜口径受到主次镜之间关系的限制。

附图说明

图1为目前光学合成孔径所采用的方法的示意图；

图2为本发明较佳的实施结构示意图；

图3为本发明第二较佳实施结构示意图。

具体实施方式

参见图2，本发明提供了一种视场分割型光学合成孔径成像系统，包括主镜2和位于主镜2汇聚光路上的附镜，主镜2是由小口径的平面镜组成的平面镜阵列；附镜包括依次垂直设置于同一光轴9上的成像镜4、准直微透镜阵列6以及收集镜7；成像镜4的焦点处并与所述成像镜4平行的位置构成一次像面5，收集镜7的焦点处并与所述收集镜7平行的位置构成二次像面8，一次像面5和二次像面8均位于光路的出射一侧。

成像镜4与一次像面5还包括场镜，该场镜用于改变各视场主光线在一次像面5上的入射角度。

成像镜4是透射式成像镜4、反射式成像镜4或折反式成像镜4。收集镜7是透射式收集镜、反射式收集镜或折反式收集镜。准直微透镜阵列6是具有成像功能的各种小透镜组成的阵列或小反射镜组成的阵列。组成的平面镜阵列的小口径的平面镜至少包括2个。主镜2和附镜是共轴形式或离轴形式。

参见图3，本发明提供的另一较佳的具体实施例结构示意图，与上一实施例不同的是，本实施例的反射镜阵列2所形成的主镜是离轴设置的。

本发明在工作时：光线1从无穷远入射到平面镜组成的平面反射镜阵列2上，经反射镜阵列2将光线反射进入成像镜3，成像镜3和场镜4一起将光线1成像到一次像面5上。这时同一入射视场的光线1经不同平面反射镜的反射，分别成像在一次像面5的不同位置，但同一入射视场所成的像点在像阵列的各自的区域像面上的对应位置相同。光线1再经过准直微透镜阵列6分别对区域像面上的成像点进行准直，使对应于相同入射视场角的成像点所发出的光线1成平行光，收集镜7将经准直微透镜阵列6准直的光线成像到二次像面8(CCD像平面)上。