[实用新型]一种紧凑型矩形孔径排布结构

说明书

本专利公开一种紧凑型矩形孔径排布结构。本专利采用通光孔径为圆形或方形的透镜有序排列为(2N+1)×(2N+1)的方阵，其中，N为非零正整数，以中心透镜为原点，以平行阵列的行列方向为坐标轴，建立坐标系；矩形孔径阵列中任意两个相邻透镜沿坐标轴方向的间距为孔径对的最小基线长度B_min，采样基频为f₀，并将(2N+1)×(2N+1)方阵分为大小为(N+1)×(N+1)、(N+1)×N、N×(N+1)、N×N的四个阵列象限，令每个象限阵列中关于该象限几何中心对称的透镜配对成为孔径对。这些孔径对对物空间目标探测，实现从(0，0)到(Nf₀，Nf₀)连续空间频率范围内全部整数采集，得到连续且无冗余的空间频率覆盖，提高目标的成像质量。

技术领域

本专利属于光电探测领域。“蛛网式”探测成像技术的孔径排布对系统工作性能具有重要影响。本专利就是针对“蛛网式”探测成像技术，提出一种孔径排布，供“蛛网式”探测成像仪器设计使用。

背景技术

针对传统望远镜尺寸大，质量重，组装运输困难的局限性，2012年洛克希德.马丁公司提出了一种基于干涉成像技术的分块式平面光电探测成像技术(SPIDER，SegmentedPlanar Imaging Detector for Electro-optical Reconnaissance)，该技术基于干涉成像原理，不同于传统望远镜中大而笨重的透镜，它使用数千个透镜阵列收集光，利用光子集成技术将透镜阵列和波导阵列集成在基底上，即将数千个干涉望远镜阵列微缩在一个芯片上。该技术将光学、处理系统和读出电路集中在一个芯片上，其尺寸、质量和功耗可比传统望远镜小十倍甚至百倍。

目前，根据文献可知，SPIDER成像系统结构包括干涉仪微透镜阵列，微透镜阵列支撑板，内部和外部的装校基准圆柱，硅基光子集成电路，支撑板等，其中干涉仪微透镜阵列用于收集光线，实现光波导之间干涉，为成像系统的核心部件，洛克希德马丁公司提出使用一种齿轮形的结构，排布结构图如图3所示。

该种排布方式，包括m个“齿臂”，360度均布，每个“齿臂”的孔径对排布均相同，相邻孔径的最小间距为Bmin，“齿臂”所有孔径对的基线长度为Bi＝n·Bmin，n为第i对孔径对之间的孔径个数。多臂形成的对待测物的空间采样频率覆盖(u，v)，其中，u＝Bi·cos(j·360/m)/(λz)，v＝Bi·sin(j·360/m)/(λz)，其中，j为第j个“齿臂”，λ为工作波长，z为物距。由于cos(j·360/m)/(λz)和sin(j·360/m)/(λz)为非整数，(u，v)并非在某个空间频域范围内连续整数覆盖，如图3所示。

齿轮形的排布方式，存在如下问题：

1)空间利用率低，干涉臂与干涉臂之间存在间隙，无形造成了空间浪费。空间光学遥感仪器要求体积小重量轻，特别是微纳卫星，因此，采取某种方式有效利用空间，减小空间浪费十分重要。

2)某个频段范围内空间采样频率分布不均匀，甚至会出现冗余或者缺失，对图像反演质量存在一定影响。图像质量是光学探测成像相机的重要评价指标，提升图像质量是光学探测成像仪器优化和提升的目标，因此，孔径排布原则和目标就是在有限资源条件下提升光学探测成像的图像质量。

3)系统对待测物的空间频域采样缺少的零频采样，即缺少对待测物的辐射亮度的采样，影响系统的辐射定标。

基于以上原因，本专利提出了一种矩形的透镜排布方式，解决如上问题。

发明内容