[發明專利]光柵成像光譜儀光譜空間匹配方法

無效

• 申請號: 201210014250.1
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102538964A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 韓軍;占春連;路紹軍;吳玲玲;于洵;胡加興;尚楊;李珣;盧飛;李正琪;陳靖;段存麗;紀小輝;韓峰;劉寶元
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞

技術領域

本發明屬于光學技術領域，主要涉及采用光柵色散方式進行分光的成像光譜系統中光譜與空間的配準，具體是一種光柵成像光譜儀光譜空間匹配方法，適用于面陣探測器作為接收器件的光柵色散型成像光譜技術領域。

背景技術

光譜儀通過對物質包含光譜的分析可以適用于工業現場過程監控、物質成分分析等，但無法同時顯示目標的圖像信息，成像光譜儀結合了光譜儀與成像儀器的功能，是能夠同時獲取目標物體二維空間位置信息和一維光譜信息的儀器，已廣泛應用于遙感、軍事偵察等諸多領域，具有傳統探測手段所無法比擬的優點。成像光譜儀盡管可以采用多種方式進行光譜分析及成像探測，如基于動鏡掃描的邁克爾遜干涉傅里葉變換成像光譜儀、旋轉濾光片、漸變濾光片、聲光晶體、色散分光甚至計算層析等，但由于技術條件的限制及對儀器成本控制的嚴格要求，在可見及近紅外波段，絕大多數成像光譜儀采用技術成熟的基于光柵及棱鏡色散分光方式，而隨著光柵制作技術的提高，光柵色散型成像光譜儀應用愈加廣泛。

由于光柵產生色散的基本原理決定了光柵分光方式會產生不同級次衍射光束重疊問題，比如波長為λ₀的二級光譜與波長為2λ₀的一級光譜在空間位置上會重疊因而難以區分，因此基于光柵色散分光的成像光譜系統目前普遍存在濾除非被測級次光譜的技術難題。目前廣泛應用的濾除非被測級次光譜方式是在探測器前面設置定位式濾光片，定位式濾光法中濾光片的安裝定位比較復雜，對于譜線匹配要求也高。

定位式濾光法相對于旋轉濾光片組的方法能夠滿足全譜并行檢測的需要和快速濾除非被測級次光譜，但定位式濾光片設計復雜，且每個區域大小需要根據相應波長范圍對應的探測空間范圍準確計算確定，對區域的劃分要求嚴格，因此加工成本高，濾光片安裝時需要與探測器位置準確對準，對準過程需要高精度的調校設備進行反復校正，才可以達到消除非被測級次光譜的作用，大大增加了裝配的難度，不僅耗費時間，效率低，而且位置稍有偏差就直接影響消除非被測級次光譜的效果，給使用和操作帶來極大的不便，特別對于用面陣探測器接收的成像光譜儀截止波長位置的準確定位難度更大，隨著面陣CCD的廣泛應用，嚴重制約了色散型成像光譜儀的使用和發展。

經本發明申請人在一定范圍內進行文獻檢索，未見與本發明相同的相關報道。

發明內容

針對現有技術中的不足和缺陷，本發明提供一種濾光片安裝位置容差性大，濾光片的加工和安裝使用難度小，濾光片生產成本低，可以快速安裝使用的光柵成像光譜儀光譜空間匹配方法。

本發明的技術解決方案說明如下：

本發明是一種光柵成像光譜儀光譜空間匹配方法，光柵成像光譜儀的光譜范圍為λ₀～λ₁，其中λ₁＜3λ₀，本發明光柵成像光譜儀探測器上附加有濾除非被測級次光譜的濾光片，濾光片安裝于光柵成像光譜儀探測器的正前方位置，濾光片的分界線與探測器上垂直于光譜展寬方向的中心線基本重合，濾光片安裝位置的容差性較大。

定位式濾光片在濾除非被測級次光譜時需要精確定位二級光譜與一級光譜分界線，在安裝定位式濾光片濾除非被測級次光譜時要求該定位式濾光片的分界線與探測器上的光譜分界線精確對準。因此定位式濾光片安裝過程中需要首先標定光譜線位置，找出一級與二級光譜分界線，安裝定位式濾光片使其分界線位置與光譜儀的二級光譜與一級光譜分界線位置完全重合，安裝困難較大，安裝及調校過程費時，工作效率低，安裝及調校過程需要使用專門的調校裝置進行控制，對調校裝置的機械精度要求極高，使得光柵成像光譜儀的造價昂貴，制約了成像光譜儀的廣泛應用。

基于以上原因本發明提出一種對于濾光片空間位置與探測器的光譜位置定位精度要求低，允許分界線與光譜重疊區域邊界線不完全重合或基本重合就能夠濾除非被測級次光譜的方法，通過設計一種與成像光譜儀匹配的帶通濾光片，并合理匹配濾光片的空間位置與光譜分光系統中探測器上光譜位置的關系，降低了濾除非被測級次光譜濾光片安裝難度，使用方便不需專門的調校裝置校正安裝位置，解決對定位式濾光片的安裝精度要求高、成本高的問題。