JPH04270572A - 画像検出装置 - Google Patents

画像検出装置

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JPH04270572A
JPH04270572A JP3002005A JP200591A JPH04270572A JP H04270572 A JPH04270572 A JP H04270572A JP 3002005 A JP3002005 A JP 3002005A JP 200591 A JP200591 A JP 200591A JP H04270572 A JPH04270572 A JP H04270572A
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Koji Ichie
更治 市江
Morio Takechi
武市 盛生
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像検出装置に関する
もので、特に、遠方にある複数の光源の像を検出する装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】遠方の物体を光学系を使って結像する際
、大気等の媒質中に生じる光学的不均一による光の伝搬
光路長の変動で、像がぼけたり位置が変化したりする。 例えば地球大気を通して天体を観測するとき、本来遠方
にあって点に見えるべき星の像が、地球をとりまく大気
の不均一さによって、広がったり揺れたりする。これら
大気の不均一さは時間的に変動するので、天体からの光
の波面の形も時間的・空間的に変動する。その変動の波
長・振動数は、典型的には1〜10cm程度で0.1秒
程度のものが強い。
【0003】そこで、星などの一つの点光源を見たとき
、点像になる様に補うため、図5に示す光学系を用いて
いる。大気の不均質部分5は本来3次元的に存在するが
、この光学系では、光伝搬経路に沿って不均一さを積分
し、2次元的な量として補正している。この場合、望遠
鏡主鏡2の光軸(一点鎖線で示す。)上にある星1から
の光は歪みのない像4を結像する。
【0004】同図の斜線部分で示される光伝搬路内の状
態を補う光学系3としては数種存在し、図6はその光学
系の一つであるシャック・ハルトマン光学系を用いた画
像検出装置の基本構成を示したものである(日本天文学
会秋季年会.講演予稿集A114)。  この光学系3
では、光源1からの光は望遠鏡主鏡2により集光される
が、その像にはゆれが生じている。その集光点6からの
光はコリメータレンズ7で平行化され、補償ミラー8を
介して参照光源11からの光の経路上に導かれ、ビーム
スプリッタ10を通して合成される。主鏡像位置にはマ
イクロレンズアレイ13が置かれており、このマイクロ
レンズアレイ13上に前述の合成された光が投影される
ことにより、光源1からの光と参照光源11からの光と
の位相差がコンピュータ14に伝達される。コンピュー
タ14での演算処理によって、光の伝搬する媒質の擾乱
状態情報が得られ、その情報は補償鏡アクチュエータ1
5にフィードバックされて、光源1からの光の経路の位
相制御を行うことができる。
【0005】この他に用いられている光学系として、光
伝搬路補償素子に電気光学結晶素子(EO結晶素子)を
用いているものがある(OPTICS LETTERS
,Vol.4 ,p.131 ,1979年 5月)。 図7はその基本構成を示したものである。この光学系3
では、前述のシャック・ハルトマン光学系で使用されて
いる補償鏡アクチュエータ15の替わりに、EO結晶素
子17が用いられている。この場合、光源1からの光は
コリメータレンズ7で平行化された後、EO結晶素子1
7を通ってミラー18で反射し、ハーフミラー16によ
り結像位置4に導かれる。この途中、ビームスプリッタ
10を介して参照光源11からの光と合成される。合成
された光は干渉を生じ、その干渉縞は光導電層19側に
入力される。この干渉縞の強度分布は大気の擾乱と望遠
鏡の収差を含む瞳関数に比例したものとなっている。光
導電層19はこの干渉縞の強度分布に応じた抵抗値変化
を生じ、これに従ってEO結晶素子17にかかる電圧は
場所によって変わる。従って、EO結晶17によって生
ずる位相差は干渉縞の強度分布に比例することとなり、
反射光は瞳関数の乱れが補正されて理想的な平面波を得
ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の光学系では、3
次元的な大気の不均一さについて光の経路に沿って積分
し、2次元的な量として補正している。従って、図5の
破線で示されるように、光源1から数十秒角離れている
他の光源15や広がり角を有する天体等については、経
路方向の不均一さが変化して補正することができなくな
り、その像45には歪みが生じる。
【0007】そこで本発明では、大気の3次元的不均一
さを補正することのできる画像検出装置を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、遠方にある複
数の点光源からの光を受光し、それぞれ集光させる受光
レンズを有する受光手段と、受光レンズで集光した複数
の点光源からの光をそれぞれ平行線化する素子と、平行
線化された光のそれぞれの経路に対応させて参照光を照
射し、点光源からの光と参照光とを合成する素子を有す
る合成手段と、合成手段で合成された光が含む光学収差
に基づき、複数の点光源からの光のそれぞれの経路方向
の3次元的な擾乱状態を、演算処理して求める演算処理
手段と、演算処理手段で得られた擾乱状態の情報から、
光の経路をそれぞれ補正して結像させる結像手段とを備
えることを特徴とする。
【0009】なお前述の合成手段は、平行線化された光
の経路上かつ参照光の経路上に、複数の点光源からの光
にそれぞれ対応して角度を変えることの可能なビームス
プリッタを有し、結像手段は、演算処理手段からの情報
により光の経路の位相補正を行う複数の補正ミラ−を有
しているか、あるいは前述の合成手段が、平行線化され
た光の経路上かつ参照光の経路上に複数の点光源からの
光にそれぞれ対応して角度を変えることの可能なビーム
スプリッタを有し、結像手段が、演算処理手段からの情
報により光の経路の位相補正を行うため、平行線化され
た光の経路上に並列に並べられた複数の電気光学結晶素
子を有していることが望ましい。
【0010】
【作用】本発明によれば、前述の合成手段を用いること
によって、光が伝搬する大気等の媒質の不均一な状態を
3次元的に知ることができる。さらに、複数の光路補償
素子を用いることによって、光路をゾーン分割して補正
することができ、近接したそれぞれの空間の不均一さを
別々に補正することができる。
【0011】
【実施例】本発明では、複数の異なる方向にある光源か
らの光の経路について、3次元的な情報を得ることので
きるCT(Computed Tomography 
)を利用している。以下天体観測用望遠鏡を例にとって
、実施例について説明する。
【0012】図1は、そのCTを使用した場合の遠方に
ある光源の結像状態を示したものである。同図に示すよ
うに、空間内に3次元的に分布する光源1からのそれぞ
れの光束は、大気に不均質部分5があるにも関わらず、
CTの原理を用いた光学系3を用いることによって、歪
みのない像4を結像させることができる。
【0013】図2は、光源からの光の伝搬路内の媒質の
不均一部分の補償に必要な情報を得るための光学系を示
したものである。この光学系の概要は、既に用いられて
いるシャック・ハルトマン法を利用した装置におけるビ
ームスプリッタを回転可能にし、光路方向の不均一さを
3次元情報として得るものである。即ち、この光学系の
構成は図2に示される様に、望遠鏡主鏡2の焦点6の後
方にコリメートレンズ7が配され、さらにそのコリメー
トレンズ7を通過する光の光路上に参照光が照射される
よう参照光源11が設置されている。この参照光源11
の光路上には、光源1から投影される光束の位置に対応
して角度を変えることの可能なビームスプリッタ10が
配置され、さらに、そのビームスプリッタ10を通過し
た光が投影されるようにマイクロレンズ・アレイ13が
設置されている。
【0014】上記の構成により、遠方にある天体からの
光は不均質な大気を伝搬して望遠鏡主鏡2に到達し、さ
らに焦点6の後方に配置されているコリメートレンズ7
を介して平行線化される。この平行線化された天体から
の光はビームスプリッタ10で反射されるが、その光路
上に参照光源11からの光が照射され、合成される。こ
のときビームスプリッタ10の角度は、3次元的に配置
している天体からの光束に対応させて変えることができ
る。これにより合成された光束は干渉を生じ、マイクロ
レンズ・アレイ13に投影される。マイクロレンズに投
影された干渉光は、大気の擾乱と望遠鏡との収差として
コンピュータ14に伝達され、演算処理が行われて、大
気の不均一情報を得ることができる。
【0015】上記の光学系を用いた第1の実施例につい
て図3を用いて説明する。同図に示される様に、天体か
らの光を平行線化するコリメータレンズ7とビームスプ
リッタ10との間に、2個の補償鏡8及び81が設置さ
れ、その光が結像位置4まで伝搬される様になっている
。アクチュエータ15及び151には、天体からの光の
経路における大気の不均一情報をフィードバックできる
よう、前述の光学系3が接続されている。このため、そ
れぞれの補償鏡8、81が、天体からの光の経路におけ
る大気の不均一さを遠・中・近等、距離ごとにゾーン分
割して補償することが可能となる。更に、アクチュエー
タ15及び151各々の変位量が減少して高速応答が可
能になる。これにより、各素子をそれぞれのゾーンのふ
るまいに対応させて、瞳分割数を変えることも可能とな
る。
【0016】次に、図4を用い、前述した光学系を用い
た第2の実施例について説明する。この実施例では、第
1の実施例で用いた補償鏡8の替わりにニオブ酸リチウ
ム結晶等の複数のEO結晶素子17を用いている。天体
からの光は、コリメータ・レンズ7、及びハーフミラー
16を介して透過型のEO結晶素子17に伝搬され、ミ
ラー18で反射されて結像位置4に導かれる。同図に示
されるようにこれら複数のEO結晶素子17は、コリメ
ータレンズ7で平行線化された光の経路上に並列配置さ
れている。さらに、これらEO結晶素子17は、大気の
不均一情報を演算して求める前述の光学系3に接続され
ている。  従ってこの光学系での演算処理により得ら
れた空間の不均一情報は、複数のEO結晶素子17に伝
達されるので、天体からの光の経路上のごく接近したそ
れぞれの空間を別々に補償することができる。なお、補
償素子の範囲に望遠鏡主鏡の像位置も含めば望遠鏡主鏡
の収差も合わせて補正することができる。
【0017】以上、天体観測を例に実施例について述べ
てきたが、本発明は天体に限らず、3次元的に配置して
いる点光源からの光の結像に用いることができる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、光CTによる光学系を
用いることにより、空間の3次元的な擾乱状態を求める
ことができる。さらに、この擾乱状態の情報は複数の補
償素子に伝達されるため、遠方にある3次元的広がりを
持つ物体を映像化するときに大気等の擾乱状態を補うこ
とができ、歪みのない映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光学系による結像状態を示す図である
【図2】3次元不均質状態認知手段を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施例に係る光学系を示す図で
ある。
【図4】本発明の第2の実施例に係る光学系を示す図で
ある。
【図5】従来の光学系による結像状態を示す図である。
【図6】シャック・ハルトマン式光学系を示す図である
【図7】EO結晶素子を用いた光学系を示す図である。
【符号の説明】
1…光源 2…望遠鏡主鏡 3…不均質状態補償光学系 4…結像 5…不均質部分 6…焦点 7及び12…コリメータレンズ 8及び81…補償鏡 9…集光レンズ 10…ビームスプリッタ 11…参照光源 13…マイクロレンズ・アレイ 14…コンピュータ 15…アクチュエータ 16…ハーフミラー 17…EO結晶素子 18…ミラー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  遠方にある複数の点光源からの光を受
    光し、それぞれ集光させる受光レンズを有する受光手段
    と、前記受光レンズで集光した前記複数の点光源からの
    光をそれぞれ平行線化する素子と、平行線化された前記
    光のそれぞれの経路に対応させて参照光を照射し、前記
    点光源からの光と参照光とを合成する素子を有する合成
    手段と、前記合成手段で合成された光が含む光学収差に
    基づき、前記複数の点光源からの光のそれぞれの経路方
    向の3次元的な擾乱状態を、演算処理して求める演算処
    理手段と、前記演算処理手段で得られた擾乱状態の情報
    から、前記光の経路をそれぞれ補正して結像させる結像
    手段とを備えることを特徴とする画像検出装置。
  2. 【請求項2】  前記合成手段は、前記平行線化された
    光の経路上、かつ前記参照光の経路上に、前記複数の点
    光源からの光にそれぞれ対応して角度を変えることの可
    能なビームスプリッタを有し、前記結像手段は、前記演
    算処理手段からの情報により前記光の経路の位相補正を
    行う複数の補正ミラ−を有することを特徴とする、請求
    項1記載の画像検出装置。
  3. 【請求項3】  前記合成手段は、前記平行線化された
    光の経路上、かつ前記参照光の経路上に、前記複数の点
    光源からの光にそれぞれ対応して、角度を変えることの
    可能なビームスプリッタを有し、前記結像手段は、前記
    演算処理手段からの情報により前記光の経路の位相補正
    を行うため、前記平行線化された光の経路上に並列に並
    べられた複数の電気光学結晶素子を有することを特徴と
    する、請求項1記載の画像検出装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002535608A (ja) * 1999-01-15 2002-10-22 イマジン・オプチック ダイナミックレンジの大きな波面分析方法および装置
CN107783275A (zh) * 2016-08-26 2018-03-09 讯宝科技有限责任公司 用于读取目标的成像模块与读取器以及方法
CN111735448A (zh) * 2020-06-23 2020-10-02 上海航天控制技术研究所 一种星图联合非均匀校正方法、设备及存储介质

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