具有二级稳像功能的机上自适应光学系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于大口径自适应光学成像探测领域，具体涉及一种具有二级稳像功能的机上自适应光学系统。
【背景技术】
[0002]由于大气湍流的存在，对大于20km远距离飞行目标进行地基直接光学成像探测，获得的是模糊图像。为满足对远距离目标，达到高分辨的清晰成像效果，目前，国内外主要采取的技术是Im以上光学口径、光学自适应、图像恢复等；同时，从克服地球曲率、目标可被太阳照射、观测背景较暗，提高目标信噪比和可探测距离角度考虑，可采用车载方式，实现机动布站测量。
[0003]目前，在大口径自适应光学成像探测领域，采用的自适应成像，均是在库德房室内固定环境下实现的，中科院光电所在《CHINESE OPTICS LETTERS》2010年11期上发表的文章《First light on the 127-element adaptive optical system for L 8_mtelescope》，介绍了自适应光学系统的实施方案，通过库德光路将系统第一像面引入塔台下方距离主镜十多米的库德房内，先后进行一级稳像和高阶校正后进行自适应成像，它所描述的自适应成像是在实验室内实现的，且望远镜为固定形式，存在工作环境要求苛刻，焦距过长、能量损失严重、稳像效果差、不便于机动使用的缺点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种具有二级稳像功能的机上自适应光学系统，解决现有技术存在的对环境要求苛刻、焦距过长、能量损失严重、稳像效果差和无法机动布站的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明的具有二级稳像功能的机上自适应光学系统包括:中继光学系统I1、一级倾斜校正光学系统II1、自适应校正光学系统IV和双通道高分辨力成像光学系统V ；
[0006]所述中继光学系统II包括平面反射镜B、平面反射镜C、抛物反射镜、平面反射镜
D、分色镜A、平面反射镜E和变形镜；主光学系统I的第一像面对平面反射镜B呈中心遮拦，来自第一像面的光束穿过平面反射镜B，依次经平面反射镜C和抛物反射镜反射后的光束到达平面反射镜B，光束依次经平面反射镜B和平面反射镜D反射后由分色镜A进行光谱分光，波段为900nm?1700nm的光束透射进入一级倾斜校正光学系统III，波段为450nm?900nm的光束经平面反射镜E和变形镜反射后进入自适应校正光学系统IV ;
[0007]所述一级倾斜校正光学系统III包括校正透镜、平面反射镜F和短波红外高速探测器；所述短波红外高速探测器的靶面位于所述校正透镜的焦面上，由中继光学系统II透射的光束透过校正透镜，经平面反射镜F反射后，成像在短波红外高速探测器上；
[0008]所述自适应校正光学系统IV包括耦合透镜A、平面反射镜G、第二像面、耦合透镜B、分色镜B、平面反射镜H和波前探测器；所述波前探测器的靶面位于所述变形镜共轭位置上，由中继光学系统II进入的光束透过耦合透镜A，经平面反射镜G反射形成第二像面，来自第二像面的光束透过耦合透镜B后经分色镜B进行光谱分光，波段为700nm?900nm的光束透射进入双通道高分辨力成像光学系统V，波段为450nm?700nm的光束平面反射镜H反射后被波前探测器接收；
[0009]所述双通道高分辨力成像光学系统V包括平面反射镜1、成像透镜、分光镜、成像探测器A和成像探测器B，成像探测器A的靶面位于所述成像透镜的焦面位置上，成像探测器B的靶面位于所述成像透镜的离焦位置上，由自适应校正光学系统IV进入的光束经平面反射镜I反射后，透过成像透镜，经分光镜26分光后，分别成像在成像探测器A和成像探测器B上。
[0010]所述平面反射镜B开有中心孔，中心孔的直径大于主光学系统的第一像面的中心遮拦直径。
[0011]所述平面反射镜D和平面反射镜E为快速控制反射镜，所述平面反射镜D与一级倾斜校正光学系统III组成闭环系统，所述平面反射镜E与自适应校正光学系统IV形成闭环系统。
[0012]所述变形镜与所述自适应校正光学系统IV组成闭环系统。
[0013]所述校正透镜为球面透镜。
[0014]所述短波红外高速探测器为高灵敏度电荷耦合器件(CCD)、增强型电荷耦合器件(ICCD)或电子倍增电荷耦合器件(EBCCD)，所述短波红外高速探测器的靶面大小与所述一级倾斜校正光学系统III的像面大小相匹配。
[0015]所述耦合透镜A和耦合透镜B均为球面透镜。
[0016]所述波前探测器为带有1X 10微透镜阵列的波前探测器，与所述变形镜组成闭环系统，所述波前探测器的靶面大小与所述自适应校正光学系统IV的像面大小相匹配。
[0017]所述成像透镜为球面透镜。
[0018]所述分光镜的透射反射比为50%。
[0019]本发明的有益效果为:本发明的具有二级稳像功能的机上自适应光学系统的中继光学系统II中，抛物反射镜为同轴抛物面反射镜，它将主光学系统第一像面后的发散光束进行准直，并使主反射镜I成像在变形镜13上，降低了光学加工和装调难度。平面反射镜D、平面反射镜E为快速控制反射镜，是本发明具有二级稳像功能的机上自适应光学系统的核心元件之一。平面反射镜D与一级倾斜校正光学系统III组成闭环系统，校正望远镜跟踪和大气抖动带来的整体波前倾斜误差，实现系统的一级稳像功能；平面反射镜E与自适应校正光学系统组成闭环系统，校正系统残余的整体波前倾斜误差，实现系统的二级稳像功會泛。
[0020]本发明针对直接光学成像图像模糊问题，采用二级稳像、自适应校正和双通道成像采集，实现对远距离目标高分辨的清晰成像。具有二级稳像功能的机上自适应光学成像系统属于国内国际首次发明，实现了在机动式布站时，对远距离目标的高分辨力成像的目标。
【附图说明】
[0021]图1是本发明具有二级稳像功能的机上自适应光学系统结构示意图；
[0022]图2为与本发明配合使用的主光学系统结构示意图；
[0023]其中:1、主反射镜，2、次反射镜，3、第三反射镜，4、平面反射镜A，5、反射镜组，6、第一像面，7、平面反射镜B，8、平面反射镜C，9、抛物反射镜，10、平面反射镜D，11、分色镜A，12、平面反射镜E，13、变形镜，14、校正透镜，15、平面反射镜F，16、短波红外高速探测器，17、耦合透镜A，18、平面反射镜G，19、第二像面，20、耦合透镜B，21、分色镜B，22、平面反射镜H，23、波前探测器，24、平面反射镜I，25、成像透镜，26、分光镜，27、成像探测器A，28、成像探测器B。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0025]参见附图1、附图2，本发明的具有二级稳像功能的机上自适应光学系统包括:中继光学系统I1、一级倾斜校正光学系统II1、自适应校正光学系统IV和双通道高分辨力成像光学系统V；
[0026]所述中继光学系统II包括平面反射镜B7、平面反射镜CS、抛物反射镜9、平面反射镜D10、分色镜All、平面反射镜E12和变形镜13 ;主光学系统I的第一像面6对平面反射镜B7呈中心遮拦，来自第一像面6的光束穿过平面反射镜B7，依次经平面反射镜CS和抛物反射镜9反射后的光束到达平面反射镜B7，光束依次经平面反射镜B7和平面反射镜DlO反射后由分色镜All进行光谱分光，波段为900nm?1700nm的光束透射进入一级倾斜校正光学系统III，波段为450nm?900nm的光束经平面反射镜E12和变形镜13反射后进入自适应校正光学系统IV ；
[0027]所述一级倾斜校正光学系统III包括校正透镜14、平面反射镜F15和短波红外高速探测器16 ;所述短波红外高速探测器16的靶面位于所述校正透镜14的焦面上，由中继光学系统II透射的光束透过校正透镜14，经平面反射镜F15反射后，成像在短波红外高速探测器16上;
[0028]所述自适应校正光学系统IV包括耦合透镜A17、平面反射镜G18、第二像面19、耦合透镜B20、分色镜B21、平面反射镜H22和波前探测器23 ;所述波前探测器23的靶面位于所述变形镜13共轭位置上，由中继光学系统II进入的光束透过耦合透镜A17，经平面反射镜G18反射形成第二像面19，来自第二像面19的光束透过耦合透镜B20后经分色镜B21进行光谱分光，波段为700nm?900nm的光束透射进入双通道高分辨力成像光学系统V，波段为450nm?700nm的光束平面反射镜H22反射后被波前探测器23接收；
[0029]所述双通道高分辨力成像光学系统V包括平面反射镜124、成像透镜25、分光镜26、成像探测器A27和成像探测器B28，成像探测器A27的靶面位于所述成像透镜25的焦面位置上，成像探测器B28的靶面位于所述成像透镜25的离焦位置上，由自适应校正光学系统IV进入的光束经平面反射镜124反射后，透过成像透镜25，经分光镜2626分光后，分别成像在成像探测器A27和成像探测器B28上。
[0030]所述主光学系统I包括主反射镜1、次反射镜2、第三反射镜3、平面反射镜A4和反射镜组5 ;次反射镜2对主反射镜I呈现中心遮拦，入射光首先经过主反射镜I的反射，然后依次经过次反射镜2聚焦，再经第三反射镜3、平面反射镜A4、反射镜组5反射后，形成第一像面6，