阅读说明：本技术 一种光瞳空间调制装置及方法 (Pupil space modulation device and method ) 是由 刘柱 董理 彭起 任戈 张庆鹏 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型光瞳空间调制方法及装置,该装置的底座中间连接有一根支撑杆,在支撑杆上分别套着三个轴承,其中第一个轴承连接着第一连杆,在第一连杆末端连着第一半透半反镜,在第一连杆中间位置连着第二连杆,第二连杆末端装有第一面阵探测器；第二个轴承连接着第四连杆,在第四连杆末端连着第二半透半反镜,在第四连杆中间位置连着第五连杆,第五连杆末端装有第三面阵探测器；第三个轴承连接着第三连杆,第三连杆末端装有第二面阵探测器件。本发明能够对稀疏光学合成孔径成像系统的参考光瞳和剩余光瞳同时进行空间调制,调制速度快,能更好地满足对稀疏光学合成孔径成像系统共相误差的检测需要。(The invention discloses a novel pupil space modulation method and a device, wherein a support rod is connected in the middle of a base of the device, three bearings are respectively sleeved on the support rod, wherein a first bearing is connected with a first connecting rod, the tail end of the first connecting rod is connected with a first semi-transparent semi-reflective mirror, the middle position of the first connecting rod is connected with a second connecting rod, and the tail end of the second connecting rod is provided with a first planar array detector; the second bearing is connected with a fourth connecting rod, the tail end of the fourth connecting rod is connected with a second semi-transparent semi-reflective mirror, the middle position of the fourth connecting rod is connected with a fifth connecting rod, and the tail end of the fifth connecting rod is provided with a third array detector; the third bearing is connected with a third connecting rod, and the tail end of the third connecting rod is provided with a second area array detector. The invention can simultaneously carry out spatial modulation on the reference pupil and the residual pupil of the sparse optical synthetic aperture imaging system, has high modulation speed and can better meet the detection requirement on the common-phase error of the sparse optical synthetic aperture imaging system.)

一种光瞳空间调制装置及方法

技术领域

本发明属于稀疏光学合成孔径领域，具体涉及合成孔径成像系统共相误差检测技术中光瞳空间调制的一种新型光瞳空间调制方法及装置。

背景技术

在天文望远镜中，单口径望远镜为了保证高分辨率，其口径尺寸需要大幅增加，而随着口径的增加，会带来质量重，体积大，制造成本高以及制造难度大等一系列问题，因此逐渐用稀疏光学合成孔径成像系统代替了传统的单口径望远镜。在稀疏光学合成孔径成像系统中，为了保证成像的质量，就必须得解决各个子孔径间的共相误差问题。针对该问题，逐渐发展出了共相误差检测技术。

该技术在对稀疏光学合成孔径成像系统的共相误差进行检测时，首先需要得到系统的相位分布，当前的方法主要有两种，分别是：光瞳相移调制和光瞳空间调制，其中光瞳相移调制方法是通过将位于出瞳面上的参考光瞳沿光轴作前后微小移动，从而给系统引入特定的相移量，该方法能够准确地得到系统的相位分布，但由于参考光瞳的引入，也会带来一系列的其他不好的影响，让计算过程复杂化，同时调制的相位也需要满足特定的条件；另一种方法是通过对系统子光瞳添加电子快门，实现对系统各个子光路的空间调制。通过空间调制以及面阵探测器可以分别得到参考光瞳，其他光瞳和系统的点扩散函数，再利用傅里叶变换以及反解卷积可以得到该波长情况下的部分相位分布。该方法因为无需额外添加子光瞳外的参考光瞳，因而简化了系统结构，同时也让计算过程变得简便。因为该方法需要对系统所有的子孔径进行调制，所以空间调制部分比较费时。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型光瞳空间调制方法及装置，减少稀疏光学合成孔径成像系统共相误差检测技术中的光瞳空间调制时间，获得更高的检测效率。

本发明采用的技术方案为：一种光瞳空间调制装置，包括底座1、支撑杆、轴承2、第一连杆3，第一面阵探测器4，第一半透半反镜5，第三连杆6，第二面阵探测器7，第二半透半反镜8，第四连杆9，第三面阵探测器10，第二连杆11和第五连杆12，底座1中间连接有一根支撑杆，在支撑杆上分别套着三个轴承2，其中一个轴承连接着第一连杆3，在第一连杆末端连着第一半透半反镜5，在该第一连杆中间位置连着第二连杆11，第二连杆末端装有一个第一面阵探测器4；第二个轴承连接着第四连杆9，在第四连杆9末端连着第二半透半反镜8，在该第四连杆中间位置连着第五连杆12，第五连杆末端装有一个第三面阵探测器10；第三个轴承连接着第三连杆6，第三连杆末端装有一个第二面阵探测器7。

光瞳空间调制装置的使用方法步骤是：

(1)在对稀疏光学合成孔径成像系统的共相误差进行检测时，首先调节第一连杆3，让光路通过边缘一个子光瞳再通过第一连杆3上的第一半透半反镜5，调节第二连杆11的长度以及旋转第一面阵探测器4的角度，让第一面阵探测器4在反射光的焦面上进行接收，此时便可得到该子光瞳的点扩散函数；

(2)其次调节第四连杆9，让剩余子光瞳的光通过第四连杆9上的第二半透半反镜8，调节第五连杆12的长度以及旋转第三面阵探测器10的角度，让第三面阵探测器10在反射光的焦面上进行接收，此时便可得到剩余子光瞳的点扩散函数；

(3)最后调节第三连杆6，让第二面阵探测器7处于所有透射光的焦平面上进行接收，进而得到整个系统的点扩散函数，至此，便完成了对所有孔径的空间调制。

进一步地，三个轴承都可以在平行于底盘的面上沿支撑杆旋转360°。

进一步地，第一连杆3，第三连杆6，第四连杆9都可以向着俯仰方向转动。

进一步地，第一、第二、第三面阵探测器分别用万向球跟第二、第五、第三连杆末端连接，可以任意旋转。

进一步地，第一、第二、第三面阵探测器可以是CCD相机或是CMOS相机。

进一步地，两块半透半反镜一大一小，第二半透半反镜8大，第一半透半反镜5小，小的能让单个子孔径的光透过，大的能让剩余所有子孔径的光通过。

进一步地，两块半透半反镜可以由分光器代替。

进一步地，第一连杆3、第三连杆6、第四连杆9、第二连杆11和第五连杆12的长度是可调的。

本发明与现有装置相比，具有明显的优势：

(1)利用该装置，只需将其正确摆放到光路中，便可以得到三种想要的点扩散函数，极大地加快了对所有孔径的空间调制，提高了检测效率。

(2)相比于为每个子孔径添加电子快门，该装置明显可以简化光路结构。

附图说明

图1为新型光瞳空间调制装置图。

图2为调制装置在光路中的简易图。

图中：1为底座，2为轴承，3为第一连杆，4为第一面阵探测器，5为第一半透半反镜，6为第三连杆，7为第二面阵探测器，8为第二半透半反镜，9为第四连杆，10为第三面阵探测器，11为第二连杆，12为第五连杆，13为成像透镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施步骤对本装置作进一步描述。

如图1所示，本发明一种光瞳空间调制装置，包括底座1、支撑杆、轴承2、第一连杆3，第一面阵探测器4，第一半透半反镜5，第三连杆6，第二面阵探测器7，第二半透半反镜8，第四连杆9，第三面阵探测器10，第二连杆11和第五连杆12，底座1中间连接有一根支撑杆，在支撑杆上分别套着三个轴承2，其中一个轴承连接着第一连杆3，在第一连杆末端连着第一半透半反镜5，在该第一连杆中间位置连着第二连杆11，第二连杆11末端装有第一面阵探测器4；第二个轴承连接着第四连杆9，在第四连杆9末端连着第二半透半反镜8，在该第四连杆中间位置连着第五连杆12，第五连杆末端装有第三面阵探测器10；第三个轴承连接着第三连杆6，第三连杆末端装有第二面阵探测器件7。通过旋转两个半透半反镜，可以对系统子镜面进行调制；通过旋转三个面阵探测器，可以得到其点扩散函数。

光瞳空间调制装置的使用方法包括如下步骤：

(1)在对稀疏光学合成孔径成像系统的共相误差进行检测时，首先调节第一连杆3，让光路通过边缘一个子光瞳再通过第一连杆3上的第一半透半反镜5，调节第二连杆11的角度以及旋转第一面阵探测器4的角度，让第一面阵探测器4在反射光的焦面上进行接收，此时便可得到该子光瞳的点扩散函数；

(2)其次调节第四连杆9，让剩余子光瞳的光通过第四连杆9上的第二半透半反镜8，调节第五连杆12的长度以及旋转第三面阵探测器10的角度，让第三面阵探测器10在反射光的焦面上进行接收，此时便可得到剩余子光瞳的点扩散函数；

(3)最后调节第三连杆6，让第二面阵探测器7处于所有透射光的焦平面上进行接收，进而得到整个系统的点扩散函数；

最后得到如图2所示的简易光路图，至此，便完成了对所有孔径的空间调制。