一种数字超振荡调制的超衍射聚焦方法技术

本发明专利技术公开了一种数字超振荡调制的超衍射聚焦方法，本发明专利技术通过数字超振荡调制成像装置瞳面的波前信息或者焦平面CCD的数字图像，可实现局部视场范围内的超衍射聚焦和超分辨成像。本发明专利技术主要包括：成像装置、夏克

【技术实现步骤摘要】
一种数字超振荡调制的超衍射聚焦方法

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[0001]本专利技术涉及一种数字超振荡调制的超衍射聚焦方法，属于超高分辨力天文观测、深空探测以及空间态势感知


技术介绍
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[0002]望远镜是人类对空间碎片、天体或地球进行遥感观测的重要工具。由于光波的衍射特性，导致望远镜的理论角分辨极限受到工作波长和望远镜主镜口径的限制。一般来说，固定工作波长的望远镜，为获得更高的角分辨率和更强的集光能力则意味着需要增大望远镜的主镜口径。然而，大口径望远镜的制备带来的技术难度和研制成本会急剧增加。因此，如何突破望远镜角分辨极限面临的上述原理限制，实现更高的成像分辨率具有广阔的应用前景。
[0003]中国专利申请号为“201610517791.4”，专利名称为“一种宽带远场超分辨成像装置”，该装置通过在成像系统中的瞳面位置引入波前调制模块，可在局部视场范围内衍射压缩成像系统的点扩散函数，结合共聚焦扫描模式使固定工作波长和口径条件下的成像系统实现超分辨成像。中国专利申请号为“201810622936.6”，专利名称为“用于望远大视场超分辨率快速成像装置及其成像方法”，该装置通过在望远镜的后端出曈面位置引入光瞳滤波器，提升望远镜的成像分辨率。值得注意的是，空间光电探测的应用场景，大气湍流在空间光电探测过程中时常存在，会对望远镜的成像质量产生严重的影响。中国专利申请号为“201610517791.4”和中国专利申请号为“201810622936.6”公开专利的成像过程：(1)未涉及大气湍流的影响，大气湍流引入的实时波像差是否干扰超分辨望远成像效果有待验证；(2)望远镜引入光瞳滤波器或者视场光阑调制后，低能量利用率带来的探测威力下降亟需解决。
[0004]本专利技术提供的一种数字超振荡调制的超衍射聚焦方法，在空间态势感知
具有广阔的技术应用前景。

技术实现思路
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[0005]本专利技术解决的主要技术问题是：针对望远镜引入光瞳滤波器或者视场光阑调制后带来的低能量利用率、单视场范围小、探测威力下降等技术难题，本专利技术提供的一种数字超振荡调制的超衍射聚焦方法，具备实时、协同自适应望远镜的工作模式和时敏目标细节的超分辨成像特点，可提升固有口径望远镜对典型飞行目标的识别/确认能力，为我国未来大口径空间高分辨光学望远镜建设提供一种新的技术手段。
[0006]自适应光学望远镜接收经过大气层光线的远场信息，经过自适应光学望远镜波前校正后获得光线的波前信息，自适应光学望远镜会聚波前校正后的光线获得衍射受限点扩散函数或光学像。
[0007]本专利技术采用的技术方案为：一种数字超振荡调制的超衍射聚焦方法，自适应光学望远镜校正经过大气层光线的远场信息，获得去除大气湍流影响的波前信息；不同于自适
应光学望远镜，本专利技术进一步利用夏克
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哈特曼波前传感器获取的波前信息和光学系统参量，数字超振荡特定调制的波前信息，经过计算光学技术可获得自适应光学望远镜的数字超衍射点扩散函数。
[0008]所述的数字超振荡调制可以是波前信息的数字化相位调制、数字化振幅调制，或者是数字化相位
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振幅调制的组合。
[0009]所述的数字超振荡调制也可以是焦平面光学相机数字图像的数字化相位调制、数字化振幅调制，或者是数字化相位
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振幅调制的组合。
[0010]所述的数字超振荡特殊不同于已公开的光学超振荡技术，数字超振荡调制波前信息或者数字图像的频谱信息，局部视场范围内合成的振荡比截止频率振荡得更快。
[0011]所述的望远镜可以是相干、非相干的成像模式。
[0012]所述的望远镜可以是光学望远镜、自适应光学望远镜。
[0013]所述的数字化相位调制可以为0/π二元相位调制、0～2π连续相位调制。
[0014]所述的数字化振幅调制可以为0/1二元振幅调制、0～1连续振幅调制。
[0015]所述的数字化相位
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振幅调制可以是任一数字化相位调制与任一数字化振幅调制的组合。
[0016]所述的波前信息为夏克
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哈特曼波前传感器获取的自适应光学望远镜校正后的波前。
[0017]所述的光学系统参量包括望远镜的工作波长、F数、波前信息的校正残差、靶面采样率和靶面像元的大小。
[0018]所述的工作波长可以是紫外、可见光、红外、太赫兹、微波频段。
[0019]本专利技术与现有技术相比，有益效果为：
[0020](1)本专利技术提出了一种实时、协同望远镜工作模式的数字化超衍射聚焦方法。
[0021](2)本专利技术解决已公开超分辨望远镜引入光瞳滤波技术带来的低能量利用率、探测威力不足、单视场范围小等应用技术瓶颈。
[0022](3)本专利技术采用数字超振荡调制方法，可实现宽带、大视场超分辨成像。
[0023](4)本专利技术避免视场的扫描拼接要求，具备实时或离线数据处理优势。
附图说明：
[0024]图1为本专利技术实施例的数字超振荡调制的超衍射聚焦方法流程图。
[0025]图2所示为数字超振荡调制模块，包含成像物镜101和成像探测器102。成像物镜101对波前信息进行会聚成像；成像探测器102用于记录信息，成像探测器102根据工作波长选择类型合适的探测器，保证成像探测器的光学图像强度响应灵敏度。
[0026]图3所示为望远镜的光学传递函数，光学传递函数的截止频率由工作波长和F数决定。
[0027]图4所示为数字超振荡调制后望远镜的光学传递函数，光学传递函数的截止频率与图3相同。
[0028]图5所示为望远镜的点扩散函数，点扩散函数的第一零点大小δ0＝1.22λf/D，其中λ为工作波长、D为望远镜的主镜口径、f望远镜的焦距。
[0029]图6所示为数字超振荡调制后望远镜的点扩散函数，点扩散函数的第一零点大小δ
＝kδ0，衍射压缩系数k<1。数字超振荡调制后望远镜的点扩散函数旁瓣被空间数字滤波器滤除。
具体实施方式:
[0030]下面结合附图和实施例来详细描述本专利技术，但以下的实施列仅限于解释本专利技术，本专利技术的保护范围不限于此。
[0031]本专利技术提供一种数字超振荡调制的超衍射聚焦方法。其中，所述的数字超振荡调制可以是夏克
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哈特曼波前传感器获取的波前信息或是焦平面CCD数字图像。
[0032]图1所示为本实施例数字超振荡调制的超衍射聚焦方法流程图。自适应光学望远镜用于目标物光线的接收和波前校正，本专利技术结合光学系统参量开展望远镜光学传递函数的数字超振荡调制，调制后的光学传递函数经过计算光学技术可获得自适应光学望远镜的数字超衍射点扩散函数。
[0033]图2所示为数字超振荡调制模块，其中成像物镜101的口径12毫米、焦距1000毫米、工作波长为400纳米～800纳米的白光；成像探测器102为常用的可见光相机。
[0034]图3所示为成像物镜101的光学传递函数。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字超振荡调制的超衍射聚焦方法，其特征在于：成像装置、夏克
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哈特曼波前传感器、光学相机、光学系统参量和数字超振荡调制方法；成像装置实现目标物的光学成像，夏克
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哈特曼波前传感器获取成像装置瞳面的波前信息，光学相机获取目标物的数字图像。其中：所述的数字超振荡调制类型可以为：数字化相位调制、数字化振幅调制、或者是数字化相位
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振幅调制的组合；所述的数字超振荡调制对象可以为：夏克
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哈特曼波前传感器获取成像装置瞳面的波前信息、或者是光学相机的数字图像。2.根据权利要求1所述的一种数字超振荡调制的超衍射聚焦方...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海晟，姚纳，焦蛟，孙旭，吕海峰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：