【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天文望远镜，尤其涉及一种太空望远镜波前探测装置及其波前探测方法。
技术介绍
1、随着遥感技术不断发展，未获得更高的分辨率以及更清晰的图像，望远镜的口径在不断的增长。然而，随着分辨率的提高，外界环境对成像质量的影响也越专利技术显，因此主动光学以及自适应光学技术应运而生。该技术有三大核心技术：波前探测、波前重建和波前矫正。
2、目前的波前探测方法有如下两种：在探测器前使用棱镜对光线进行分光；在探测器设置可高速摆动的反射镜。前者波前探测方式会导致光线能力损失；另一方面，由于光线通过棱镜会产生色差，这就需要额外添加一个镜头去矫正，会导致整体重量和尺寸的增加，间接导致成本的升高；后者波前探测方法摆镜复精度很难控制，由于运动机构在真空中容易出现冷焊现象，随着工作时间的增加，其重复精度难以保证，会导致系统可靠性降低，并且太空望远镜在成像过程中，探测器和wfs不能同时工作，这就导致牺牲了一部分图像信息。
3、目前的波前校正技术为多共轭自适应光学技术（multiconjugate adaptiveoptics，mcao）。多共轭自适应光学技术是将大气湍流分为若干层，然后在每一层的共轭位置上放置一块变形镜，用于校正该层大气引起的波前畸变，因而需要使用多个变形镜进行矫正，其装置复杂，缺乏可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种太空望远镜波前探测装置及其波前探测方法，通过通孔与成像探测器的边缘邻接，保证了成像探测器和波前探测器同时获得能量不损的失光信息，并且使
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种太空望远镜波前探测装置，包括：
3、聚焦组件，用于将入射光束聚焦于成像面；
4、成像板，位于所述成像面上，所述成像板包括成像探测器和通孔，所述成像探测器用于探测所述波前视场中第一区域的波前；所述通孔与所述成像探测器的边缘邻接；
5、波前探测器，位于所述成像面远离所述聚焦组件的一侧，且所述波前探测器的波前探测端口与所述通孔对位；所述波前探测器用于通过所述通孔探测所述波前视场中第二区域的波前，所述第一区域和所述第二区域在光波路径的同一高度上的截面投影交叠；
6、控制模块，所述聚焦组件中设置有变形镜，所述控制模块分别与所述波前探测器和所述变形镜电连接；所述控制模块用于根据所述波前探测器的信号进行波前重建，并控制所述变形镜进行波前矫正，以使所述成像探测器采集经矫正后的波前。
7、可选的，所述波前探测器数量为多个，所述成像板上设置的所述通孔数量为多个，所述多个通孔与所述成像探测器边缘邻接；所述波前探测器与所述通孔一一对应；
8、所述第二区域包括多个第二子区域，各所述波前探测器用于通过对应的所述通孔探测所述波前视场中各第二子视场区域的波前，各所述第二子区域在光波路径的同一高度上的截面的总投影，覆盖所述第一区域在光波路径的同一高度上的截面的投影。
9、可选的，所述第二子区域覆盖所述第一区域远离所述第二子区域中心的边缘。
10、可选的，所述波前探测器数量为三个，所述三个通孔中有两个位于所述成像探测器的同一侧，另一个位于所述成像探测器的另一侧。
11、可选的，所述三个通孔包括第一通孔、第二通孔和第三通孔；所述第一通孔与所述第二通孔沿第一中心轴对称分布，所述第三通孔分布在所述第一中心轴上，且位于所述成像探测器远离所述第一通孔和所述第二通孔的一侧；
12、其中，所述第一中心轴为所述成像探测器的中心轴。
13、可选的，所述聚焦组件包括主镜和次镜；所述主镜与所述次镜同轴；所述主镜上设置有通光孔；所述主镜复用为所述变形镜；
14、所述主镜和所述次镜依次将入射光束反射后通过所述通光孔汇聚至所述成像面上。
15、可选的，所述聚焦组件还包括至少一个反射镜；
16、所述反射镜用于将通过所述通光孔的光束反射至所述成像面上。
17、可选的，所述成像探测器包括多个成像探测单元；
18、所述多个成像探测单元沿同一方向依次拼接构成所述成像探测器。
19、根据本专利技术的另一方面，一种太空望远镜波前探测方法，应用于如上一方面任一种所述的太空望远镜波前探测装置中；该波前探测方法包括：
20、利用所述波前探测器对变形镜前视场进行波前探测；
21、通过所述波前探测器根据所述波前探测图像信号进行波前重建；
22、所述控制模块依据所述波前重建调节变形镜对光束进行校正；
23、通过所述成像探测器获取最终成像。
24、可选的，通过所述波前探测器根据所述波前探测图像信号进行波前重建，包括：
25、通过通孔获取的足迹圆所述波前探测图像信号，对元瞳面进行波前重建。
26、可选的，通过通孔获取的足迹圆波前探测图像信号，对元瞳面进行波前重建，包括：
27、利用泽尼克多项式将所述足迹圆与所述元瞳面建立关系；
28、通过模态投影矩阵获得所述元瞳面泽尼克系数；
29、带入所述元瞳面泽尼克系数，对所述元瞳面进行波前重建。
30、本专利技术实施例提供了一种太空望远镜波前探测装置及其波前探测方法，该装置包括：聚焦组件，用于将入射光束聚焦于成像面，形成波前视场；成像板，位于成像面上，成像板包括成像探测器和通孔，成像探测器用于探测波前视场中第一区域的波前；成像面上设置有通孔，通孔与成像探测器的边缘邻接；波前探测器，位于成像面远离聚焦组件的一侧，且波前探测器的波前探测端口与通孔对位；波前探测器用于通过通孔探测波前视场中第二区域的波前，第一区域和第二区域在光波路径的同一高度上的截面投影交叠；控制模块，聚焦组件中设置有变形镜，控制模块分别与波前探测器和变形镜电连接；控制模块用于根据波前探测器的信号进行波前重建，并控制变形镜进行波前矫正，以使成像探测器采集经矫正后的波前。该波前探测装置通过通孔与成像探测器的边缘邻接，保证了成像探测器和波前探测器同时获得能量不损的失光信息，并且使得波前探测器检测到的像差与成像探测器的像差相差无几，通过一块变形镜即可对像差进行校正，提高了获取成像的准确性，合理利用了成像面的图像信息，结构简单，制作成本低，且探测方法简单，将像差看作由一层大气湍流造成的基础上，通过将波前探测信息进行波前重建，可复原出假设的一层湍流，由此，可对完整的视场进行重建，并通过变形镜实现波前校正，进而获取精确的波前视场。
31、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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1.一种太空望远镜波前探测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，所述波前探测器数量为多个，所述成像板上设置的所述通孔数量为多个，所述多个通孔与所述成像探测器边缘邻接；所述波前探测器与所述通孔一一对应；
3.根据权利要求2中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，所述第二子视场区域覆盖所述第一区域远离所述第二子区域中心的边缘。
4.根据权利要求2中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，所述波前探测器数量为三个，所述三个通孔中有两个位于所述成像探测器的同一侧，另一个位于所述成像探测器的另一侧。
5.根据权利要求4中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，所述三个通孔包括第一通孔、第二通孔和第三通孔；所述第一通孔与所述第二通孔沿第一中心轴对称分布所述第三通孔分布在所述第一中心轴上，且位于所述成像探测器远离所述第一通孔和所述第二通孔的一侧；
6.根据权利要求1中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，所述聚焦组件包括主镜和次镜；所述主镜与所述次镜同轴；所述主镜上设置有通
7.根据权利要求6中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，
8.根据权利要求1中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，所述成像探测器包括多个成像探测单元；
9.一种太空望远镜波前探测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的太空望远镜波前探测装置中；
10.根据权利要求9所述的太空望远镜波前探测方法，其特征在于，通过所述波前探测器根据所述波前探测图像信号进行波前重建，包括：
11.根据权利要求10所述的太空望远镜波前探测方法，其特征在于，通过所述波前探测器根据所述波前探测图像信号进行波前重建，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种太空望远镜波前探测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，所述波前探测器数量为多个，所述成像板上设置的所述通孔数量为多个，所述多个通孔与所述成像探测器边缘邻接；所述波前探测器与所述通孔一一对应；
3.根据权利要求2中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，所述第二子视场区域覆盖所述第一区域远离所述第二子区域中心的边缘。
4.根据权利要求2中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，所述波前探测器数量为三个，所述三个通孔中有两个位于所述成像探测器的同一侧，另一个位于所述成像探测器的另一侧。
5.根据权利要求4中所述的太空望远镜波前探测装置，其特征在于，所述三个通孔包括第一通孔、第二通孔和第三通孔；所述第一通孔与所述第二通孔沿第一中心轴对称分布所述第三通孔分布在所述第一中心轴上，且位于所述成像探...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑潇逸，吴雨生，徐拓奇，张刘，
申请(专利权)人：苏州吉天星舟空间技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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