本發(fā)明涉及光譜技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光譜儀的裝調(diào)方法及裝調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近紅外至短波紅外波段超高分辨率光譜儀系統(tǒng)工作0.7μm-2.5μm波段之間，光譜分辨率、輻射分辨率和信噪比等指標(biāo)具有較高的要求，因此對系統(tǒng)的設(shè)計和裝調(diào)提出較高的要求。受到紅外背景輻射效應(yīng)的影響，近紅外波段超高分辨率光譜儀系統(tǒng)的暗場信號水平較高，通常采用濾光片冷光闌和儀器本體制冷結(jié)合的方式降低這種影響。但是短波紅外波段光譜儀一般工作在0℃以下的低溫，從而帶來低溫裝調(diào)的技術(shù)難題。

短波紅外光學(xué)系統(tǒng)工作在低溫下，光學(xué)元件折射率、曲率半徑、相對位置關(guān)系與常溫下差異較大，將引起光學(xué)成像質(zhì)量下降和焦面離焦的現(xiàn)象。低溫裝調(diào)技術(shù)就是要解決低溫引起的負(fù)面效應(yīng)。因此，常溫下的裝調(diào)方法均不適用于低溫裝調(diào)。為了獲得高成像質(zhì)量的低溫光學(xué)系統(tǒng)，常采用在低溫下主動位移機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)的方式實(shí)現(xiàn)裝調(diào)。低溫主動機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境較為惡劣，機(jī)構(gòu)的設(shè)計實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，同時裝調(diào)過程需要一直處于低溫，需要專門的低溫設(shè)備做支撐，因此此種方法裝調(diào)復(fù)雜，裝調(diào)周期和經(jīng)費(fèi)要求較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種光譜儀的裝調(diào)方法及裝調(diào)系統(tǒng)，可以在常溫下精密裝調(diào)光學(xué)元件至低溫的理想狀態(tài)，使低溫下的光譜儀獲得較為理想的成像質(zhì)量，且裝調(diào)方法更加簡潔高效。其具體方案如下：

一種光譜儀的裝調(diào)方法，包括：

計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的所述光譜儀中光學(xué)元件的相關(guān)變化量；

在常溫下對所述光學(xué)元件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)所述相關(guān)變化量，對裝調(diào)好的所述光學(xué)元件進(jìn)行修正。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的所述光譜儀中光學(xué)元件的相關(guān)變化量，具體包括：

通過光學(xué)軟件計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的所述光譜儀中光學(xué)元件的光學(xué)離焦量；

通過工程分析軟件計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的所述光譜儀中光學(xué)元件的機(jī)械補(bǔ)償量。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，在常溫下對所述光學(xué)元件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)所述相關(guān)變化量，對裝調(diào)好的所述光學(xué)元件進(jìn)行修正，具體包括：

根據(jù)所述光學(xué)離焦量和機(jī)械補(bǔ)償量，確定在低溫下所述光譜儀焦面的理論位置；

在常溫下將所述光學(xué)元件主動進(jìn)行裝調(diào)，根據(jù)所述焦面的理論位置，對裝調(diào)好的所述光學(xué)元件進(jìn)行修正。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，所述光學(xué)元件包括：狹縫組件、準(zhǔn)直鏡組件、分光組件、成像鏡組件和焦面組件；

所述狹縫組件為n階陣列狹縫，用于對入射光線進(jìn)行空間濾波，使所述入射光線入射到所述準(zhǔn)直鏡組件上；

所述入射光線依次經(jīng)過所述準(zhǔn)直鏡組件準(zhǔn)直、所述分光組件分光、所述成像鏡組件聚焦后成像在所述焦面組件上。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，在常溫下將所述光學(xué)元件主動進(jìn)行裝調(diào)，根據(jù)所述焦面的理論位置，對裝調(diào)好的所述光學(xué)元件進(jìn)行修正，具體包括：

在常溫下，根據(jù)設(shè)定參數(shù)信息分別對所述準(zhǔn)直鏡組件和所述成像鏡組件進(jìn)行裝調(diào)；

在常溫下，將所述準(zhǔn)直鏡組件、所述成像鏡組件和所述分光組件在框架上集成裝調(diào)；

在常溫下，根據(jù)設(shè)定約束條件對所述狹縫組件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)所述焦面的理論位置，將裝調(diào)好的所述狹縫組件進(jìn)行修正；

在常溫下，對所述焦面組件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)所述焦面的理論位置，將裝調(diào)好的所述焦面組件進(jìn)行修正。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，所述準(zhǔn)直鏡組件和所述分光組件之間的光路為平行光路；

所述成像鏡組件和所述分光組件之間的光路為平行光路。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，所述設(shè)定參數(shù)信息包括在低溫下所述準(zhǔn)直鏡組件和所述成像鏡組件中各透鏡之間的間隔寬度范圍。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，所述設(shè)定約束條件包括光譜儀譜線位置和半寬度范圍。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，還包括：

將整個所述光譜儀在低溫下進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種光譜儀的裝調(diào)系統(tǒng)，包括：

變化量計算模塊，用于計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的所述光譜儀中光學(xué)元件的相關(guān)變化量；

光學(xué)元件裝調(diào)模塊，用于在常溫下對所述光學(xué)元件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)所述相關(guān)變化量，對裝調(diào)好的所述光學(xué)元件進(jìn)行修正。

本發(fā)明所提供的一種光譜儀的裝調(diào)方法及裝調(diào)系統(tǒng)，包括：計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的光譜儀中光學(xué)元件的相關(guān)變化量；在常溫下對光學(xué)元件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)相關(guān)變化量，對裝調(diào)好的光學(xué)元件進(jìn)行修正。本發(fā)明通過計算機(jī)輔助裝調(diào)的技術(shù)手段，計算出光學(xué)元件在不同溫度下的相關(guān)變化量，可以在常溫下精密裝調(diào)光學(xué)元件至低溫的理想狀態(tài)，使低溫下的光譜儀獲得較為理想的成像質(zhì)量，并且由于未增加裝調(diào)光學(xué)元件和裝調(diào)低溫系統(tǒng)，裝調(diào)方法更加簡潔高效。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的光譜儀的裝調(diào)方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的整個光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的光譜儀的裝調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供一種光譜儀的裝調(diào)方法，如圖1所示，包括以下步驟：

s101、計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的光譜儀中光學(xué)元件的相關(guān)變化量；

s102、在常溫下對光學(xué)元件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)相關(guān)變化量，對裝調(diào)好的光學(xué)元件進(jìn)行修正。

在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，首先計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的光譜儀中光學(xué)元件的相關(guān)變化量；然后在常溫下對光學(xué)元件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)相關(guān)變化量，對裝調(diào)好的光學(xué)元件進(jìn)行修正。本申請?zhí)峁┑难b調(diào)方法貫穿于整個光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計和裝調(diào)的全過程，在光譜儀光學(xué)元件裝調(diào)之前計算出光學(xué)元件在不同溫度下的相關(guān)變化量，即可以計算低溫狀態(tài)下的光學(xué)元件之間的空間關(guān)系，通過計算機(jī)輔助裝調(diào)的技術(shù)手段，可以在常溫下精密裝調(diào)光學(xué)元件至低溫的理想狀態(tài)，這樣能夠保證低溫下光學(xué)元件的位置關(guān)系，使低溫下的光譜儀獲得較為理想的成像質(zhì)量，并且由于未增加裝調(diào)光學(xué)元件和裝調(diào)低溫系統(tǒng)，裝調(diào)方法更加簡潔高效。

在具體實(shí)施時，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，步驟s101計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的光譜儀中光學(xué)元件的相關(guān)變化量，具體可以包括以下步驟：

步驟一、通過光學(xué)軟件計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的光譜儀中光學(xué)元件的光學(xué)離焦量；

步驟二、通過工程分析軟件計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的光譜儀中光學(xué)元件的機(jī)械補(bǔ)償量。

這樣采用計算機(jī)輔助裝調(diào)的方法，計算溫度變化引起的光學(xué)離焦量和機(jī)械補(bǔ)償量，定量替換室溫焦面墊，可以進(jìn)一步使低溫下的光學(xué)系統(tǒng)焦面在焦上，不需要傳統(tǒng)工程手段復(fù)雜的實(shí)施方式。

需要說明的是，步驟一和步驟二不分前后順序。光學(xué)離焦量主要是光學(xué)系統(tǒng)受溫度和壓強(qiáng)的影響，機(jī)械補(bǔ)償量主要是受熱脹冷縮引起的。

在具體實(shí)施時，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，步驟s102在常溫下對光學(xué)元件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)相關(guān)變化量，對裝調(diào)好的光學(xué)元件進(jìn)行修正，具體可以包括以下步驟：

首先，根據(jù)光學(xué)離焦量和機(jī)械補(bǔ)償量，確定在低溫下光譜儀焦面的理論位置；

然后，在常溫下將光學(xué)元件主動進(jìn)行裝調(diào)，根據(jù)焦面的理論位置，對裝調(diào)好的光學(xué)元件進(jìn)行修正。

需要說明的是，焦面裝調(diào)過程中，先在常溫下進(jìn)行焦面裝調(diào)，根據(jù)光學(xué)離焦量和機(jī)械補(bǔ)償量，可以確定低溫下焦面的理論位置，然后在常溫下將焦面主動裝調(diào)至低溫下的理論位置，從而可以完成低溫光學(xué)系統(tǒng)的常溫裝調(diào)。

在具體實(shí)施時，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，如圖2所示，光學(xué)元件可以包括：狹縫組件1、準(zhǔn)直鏡組件2、分光組件3、成像鏡組件4和焦面組件5；

狹縫組件1為n階陣列狹縫，用于對入射光線進(jìn)行空間濾波，使入射光線入射到準(zhǔn)直鏡組件2上；

入射光線依次經(jīng)過準(zhǔn)直鏡組件2準(zhǔn)直、分光組件3分光、成像鏡組件4聚焦后成像在焦面組件5上。

進(jìn)一步地，在具體實(shí)施時，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，在常溫下將光學(xué)元件主動進(jìn)行裝調(diào)，根據(jù)焦面的理論位置，對裝調(diào)好的光學(xué)元件進(jìn)行修正，如圖2所示，具體可以包括以下步驟：

在常溫下，根據(jù)設(shè)定參數(shù)信息分別對準(zhǔn)直鏡組件2和成像鏡組件4進(jìn)行裝調(diào)；

在常溫下，將準(zhǔn)直鏡組件2、成像鏡組件4和分光組件3在框架6上集成裝調(diào)；(此時不用考慮低溫對光學(xué)系統(tǒng)的影響)

在常溫下，根據(jù)設(shè)定約束條件對狹縫組件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)焦面的理論位置，將裝調(diào)好的狹縫組件進(jìn)行修正；

在常溫下，對焦面組件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)焦面的理論位置，將裝調(diào)好的焦面組件進(jìn)行修正。

需要說明的是，在具體實(shí)施時，設(shè)定參數(shù)信息可以包括在低溫下準(zhǔn)直鏡組件和成像鏡組件中各透鏡之間的間隔寬度范圍。這里的設(shè)定參數(shù)信息為考慮了低溫下準(zhǔn)直鏡組件、成像鏡組件光學(xué)系統(tǒng)和機(jī)械的影響的低溫狀態(tài)下的參數(shù)。

另外，在具體實(shí)施時，設(shè)定約束條件可以包括光譜儀譜線位置和半寬度范圍。該設(shè)定約束條件還可以是其它指標(biāo)，在此不做限定。

在具體實(shí)施時，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，為了保證光線傳播距離不受影響，準(zhǔn)直鏡組件和分光組件之間的光路可以為平行光路；成像鏡組件和分光組件之間的光路可以為平行光路。

進(jìn)一步地，在具體實(shí)施時，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光譜儀的裝調(diào)方法中，還包括以下步驟：

將整個光譜儀在低溫下進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種光譜儀的裝調(diào)系統(tǒng)，由于該裝調(diào)系統(tǒng)解決問題的原理與前述一種裝調(diào)方法相似，因此該裝調(diào)系統(tǒng)的實(shí)施可以參見裝調(diào)方法的實(shí)施，重復(fù)之處不再贅述。

在具體實(shí)施時，本發(fā)明實(shí)施例提供的光譜儀的裝調(diào)系統(tǒng)，如圖3所示，具體包括：

變化量計算模塊11，用于計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的光譜儀中光學(xué)元件的相關(guān)變化量；

光學(xué)元件裝調(diào)模塊12，用于在常溫下對光學(xué)元件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)相關(guān)變化量，對裝調(diào)好的光學(xué)元件進(jìn)行修正。

本發(fā)明實(shí)施例提供的光譜儀的裝調(diào)系統(tǒng)按照低溫設(shè)計結(jié)果裝調(diào)光學(xué)元件，能夠保證低溫下的光學(xué)系統(tǒng)性能，且不增加額外的光機(jī)結(jié)構(gòu)和設(shè)施，簡單易行，方便可靠。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光譜儀的裝調(diào)方法及裝調(diào)系統(tǒng)，包括：計算出在低溫與常溫相互轉(zhuǎn)變時引起的光譜儀中光學(xué)元件的相關(guān)變化量；在常溫下對光學(xué)元件進(jìn)行裝調(diào)，并根據(jù)相關(guān)變化量，對裝調(diào)好的光學(xué)元件進(jìn)行修正。本發(fā)明通過計算機(jī)輔助裝調(diào)的技術(shù)手段，計算出光學(xué)元件在不同溫度下的相關(guān)變化量，可以在常溫下精密裝調(diào)光學(xué)元件至低溫的理想狀態(tài)，使低溫下的光譜儀獲得較為理想的成像質(zhì)量，并且由于未增加裝調(diào)光學(xué)元件和裝調(diào)低溫系統(tǒng)，裝調(diào)方法更加簡潔高效。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上對本發(fā)明所提供的光譜儀的裝調(diào)方法及裝調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。