专利名称：稀疏孔径光瞳结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及空间遥感领域高分辨率光学遥感器中的一种稀疏孔径光瞳结构。
背景技术：
随着科学技术的发展，航天遥感技术已经被广泛应用于天文观测、遥感和军事侦 查等领域的发展。它正逐渐成为人们获取各种空间信息、发现和识别目标以及各国掌握信 息主动权的最重要手段之一。世界各国投入了大量的人力、物力进行航天遥感技术的研究与开发。在已发展的 众多空间遥感器中，光学遥感器始终是最主要也是最重要的一类遥感器。利用搭载在卫星 上的光学遥感器进行对地观测，在空间上具有速度快、视野广、覆盖范围大、不受领空限制 和全球覆盖的优点，在时间上具有实时探测和全年覆盖的优点。目前，光学遥感器正朝着高 空间分辨率、高光谱和更宽覆盖的方向发展。其中，空间分辨率是评价一个空间光学遥感器 观测能力的重要技术指标。空间分辨率越高，遥感器对目标细节的分辩能力越强，获取的信 息越多。更高的空间分辨率是光学遥感器的发展趋势。然而，根据物理光学理论，在系统工 作波长一定的情况下，要提高光学系统的空间分辨率，必须增大系统的通光口径。在实际应 用中，大型或超大型的光学系统口径的增大将受到材料、工艺水平、装配、有效载荷舱体积 和成本等诸多因素的限制，在现有技术条件下是很难实现甚至不可能实现的。并且对于空 间光学系统，口径的增大势必带来发射的困难，复杂的空间环境也可能导致大口径光学镜 面的变形，最终无法达到正常的工作性能。为了突破系统口径的限制，获得更高的空间分辨 率，并且降低系统的重量，稀疏孔径成像理论得以提出。光学稀疏孔径结构的基本思想就是采用多个小孔径的光学系统的组合，把多个小 口径的光学元件或光学系统按照一定的方式在空间上进行排列，通过各子孔径的光束经过 位相补偿和调整后相干叠加到共同的焦平面上，使系统的分辨率等效为一个更大口径的光 学成像系统，达到单个大孔径系统的成像质量。然而稀疏孔径系统也受很多其他因素的制 约。Golay、Meinel、Feite等人很早就开始了稀疏孔径成像的理论研究工作，比较基础的问 题就是孔径优化问题。不同的孔径排列形式会产生不同的点扩散函数(PSF)和调制传递函 数(MTF)。点扩散函数(PSF)和光学传递函数(OTF)常用来描述光学系统在空域和频域的 成像性能。PSF是系统对理想物点成像斑的能量分布的数学描述。OTF是成像系统对目标 所成实际像的频谱与理想像频谱的比值，其模为调制传递函数(MTF)。调制传递函数(MTF)是评价光学稀疏孔径系统成像性能的重要指标。不同的应用 目的对光学稀疏孔径系统调制传递函数的要求不同。例如，某些天文研究需要对已知目标 非常微小的细节进行观测，系统调制传递函数对特定中、高频成分有很好的响应将成为首 要考虑的问题。相应系统可以被设计为一个带通滤波器。但是，对用于遥感、侦察目的的空 间光学遥感器一般没有固定的观察目标，需要系统调制传递函数从低频到某个高频的范围 内对空间频率进行连续响应，以形成一个均勻一致的频率响应覆盖平面。不同的稀疏孔径 结构对系统调制传递函数的分布具有直接的影响。因此，稀疏孔径结构的设计与优化问题成为光学稀疏孔径成像系统研究的关键问题之一。 稀疏孔径结构对系统的成像性能具有直接的影响。目前，典型的孔径结构有 G0LAY，三臂和环形结构等。选择一种合适的孔径结构，对系统的成像质量是很重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种空间分辨率高、结构灵活、易于装配的稀疏孔径光瞳结 构。实现本发明目的的技术方案是提供一种光瞳结构，由9个直径相同的子镜构成， 其特殊之处在于9个子镜的分布结构为其中3个子镜的圆心平均分布在圆A的圆周上，其 余6个子镜的圆心分布在圆B的圆周上，圆A与圆B为同心圆，该同心圆的圆心为0，圆A的 半径为巧，圆B的半径为巧，巧r2 = 2 3，分布在圆A圆周上的3个子镜的圆心连线构 成一等边三角形，该等边三角形的每个角的角平分线分别通过圆心0并延伸与圆B的圆周 相交，三个交点分别为M1、M2和M3，分布在圆B的圆周上的6个子镜每两个分为一组，共分 三组，每一组中的两个子镜的圆心与圆心0的连线组成的夹角为20度，此夹角共三个，同心 圆的圆心0与交点M1、M2和M3的连线0M1、0M2和0M3分别为这三个夹角的角平分线，该稀 疏孔径光瞳结构的填充因子定义为
权利要求
1.稀疏孔径光瞳结构，由9个直径相同的子镜构成，其特殊之处在于9个子镜的分布结 构为其中3个子镜的圆心平均分布在圆A的圆周上，其余6个子镜的圆心分布在圆B的圆 周上，圆A与圆B为同心圆，该同心圆的圆心为0，圆A的半径为巧，圆B的半径为巧，巧r2 =2 3，分布在圆A圆周上的3个子镜的圆心连线构成一等边三角形，该等边三角形的每 个角的角平分线分别通过同心圆的圆心0并延伸与圆B的圆周相交，三个交点分别为M1、M2 和M3，分布在圆B的圆周上的6个子镜每两个分为一组，共分三组，每一组中的两个子镜的 圆心与同心圆的圆心0的连线组成的夹角为20度，此夹角共三个，同心圆的圆心0与交点 M1、M2和M3的连线0M1、0M2和0M3分别为这三个夹角的角平分线，该稀疏孔径光瞳结构的 填充因子定义为
2.根据权利要求1所述的稀疏孔径光瞳结构，其特征在于所述填充因子的变化范围 是 10%≤ F ≤ 19. 7%。
全文摘要
本发明涉及一种稀疏孔径光瞳结构，由9个直径相同的子镜构成，其中3个子镜的圆心平均分布在圆A的圆周上，其余6个子镜的圆心分布在圆B的圆周上，圆A与圆B为同心圆，半径比为2∶3，分布在圆A圆周上的3个子镜的圆心连线构成一等边三角形，该等边三角形的每个角的角平分线分别通过圆心O并延伸与圆B的圆周相交于点M1、M2和M3，分布在圆B的圆周上的6个子镜每两个为一组，每一组中的两个子镜的圆心与圆心O的连线组成的夹角为20度，此夹角共三个，OM1、OM2、OM3分别为这三个夹角的角平分线，该结构的填充因子F的变化范围是0＜F≤19.7％。该结构结构简单，各子镜较容易装配，MTF呈正六边形分布，分布均匀，分辨率高，成像性能好。
文档编号G01S7/481GK101995567SQ20091002358
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者杨建峰, 梁士通, 薛彬, 阮萍 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所