一种基于多孔径的共形光学系统及其设计方法技术方案

一种基于多孔径的共形光学系统及其设计方法，属于光学成像技术领域。安装壳体与多个子孔径系统对应安装，多个子孔径系统成像端与光纤面板连接，光纤面板与探测器焦平面连接，探测器焦平面和光纤面板设在安装壳体内，安装壳体外罩装有共形整流罩。光波分别经多个子孔径系统后，成像在光纤面板上，再经光纤传像后，成像于探测器焦平面，采用双线性插值超分辨率图像重构算法分别对子孔径图像进行处理后，获得中心视场高分辨率的清晰图像。本发明专利技术降低了光学系统的设计难度，简化了系统结构，并且减小了系统的尺寸和重量，可在不使用扫描机构情况下实现对全视场的目标探测。

A Conformal Optical System Based on Porous Diameter and Its Design Method

A conformal optical system based on porous aperture and its design method belong to the field of optical imaging technology. The mounting case is correspondingly mounted with a plurality of sub-aperture systems. The imaging terminals of the sub-aperture systems are connected with the optical fiber panel, and the optical fiber panel is connected with the focal plane of the detector. The focal plane of the detector and the optical fiber panel are arranged in the mounting case. The outer cover of the mounting case is equipped with a conformal fairing cover. The light wave is imaged on the optical fiber panel after passing through several sub-aperture systems, and then on the focal plane of the detector. The sub-aperture image is processed by the bilinear interpolation super-resolution image reconstruction algorithm, and the high resolution clear image of the central field of view is obtained. The invention reduces the design difficulty of the optical system, simplifies the structure of the system, reduces the size and weight of the system, and realizes the target detection of the whole field of view without using the scanning mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多孔径的共形光学系统及其设计方法
本专利技术涉及一种共形光学系统及其设计方法，属于光学成像

技术介绍
共形光学系统像差校正主要通过运动型像差校正器和固定型像差校正器进行设计。由于运动型像差校正器是依赖于光学元件的运动来进行校正像差的，所以系统的稳定性和可靠性较低。而大视场共形光学系统会随视场变化而产生动态变化的像差，所以采用传统的固定型像差校正器难以对全视场进行有效的像差校正。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种基于多孔径的共形光学系统及其设计方法。实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：一种基于多孔径的共形光学系统，包括光纤面板、探测器焦平面、共形整流罩、安装壳体以及多个子孔径系统，所述安装壳体上设有多个通孔，所述多个子孔径系统与所述多个通孔一一对应且每个子孔径系统均安装在对应的通孔内，多个子孔径系统的成像端均与光纤面板的相邻端连接，所述光纤面板背离子孔径系统的一侧端面与探测器焦平面连接，所述探测器焦平面和光纤面板均设置在安装壳体内，所述安装壳体外罩装有共形整流罩。本专利技术的一种基于多孔径的共形光学系统及其设计方法，包括如下步骤：步骤一：光波分别经多个子孔径系统后，成像在光纤面板上；步骤二：在光纤面板上经光纤传像后，成像于探测器焦平面；步骤三：采用双线性插值超分辨率图像重构算法对子孔径图像进行处理，获得中心视场提升1.2倍的高分辨率的清晰图像。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用多孔径成像的方式设计共形光学系统，将对大目标视场下的像差校正分割成对每路子孔径系统的小目标视场的像差校正，降低了光学系统的设计难度，简化了系统结构，并且减小了系统的尺寸和重量。同时，本专利技术可在不使用扫描机构情况下实现对全视场的目标探测。附图说明图1是本专利技术的基于多孔径的共形光学系统的平面示意图；图2是图1所示的共形光学系统的整体结构仰视轴测图；图3是图2的俯视图，为表示内部结构，对共形整流罩进行了水平剖切处理；图4是图3的主视剖视图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。具体实施方式一：如图1~图4所示，本专利技术公开了一种基于多孔径的共形光学系统，包括光纤面板1、探测器焦平面2、共形整流罩3-1、安装壳体3-2以及多个子孔径系统4，所述安装壳体3-2上设有多个通孔，所述多个子孔径系统4与所述多个通孔一一对应且每个子孔径系统4均安装在对应的通孔内，多个子孔径系统4的成像端均与光纤面板1的相邻端连接，所述光纤面板1背离子孔径系统4的一侧端面与探测器焦平面2连接，所述探测器焦平面2和光纤面板1均设置在安装壳体3-2内，所述安装壳体3-2外罩装有共形整流罩3-1。具体实施方式二：如图2、3所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述多个子孔径系统4的数量为4-9个。本专利技术附图所示为4个。具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述安装壳体3-2的形状为平面或曲面。具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三作出的进一步说明，所述曲面为球面，所述多个子孔径系统4均布设置在形状为球面的安装壳体3-2的同一圆周上，多个子孔径系统4的进光端的端面形状与所述安装壳体3-2的外球面相一致。具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式三作出的进一步说明，所述多个子孔径系统4均安装在形状为平面的安装壳体3-2的通孔内，多个子孔径系统4的进光端的端面也为平面。具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式三作出的进一步说明，所述多个子孔径系统4安装在形状为曲面的安装壳体3-2的多个通孔内，多个子孔径系统4的进光端的端面形状与所述安装壳体3-2的外曲面相一致。具体实施方式七：本实施方式公开了一种具体实施方式一~具体实施方式六中任一具体实施方式所述的系统实现基于多孔径的共形光学的设计方法，其特征在于：所述方法步骤如下：步骤一：光波分别经多个子孔径系统4后，成像在光纤面板1上；步骤二：在光纤面板1上经光纤传像后，成像于探测器焦平面2；步骤三：采用双线性插值超分辨率图像重构算法对子孔径图像进行处理，获得中心视场较探测器分辨率提升1.2倍的高分辨率的清晰图像。具体算法如下：其具体做法是对图像的x和y两个方向上分别进行线性插值。如公式（1）形式：其中x为映射点的坐标，x1，x2为已知点的坐标，g1和g2分别为x1，x2处的函数值，则x点处的线性插值灰度值g由式(1)给出。将线性插值函数扩展到二维图像上，针对待插值点(x,y)临近的四个点：点1(x1,y1)、点2(x2,y2)、点3(x1,y2)、点4x2,y1)的灰度值分别为g1，g2，g3，g4。首先顺着x的方向做线性插值，得到坐标点(x,y1)位置的插值灰度r1和坐标点(x,y2)位置的插值灰度r2，然后顺着y方向再次进行线性插值得到待插值点(x,y)坐标处的插值灰度g。本专利技术采用多孔径成像的方式设计共形导引头光学系统，基于多孔径分割视场原理，使大视场的入射光波进入多个子孔径系统4中分别成像。通过优化设计子孔径系统4，将对大目标视场的共形光学系统像差校正转化为对多个子孔径系统4小目标视场的像差校正。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多孔径的共形光学系统，包括光纤面板（1）、探测器焦平面（2）、共形整流罩（3‑1）、安装壳体（3‑2）以及多个子孔径系统（4），其特征在于：所述安装壳体（3‑2）上设有多个通孔，所述多个子孔径系统（4）与所述多个通孔一一对应且每个子孔径系统（4）均安装在对应的通孔内，多个子孔径系统（4）的成像端均与光纤面板（1）的相邻端连接，所述光纤面板（1）背离子孔径系统（4）的一侧端面与探测器焦平面（2）连接，所述探测器焦平面（2）和光纤面板（1）均设置在安装壳体（3‑2）内，所述安装壳体（3‑2）外罩装有共形整流罩（3‑1）。

【技术特征摘要】
1.一种基于多孔径的共形光学系统，包括光纤面板（1）、探测器焦平面（2）、共形整流罩（3-1）、安装壳体（3-2）以及多个子孔径系统（4），其特征在于：所述安装壳体（3-2）上设有多个通孔，所述多个子孔径系统（4）与所述多个通孔一一对应且每个子孔径系统（4）均安装在对应的通孔内，多个子孔径系统（4）的成像端均与光纤面板（1）的相邻端连接，所述光纤面板（1）背离子孔径系统（4）的一侧端面与探测器焦平面（2）连接，所述探测器焦平面（2）和光纤面板（1）均设置在安装壳体（3-2）内，所述安装壳体（3-2）外罩装有共形整流罩（3-1）。2.根据权利要求1所述的一种基于多孔径的共形光学系统，其特征在于：所述多个子孔径系统（4）的数量为4-9个。3.根据权利要求1所述的一种基于多孔径的共形光学系统，其特征在于：所述安装壳体（3-2）的形状为平面或曲面。4.根据权利要求3所述的一种基于多孔径的共形光学系统，其特征在于：所述曲面为球面，所述多个子孔径系统（4）均布设置在形状为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旺，胡凯丰，齐昊罡，黄康，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22