组合孔径光学系统的装调和检测

　　组合孔径光学成像技术是指利用多个小孔径光学系统的拼接获得大孔径高分辨率成像效果的成像技术。

　　光学系统的角分辨率受波长和系统孔径的限制。一般情况下光学系统的工作波长是固定的，想提高光学系统的分辨率，增大光学系统的口径成为唯一的途径[1]。望远镜达到衍射极限的角分辨率为：

　　式中： 为光波波长，D 为通光口径。

　　光学望远镜系统口径越大，它的空间分辨率就越高。但随着光学系统口径的增大，系统的重量、体积、制造和检测难度急剧增大，从而导致非常高的费用，甚至当口径大到一定程度时，当前的技术根本制造不出来，人们开始研究组合孔径光学成像技术。

　　组合孔径成像技术的发展一直比较缓慢，直到近些年来，因为光学加工技术、光学检测技术的发展，和对大口径光学系统的迫切需要，组合孔径成像技术才有了快速的发展[2]。其优点是可以增强对弱光线物体能量的获取，可以提高望远镜系统的分辨率。缺点是光学系统的结构相对复杂，装调和检测的难度较大，是限制其推广应用的瓶颈。

　　1 系统的主要技术指标：

　　(1)结构要求：光学系统采用卡塞格林式结构，主镜采用 9 片分块子反射镜片(球面)拼接组成，中心主反射镜 1 片，边缘子反射镜 8 片(均匀分布);

　　(2)尺寸要求：次镜口径 137mm，中心主反射镜口径250mm，边缘子反射镜口径100mm，拼接后主镜口径 500mm。光学成像系统焦距 4000mm;

　　(3)光学系统工作波段：可见光波段;

　　(4)分辨率：组合后光学系统总的分辨率不小于单个边缘子镜系统分辨率的 3 倍。

　　(5)CCD 摄像机：1004×1004 像素，像元大小为 7.4 m ×7.4 m，靶面尺寸 1/2"，照度 4lux(1/30sec);

　　(6)光学系统目视分辨率：不低于96lp/mm。

　　2 光学系统的结构

　　按照光学系统设计的结构参数及技术指标要求，进行了系统的光学结构设计，如图 1 所示。系统包括 1 个主反射镜、1 个次反射镜和两组透射式校正镜;其中主反射镜由等曲率的 1 个中心主镜和8 个子镜拼接而成。系统以中心主镜为基准，其位置固定不动，子镜与中心主镜间隔 25mm，子镜均匀分布。

　　为了保证中心主镜和子镜的同心度，中心主镜与次镜的同轴度，子镜和次镜均装有微调机构。子镜可实现 4 个自由度的调整，次镜可实现 6 个自由度的整。次镜与光学系统外壳间用钢带连接，钢带与外壳间用螺母固定，上、下、左、右螺母一松一紧配合使用，可实现次镜上下和左右位置的调整。光学系统机械结构图如图 2 所示。