[发明专利]一种基于自适应光学的光谱成像装置

权利要求书

1.一种基于自适应光学的光谱成像装置，其特征在于：包括准直器(1)、倾斜镜(2)、波前校正器DM(3)、二向色分光镜(4)、波前探测器(5)、波前控制器(6)、成像系统(7)、望远镜一次像面(8)、中继光学系统(9)、望远镜二次像面(10)、图像切分器(11)、狭缝(12)、准直镜(13)、光栅(14)、成像镜(15)、探测器(16)和数据处理及控制计算机(17)；其中：

望远镜(18)对目标成像后，经准直器(1)准直为平行光后入射至倾斜镜(2)，用于实时校正大气湍流造成的波前整体倾斜；经倾斜镜后光束反射至波前校正器DM(3)，用于实时校正高阶大气湍流像差引起的波前畸变，经波前校正器DM(3)反射后的光束被二向色分光镜(4)分为反射光和透射光，透射的部分进入波前探测器(5)，反射的部分进入成像系统(7)，其中，波前探测器能对不断变化的波前畸变进行实时探测，并对波前畸变中的不同类型像差进行分离，经数据处理和控制计算机处理后，得到控制波前控制器的驱动信号，分别用于控制倾斜镜和波前校正器DM，成像系统(7)对经自适应像差校正后的光束进行成像，校正后的光束成像在望远镜焦平面处，即一次像面(8)，同时获得目标经自适应光学校正后的清晰图像，中继光学系统(9)对一次像面(8)处的目标图像进行放大或者缩小，以匹配所需的空间采样，并再次成像，即产生二次像面(10)，图像切分器(11)放置在二次像面(10)，对目标图像进行分割采样，并将采样后的图像由二维转换为一维，呈线型依次排列在光谱成像装置的狭缝(12)上，通过狭缝(12)后光束被准直镜(13)准直为平行光，入射到光栅(14)，经光栅(14)色散分光后的光束由成像镜(15)会聚于探测器(16)的焦面处，再把数据传送至数据处理及控制计算机(17)进行处理，它负责整个装置的协同工作，最后通过数据处理方法重建图像和光谱信息，生成三维图谱立方体。

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应光学的光谱成像装置，其特征在于：所述图像切分器(11)的输入端位于经自适应像差校正后望远镜的二次像面上，以实现对目标图像的分割、耦合与采样。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于自适应光学的光谱成像装置，其特征在于：所述图像切分器(11)对输入端的图像采样后传输到输出端，输入端和输出端的采样单元一一对应，图像切分器输入端为二维排列，以满足对二维像面的分割采样；图像切分器的输出端为一维线性排列，与光栅刻线方向平行。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于自适应光学的光谱成像装置，其特征在于：所述图像切分器(11)由单根光纤组合而成，或者由微透镜-光纤单元组合而成，也可以是微透镜-光纤-微透镜的组合形式，用来实现像面的分割、耦合与采样。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于自适应光学的光谱成像装置，其特征在于：所述图像切分器(11)的输出端为一维线性排列的光纤时，光纤排列于狭缝位置处；图像切分器的输出端为一维线性排列的微透镜时，单个微透镜所成的像也呈一维线型排列，且成像于狭缝位置处。

6.根据权利要求1所述的一种基于自适应光学的光谱成像装置，其特征在于：所述成像系统(7)为高分辨力成像系统，可达到近衍射极限成像分辨率。

7.根据权利要求1所述的一种基于自适应光学的光谱成像装置，其特征在于：所述中继光学系统(9)为像方远心光学系统，以提高像面到图像切分器的光能耦合效率；同时，该中继光学系统的放大倍率用于匹配图像切分器的空间采样大小。

8.根据权利要求1所述的一种基于自适应光学的光谱成像装置，其特征在于：所述狭缝(12)为长狭缝，以容纳更多的空间采样单元；且狭缝方向与光栅刻线方向平行。

9.根据权利要求1所述的一种基于自适应光学的光谱成像装置，其特征在于：所述狭缝(12)宽度可调，调整时为手动调整或电动调整；狭缝宽度的选择，需满足对目标成像空间分辨力的采样要求，同时也需满足对目标光谱分辨力的采样要求。

10.根据权利要求1所述的一种基于自适应光学的光谱成像装置，其特征在于：所述探测器(16)为大靶面面阵探测器，以容纳更多的空间采样和光谱采样单元。