[发明专利]一种大视场扫描系统

说明书

本发明涉及一种大视场扫描系统，包括：用于采集太阳大气活动目标发出的光束的太阳光学望远镜、光学中继装置、视场扫描装置、光栅光谱仪、CCD相机、计算机和用于驱动扫描装置整体活动的线性驱动机构；视场扫描装置包含相互垂直的两平面镜；光栅光谱仪包含狭缝部、准直镜、光栅部；太阳光学望远镜采集的光束经光学中继装置后，经两平面镜反射后进入狭缝部，并经由准直镜准直后入射至光栅部；经光栅部色散分光后的部分光束重新入射至准直镜；CCD相机用于采集重新入射至准直镜的光束并转化为电信号至计算机，以形成光谱信息。本发明提出的大视场扫描系统的视场扫描装置采用双平面镜的视场扫描方式，简化了光学系统结构，降低了光学系统的装调要求。

技术领域

本发明涉及光学扫描装置，具体地，涉及一种大视场扫描系统。

背景技术

狭缝式光栅光谱仪是研究太阳磁场分布的重要仪器，并且在太阳大气的观测中得到了广泛的运用，北京科学出版社1987年出版的《实测天体物体学》内有黄佑然，许熬敖，秦志海等人发表的相关技术资料。

为了研究太阳磁场在不同太阳大气上的分布特性，通常采用三维光谱成像技术。三维光谱成像技术可分为基于光纤阵列的视场积分单元(IFU)技术、像切割器技术和视场扫描技术(王俊凡,朱永田,胡中文.基于积分视场单元的三维天文成像光谱技术[J].天文学进展,2008,26(1):73-79.)。

相对于视场积分单元技术和像切割器技术，视场扫描技术具有结构简单，使用方便，加工要求低和便于装调等优点，在各个领域都得到了广泛的运用。传统的视场扫描技术可分为瞳面tip-tilt单镜扫描和K镜扫描。其中，tip-tilt单镜扫描技术通常采用压电陶瓷驱动，但其摆放位置有严格的空间限制，必须置于瞳面位置。K镜扫描技术由三个平面镜组成，且呈K字型排列，其特点是经K镜后光轴方向不改变。相对于tip-tilt单镜扫描技术，K镜扫描技术尽管没有空间摆放位置的严格限制，但是对光学系统的装调提出了较高的要求(Stolpe F,Kneer F.MISC,an instrument for multi-dimensional spectroscopy[J].Astronomy&Astrophysics Supplement,1998,131(1):181-185.)。基于以上背景，特提出本申请。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何简化大视场扫描系统、并降低光学装调要求、同时消除视场扫描装置空间摆放位置的严格限制。

本为解决上述技术问题，本发明提出一种大视场扫描系统，其包括包括：太阳光学望远镜、光学中继装置、视场扫描装置、光栅光谱仪、CCD相机、计算机和线性驱动机构；所述视场扫描装置包含第一平面镜和垂直于第一平面镜的第二平面镜；所述光栅光谱仪包含狭缝部、准直镜、光栅部；所述线性驱动机构用于驱动扫描装置整体线性活动以调整第一平面镜和第二平面镜反射不同视场下的光束；所述太阳光学望远镜用于采集太阳大气活动目标发出的光束，且太阳光学望远镜采集的光束经光学中继装置中继后，依次经由第一平面镜和第二平面镜反射后进入狭缝部；进入狭缝部的光束经由准直镜准直后的光束入射至光栅部进行色散分光；经光栅部色散分光后的部分光束重新入射至准直镜；所述CCD相机用于采集重新入射至所述准直镜的光束并将其转化为电信号至所述计算机，所述计算机用以根据所述电信号形成对应的光谱信息。

较佳地，所述视场扫描装置所扫描的视场范围Y与视场扫描装置的线性移动距离X二者之间应满足下列关系：Y＝2X。

较佳地，所述视场扫描装置的扫描步长Δy与光栅光谱仪狭缝宽度w_s须满足公式：Δy≤0.5w_s。

较佳地，所述计算机可形成多组光谱信息，该多组光谱信息为第一平面镜和第二平面镜线性活动时所反射的光束所对应的光谱信息；所述计算机可根据该多组光谱信息获得三维光谱信息。

较佳地，所述狭缝部的狭缝尺寸可调。