一維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)及視場(chǎng)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是一維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu) 及視場(chǎng)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 空間外差光譜技術(shù)在天文觀測(cè)，尤其是微量氣體定量探測(cè)已得到廣泛的關(guān)注和應(yīng) 用。空間外差光譜技術(shù)主要應(yīng)用于對(duì)大氣中的甲烷、二氧化碳、氧氣、水汽等微量氣體進(jìn)行 定量探測(cè)。
[0003] 近年來(lái)傳統(tǒng)非成像空間外差光譜技術(shù)已發(fā)展到一維成像、二維成像等形式的空間 外差光譜技術(shù)，以期同時(shí)獲得高光譜分辨率和較高空間分辨率。相比于二維成像空間外差 光譜技術(shù)其光譜反演準(zhǔn)確度受限于遙感平臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度、推掃周期和后續(xù)圖像配準(zhǔn)精度的影 響，一維成像空間外差光譜技術(shù)可實(shí)現(xiàn)空間維不同切片視場(chǎng)的同時(shí)成像，對(duì)于觀測(cè)區(qū)域內(nèi) 快速變化的光譜信息定量獲取，尤其是不同空間維切片視場(chǎng)內(nèi)微量物質(zhì)濃度的變化，可通 過(guò)光譜信號(hào)變化同時(shí)獲取。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)?01301684017. 9 (公告號(hào)CN 103759830 A《一種分視場(chǎng)空間外差干涉型光 譜儀的結(jié)構(gòu)及裝調(diào)方法》）介紹了光譜儀的整體結(jié)構(gòu)，尤其針對(duì)柱面鏡組件、光柵刻線方向 和焦平面行/列的裝調(diào)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并未對(duì)一維成像空間外差光譜儀中的空間維 和光譜維視場(chǎng)光闌的裝調(diào)結(jié)構(gòu)及視場(chǎng)檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)敘述。然而一維成像空間外差光譜 儀的視場(chǎng)光闌的裝調(diào)和視場(chǎng)檢測(cè)是光譜儀裝調(diào)的重要過(guò)程，直接影響著被測(cè)微量物質(zhì)在光 譜維的覆蓋區(qū)域和空間維的定位精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)及視場(chǎng)檢測(cè)方法， 以解決現(xiàn)有技術(shù)一維成像空間外差光譜儀的工作波段人眼不可見(jiàn)、且空間維和光譜維視場(chǎng) 光闌由于位置不重合無(wú)法同時(shí)裝調(diào)和檢測(cè)的問(wèn)題。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0007] -維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括有光源和干涉儀組 件，干涉儀組件入光口處安裝有準(zhǔn)直鏡頭，干涉儀組件出光口處安裝有成像鏡頭，成像鏡頭 出射光光路上設(shè)有空間維視場(chǎng)光闌，所述干涉儀組件兩臂分別設(shè)有光柵，還包括有平行光 管、柱面鏡組件、高斯目鏡，其中平行光管、柱面鏡組件、高斯目鏡、干涉儀組件上的準(zhǔn)直鏡 頭依次同軸設(shè)置在光源的出射光路上，且光源與平行光管之間沿光出射方向依次設(shè)置有監(jiān) 視波段濾光片、星點(diǎn)板，柱面鏡組件與高斯目鏡之間設(shè)置有活動(dòng)分劃板，光源的出射光依次 經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)波段濾光片、星點(diǎn)板、平行光管、柱面鏡組件、活動(dòng)分劃板、高斯目鏡后，從準(zhǔn)直鏡 頭入射至干涉儀組件，最后從干涉儀組件上的成像鏡頭出射成像。
[0008] 所述的一維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述柱面鏡組件 包括柱面三級(jí)鏡筒，柱面三級(jí)鏡筒一端作為入光口同軸對(duì)準(zhǔn)平行光管，柱面三級(jí)鏡筒另一 端作為出光口對(duì)準(zhǔn)高斯目鏡，柱面三級(jí)鏡筒內(nèi)從入光口向出光口方向依次同軸設(shè)置有柱面 二級(jí)鏡筒、工作波段濾波組件、光譜維視場(chǎng)光闌組件，且柱面二級(jí)鏡筒與工作波段濾波組件 之間設(shè)置有隔圈，其中柱面二級(jí)鏡筒內(nèi)同軸設(shè)置有多組單柱面一級(jí)鏡筒，每組單柱面一級(jí) 鏡筒內(nèi)分別通過(guò)壓圈同軸壓緊單柱面鏡，且相鄰單柱面一級(jí)鏡筒之間設(shè)置有隔圈；
[0009] 柱面二級(jí)鏡筒與工作波段濾波組件之間、相鄰單柱面一級(jí)鏡筒的隔圈厚度可修 切，保證光譜維視場(chǎng)光闌組件與柱面鏡組件之間的光學(xué)間距應(yīng)滿足光譜儀的裝配公差要 求；單柱面一級(jí)鏡筒周邊均布多個(gè)螺紋孔，可滿足對(duì)單柱面鏡母線偏心進(jìn)行調(diào)整，且可相對(duì) 柱面二級(jí)鏡筒旋轉(zhuǎn)；柱面三級(jí)鏡筒可滿足柱面鏡組件和光譜維視場(chǎng)光闌組件方向的同時(shí)調(diào) 整。
[0010] 所述的一維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述柱面三級(jí)鏡 筒內(nèi)壁沿軸向設(shè)有導(dǎo)軌，柱面二級(jí)鏡筒外壁設(shè)有滑動(dòng)安裝在導(dǎo)軌上的導(dǎo)槽，所述柱面二級(jí) 鏡筒與柱面三級(jí)鏡筒通過(guò)導(dǎo)軌、導(dǎo)槽相對(duì)滑動(dòng)配合。
[0011] 所述的一維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述光譜維視場(chǎng) 光闌組件包括光譜維視場(chǎng)光闌外框，光譜維視場(chǎng)光闌外框外壁滑動(dòng)安裝在柱面三級(jí)鏡筒中 導(dǎo)軌上，光譜維視場(chǎng)光闌外框中設(shè)有光譜維視場(chǎng)光闌。
[0012] 所述的一維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述柱面鏡組件 母線與光譜維視場(chǎng)光闌方向垂直、與干涉儀組件中光柵刻線方向和空間維視場(chǎng)光闌方向一 致；所述的工作波段濾光片為窄帶濾光片且光譜范圍人眼不可見(jiàn)；所述星點(diǎn)板位置可沿正 交兩個(gè)方向平移。
[0013] 所述的一維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的光源和星 點(diǎn)板之間的監(jiān)視波段濾光片為人眼可見(jiàn)的窄帶濾光片，以提高柱面鏡組母件線方向裝調(diào)精 度，或設(shè)置不同直徑的星點(diǎn)板來(lái)改變柱面鏡組件成像寬度，以提高柱面鏡組件母線方向裝 調(diào)精度。
[0014] 所述的一維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的星點(diǎn)板可 采用不同直徑大小，從而改變空間維視場(chǎng)光闌面上光譜儀成像大小，提高空間維視場(chǎng)光闌 的裝調(diào)精度。
[0015] -維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)的視場(chǎng)檢測(cè)方法，其特征在于：包括以 下步驟：
[0016] (1)將光譜維視場(chǎng)光闌裝入光譜維視場(chǎng)光闌外框，光譜維視場(chǎng)光闌外框設(shè)有導(dǎo)槽， 利用二元影像儀投影放大，調(diào)節(jié)光譜維視場(chǎng)光闌與光譜維視場(chǎng)光闌外框的導(dǎo)槽方向一致；
[0017] (2)將依次將單柱面鏡、壓圈分別裝入各單柱面一級(jí)鏡筒，通過(guò)單柱面一級(jí)鏡筒周 邊螺釘調(diào)整各單柱面鏡母線偏心，調(diào)整完畢后點(diǎn)膠固定；
[0018] (3)根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)要求修切隔圈厚度，并依次將上述各單柱面鏡一級(jí)鏡筒、隔圈安 裝至柱面二級(jí)鏡筒內(nèi)，固定柱面二級(jí)鏡筒，沿光軸方向移動(dòng)高斯目鏡監(jiān)測(cè)柱面二級(jí)鏡筒導(dǎo) 槽方向，并調(diào)節(jié)活動(dòng)分劃板，使活動(dòng)分劃板橫/豎線與柱面二級(jí)鏡筒導(dǎo)槽方向一致，固定活 動(dòng)分劃板；
[0019] (4)將帶有二維平移功能的星點(diǎn)板置于平行光管實(shí)像面處，并將星點(diǎn)板初始位置 放置于平行光管光軸處，開(kāi)啟光源，依次通過(guò)監(jiān)測(cè)波段濾光片、星點(diǎn)板和平行光管使之形成 具有一定視場(chǎng)角的平行光照明柱面鏡組件；
[0020] (5)沿光軸方向移動(dòng)高斯目鏡使之像面處于各單柱面鏡監(jiān)視波段下實(shí)像面處，以 活動(dòng)分劃板橫/豎線為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)各單柱面一級(jí)鏡筒相對(duì)柱面二級(jí)鏡筒的旋轉(zhuǎn)角度，使各 單柱面鏡母線方向與活動(dòng)分劃板橫/豎線方向一致，調(diào)整完畢后將各單柱面一級(jí)鏡筒與柱 面二級(jí)鏡筒點(diǎn)膠固定；
[0021] (6)根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)要求和單柱面鏡實(shí)測(cè)參數(shù)修切隔圈厚度，保證工作波段內(nèi)光譜 維視場(chǎng)光闌位于柱面鏡組件的實(shí)像面處，并依次將步驟（5)得到的柱面二級(jí)鏡筒、工作波 段濾光片組件、步驟（1)的光譜維視場(chǎng)光闌組件通過(guò)導(dǎo)軌安裝至柱面三級(jí)鏡筒內(nèi)，此時(shí)光 譜維視場(chǎng)光闌方向、柱面鏡組件母線方向分別通過(guò)光譜維視場(chǎng)光闌外框的導(dǎo)槽、柱面二級(jí) 鏡筒的導(dǎo)槽傳遞在同一導(dǎo)軌機(jī)械基準(zhǔn)面上。
[0022] 所述的一維成像外差光譜儀的視場(chǎng)光闌裝調(diào)結(jié)構(gòu)的視場(chǎng)檢測(cè)方法，其特征在于： 所述的星點(diǎn)板置于平移臺(tái)上，星點(diǎn)位置可沿與柱面鏡組件母線垂直方向+X、-X分別移動(dòng)， 直至柱面鏡組件實(shí)像移出光譜維視場(chǎng)光闌，分別記錄移動(dòng)量^和X 2，可計(jì)算出監(jiān)測(cè)波段和 工作波段下光譜維視場(chǎng)角ω#Ρ ω &λ，公式分別如下：
[0025] 其中，Lg為光譜維視場(chǎng)光闌的大小，Af為監(jiān)視波段和工作波段內(nèi)柱面鏡組件的焦 距差；在進(jìn)行光譜維視場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，所述的柱面鏡組件和光譜維視場(chǎng)光闌之間未安裝工作波 段濾光片，且光譜維視場(chǎng)光闌處于監(jiān)測(cè)波段內(nèi)柱面鏡組實(shí)像面處。
[0026] 所述的一維成像外差光譜儀