Golay6稀疏孔径系统成像研究

稀疏孔径系统应用于航天遥感领域可以获得与全孔径系统相当的空间分辨率,而整个系统的体积和重量明显减小.分析典型Golay6结构,给出稀疏孔径光学系统调制传递函数的表达式,分析Golay6稀疏孔径系统的调制传递函数,并进行模拟成像.Golay6结构是非冗余的稀疏孔径结构.     

关于大望远镜卡焦R-C系统视场改正镜设计的研究

研究了大望远镜卡焦R-C系统视场改正透镜的设计.以2米级口径的望远镜为例,卡氏焦点的焦比为F/9,采用F/3、F/2.5、F/2及F/1.5四种主镜焦比,得到各自的优化结果.其最大像斑尺寸分别为0″.290,0″.418,0″.934及1″.784.研究结果表明,卡焦R-C系统视场改正镜设计的难度取决于主镜的焦比,主镜焦比在F/3左右是很容易设计好的,而若小于F/2.5,则设计难度增加很快.     

类Golay6稀疏孔径结构

分析了Golay稀疏孔径结构阵列,在正三角形网格分布的基础上,找出Golay结构子孔径非冗余分布的规律,提出了一种类Golay6新型稀疏孔径结构。按照一维阵列排列及其非冗余分布的规律,类Golay6结构的子孔径在光瞳面上按三角形网格分布在正三角形的边长上,推导出类Golay6调制传递函数(MTF)公式,给出MTF分布,并且与Golay6结构进行了比较。结果显示,类Golay6结构的MTF分布均匀,最大截止空间频率与Golay6结构的相等,实际等效口径比大于Golay6结构9.1%。另外,类Golay6子孔径排列比Golay6结构的简单,是一种非冗余的新型稀疏孔径结构。     

弯月镜结构补偿镜的折反型望远系统

目的：本文介绍的新型折反型望远结构相对于经典折反型望远镜在光学元件的材料,加工,装校,要求能实现易于加工,装校,但光学性能要求达到卓越级别。方法：本文提出了一种基于弯月镜结构补偿镜的球面折反型望远系统,提出的新结构将传统折反中的非球面球面化,完全去除了前置的大口径补偿镜,代以基于弯月镜结构的补偿镜,其位于主镜与次镜之间,构成了双通光路,相当于起到了两片透镜的作用.其直径仅是有效入瞳的1/3,因此其重量尺寸的相对前置大口径的R-C望远镜将非常的轻巧,支撑结构也变得简单易行,因此这样系统容易制造了。结果：此新型相机镜头的光学性能如下：其全视场为2°。相对孔径可以作到 F#7,遮拦比0.33,MTF衍射极限是0.40@70pl/mm,波长范围可以作到400nm-1100nm.设计,加工和装校后总的MTF>0.35@70pl。结论：新型光学系统使光学元件制造容易,装校的公差也比传统的R-C结构宽松2倍,。由于没有前置校正镜以至于机械结构更简单。所有的这些努力,终于使折反型望远镜能够容易制造,和普及。 关键字：弯月镜结构补偿镜;折反望远镜;球面主反射镜;球面次反射镜;无前置补偿镜。     

基于液压支撑的大口径主镜稳像技术

望远镜的俯仰运动会使主镜相对镜室的位置发生改变,进而影响望远镜的稳定成像。为了校正主镜位置变化,本文提出了利用液压支撑对主镜相对镜室位置进行实时控制,实现对主镜稳像的方法。利用实验室现有的1.23mSiC主镜为监测目标搭建了测试系统,设计了基于6个位移传感器的位置监测系统。在未启用和启用液压稳像技术两种状态下,测试了主镜位置变化,并对主镜位置进行解算,试验结果表明液压支撑技术有确实的稳像效果。当镜室转动40°时,未稳像的主镜其X向平移变化为150μm,绕X轴转角为2.5"。采用液压稳像后,X向平移变化减小为3μm而绕X轴转角减小为0.4"。测试结果表明,基于液压支撑的主镜稳像技术可以实现对主镜位置的实时检测和控制。     

拼接镜主动光学共焦实验

为了实现对拼接镜的共焦调整,建立了拼接镜主动光学共焦实验系统。实验中,拼接镜由3块对边长300mm的正六边形子镜组成,子镜为球面,曲率半径为2000mm。采用Shack-Hartmann传感器进行共焦测量,用6个微位移平移台对两块子镜的离焦和倾斜进行调整。每个子镜对应Shack-Hartmann传感器的36个子孔径,用子孔径产生的像点位置偏移计算子镜之间的共焦误差。通过微位移平台调整,可控制子镜的轴向离焦误差优于1μmrms,倾斜误差在两维方向上均优于0.02″rms。实验表明,该方法适用于大型拼接镜面望远镜的共焦标定和实时调整。     

空间大口径望远镜可展开镜片系统的概念设计

简要介绍下一代空间望远镜的可展开镜片系统的概念设计及其进展，以直径为2米的卡塞格林型望远镜为目标，对其主反射镜和次镜的可折叠、展开原理机构进行了初步分析，给出了利用点扩散函数来进行主镜剖分方式及其子镜形状选择的方法，从经典机构的角度，分别对主镜剖分后的子镜和次镜的展开、定位和锁紧等运动及其结构进行了分析和选择，给出了一种可展开空间望远镜的概念设计方案；最后，提出了需要进一步研究的关键问题。     

两种稀疏孔径系统的成像研究

介绍一种由九个子镜构成的复合三子镜稀疏孔径系统及其结构形式。将复合三子镜和同样由九个子镜构成的典型GOLAY 9稀疏孔径系统进行比较来研究两种稀疏孔径系统的成像情况。通过比较它们的结构特点与调制传递函数,并计算两种稀疏孔径系统的等效直径和实际等效直径,对不同填充因子的两种稀疏孔径模拟成像和维纳滤波,用图像的标准差和对比度指标对两种系统的成像像质进行评价。结果表明:在调制传递函数(MTF)的最大值方向,除归一化频率在0.55~0.65以外的空间频率处复合三子镜I 型的MTF明显高于GOLAY 9的MTF。当填充因子≥20%时,复合三子镜I 型和GOLAY 9的等效直径和实际等效直径基本接近。在空间频率24~45 lp/mm处,图像对比度复合三子镜I 型优于GOLAY 9,复合三子镜整体性能与GOLAY 9相近,且复合三子镜在结构排列上具有对称易装调的优点。     

大口径主镜位置的实时检测

由于望远镜主镜位置的调整与主镜位置的实时监测相关,本文设计了基于位移传感器的主镜位置监测系统。重点考虑镜室重力变形的影响,利用解析几何方法得到了解算主镜位置的算法。以实验室的1.2mSiC主镜作为试验镜进行了主镜位置实时监测试验。在主镜绕支撑架做俯仰转动时,通过布置在主镜背部和侧向的6个位移传感器,实时采集测量数据,并利用有限元方法计算镜室的变形;最后将镜室变形作为系统差和传感器测量值代入解算算法,得到主镜沿X、Y、Z三向平移、绕X、Y轴转动角度及主镜半径随温度变化值。测试结果显示:该试验主镜的支撑系统中的轴向支撑刚度远大于侧向支撑刚度。当镜室转动45°时,主镜的Z向平移变化只有20μm,而X向平移和Y向平移分别为146μm和100μm。试验结果验证了提出的实时监测方法和监测系统的准确性,为大口径主镜实时位置校正提供了依据。     

大口径空间组装式望远镜主动支撑促动器设计与研究

在轨组装空间望远镜是将望远镜进行模块化,模块通过一次或多次发射送入预定轨道,并在轨道上完成整机组装、调试,能够彻底突破运载工具和单体大口径镜体制造能力的制约,是未来空间光学领域的必然发展方向.在轨组装空间望远镜的重点、难点在于大口径主镜的组装、调试.主镜由多个子镜模块阵列而成,入轨组装完成后通过具备大行程、高精度、抗振...