[發明專利]一種基于自適應光學的光譜成像裝置

有效

• 申請號: 201611119609.6
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106556461B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 湯媛媛;張雨東;魏凱;范真濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于自適應光學的光譜成像裝置，其特征在于：包括準直器(1)、傾斜鏡(2)、波前校正器DM(3)、二向色分光鏡(4)、波前探測器(5)、波前控制器(6)、成像系統(7)、望遠鏡一次像面(8)、中繼光學系統(9)、望遠鏡二次像面(10)、圖像切分器(11)、狹縫(12)、準直鏡(13)、光柵(14)、成像鏡(15)、探測器(16)和數據處理及控制計算機(17)；其中：

望遠鏡(18)對目標成像后，經準直器(1)準直為平行光后入射至傾斜鏡(2)，用于實時校正大氣湍流造成的波前整體傾斜；經傾斜鏡后光束反射至波前校正器DM(3)，用于實時校正高階大氣湍流像差引起的波前畸變，經波前校正器DM(3)反射后的光束被二向色分光鏡(4)分為反射光和透射光，透射的部分進入波前探測器(5)，反射的部分進入成像系統(7)，其中，波前探測器能對不斷變化的波前畸變進行實時探測，并對波前畸變中的不同類型像差進行分離，經數據處理和控制計算機處理后，得到控制波前控制器的驅動信號，分別用于控制傾斜鏡和波前校正器DM，成像系統(7)對經自適應像差校正后的光束進行成像，校正后的光束成像在望遠鏡焦平面處，即一次像面(8)，同時獲得目標經自適應光學校正后的清晰圖像，中繼光學系統(9)對一次像面(8)處的目標圖像進行放大或者縮小，以匹配所需的空間采樣，并再次成像，即產生二次像面(10)，圖像切分器(11)放置在二次像面(10)，對目標圖像進行分割采樣，并將采樣后的圖像由二維轉換為一維，呈線型依次排列在光譜成像裝置的狹縫(12)上，通過狹縫(12)后光束被準直鏡(13)準直為平行光，入射到光柵(14)，經光柵(14)色散分光后的光束由成像鏡(15)會聚于探測器(16)的焦面處，再把數據傳送至數據處理及控制計算機(17)進行處理，它負責整個裝置的協同工作，最后通過數據處理方法重建圖像和光譜信息，生成三維圖譜立方體。

2.根據權利要求1所述的一種基于自適應光學的光譜成像裝置，其特征在于：所述圖像切分器(11)的輸入端位于經自適應像差校正后望遠鏡的二次像面上，以實現對目標圖像的分割、耦合與采樣。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于自適應光學的光譜成像裝置，其特征在于：所述圖像切分器(11)對輸入端的圖像采樣后傳輸到輸出端，輸入端和輸出端的采樣單元一一對應，圖像切分器輸入端為二維排列，以滿足對二維像面的分割采樣；圖像切分器的輸出端為一維線性排列，與光柵刻線方向平行。

4.根據權利要求1或2所述的一種基于自適應光學的光譜成像裝置，其特征在于：所述圖像切分器(11)由單根光纖組合而成，或者由微透鏡-光纖單元組合而成，也可以是微透鏡-光纖-微透鏡的組合形式，用來實現像面的分割、耦合與采樣。

5.根據權利要求1或2所述的一種基于自適應光學的光譜成像裝置，其特征在于：所述圖像切分器(11)的輸出端為一維線性排列的光纖時，光纖排列于狹縫位置處；圖像切分器的輸出端為一維線性排列的微透鏡時，單個微透鏡所成的像也呈一維線型排列，且成像于狹縫位置處。

6.根據權利要求1所述的一種基于自適應光學的光譜成像裝置，其特征在于：所述成像系統(7)為高分辨力成像系統，可達到近衍射極限成像分辨率。

7.根據權利要求1所述的一種基于自適應光學的光譜成像裝置，其特征在于：所述中繼光學系統(9)為像方遠心光學系統，以提高像面到圖像切分器的光能耦合效率；同時，該中繼光學系統的放大倍率用于匹配圖像切分器的空間采樣大小。

8.根據權利要求1所述的一種基于自適應光學的光譜成像裝置，其特征在于：所述狹縫(12)為長狹縫，以容納更多的空間采樣單元；且狹縫方向與光柵刻線方向平行。

9.根據權利要求1所述的一種基于自適應光學的光譜成像裝置，其特征在于：所述狹縫(12)寬度可調，調整時為手動調整或電動調整；狹縫寬度的選擇，需滿足對目標成像空間分辨力的采樣要求，同時也需滿足對目標光譜分辨力的采樣要求。

10.根據權利要求1所述的一種基于自適應光學的光譜成像裝置，其特征在于：所述探測器(16)為大靶面面陣探測器，以容納更多的空間采樣和光譜采樣單元。