[發(fā)明專(zhuān)利]一種機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀視場(chǎng)配準(zhǔn)裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410259077.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104034417B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁立銀;何志平;舒嶸
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01J3/02
• 分類(lèi)號(hào): G01J3/02;G02B27/10
• 代理公司: 上海新天專(zhuān)利代理有限公司31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像光譜儀的裝調(diào)，特別是指一種機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀視場(chǎng)配準(zhǔn)裝置和方法。

背景技術(shù)

成像光譜儀能同時(shí)獲取目標(biāo)的圖譜信息，包括二維空間信息和光譜信息，兼具空間識(shí)別和光譜探測(cè)功能，可應(yīng)用在航天航空遙感、軍事偵查、地質(zhì)礦物識(shí)別、植被生態(tài)、海色及大氣等研究中。機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀，可以提高作業(yè)效率，降低作業(yè)成本。受限于探測(cè)器規(guī)模，同時(shí)為了提高系統(tǒng)的光學(xué)性能，例如透過(guò)率、像質(zhì)和光譜特性等，機(jī)載成像光譜儀的寬視場(chǎng)可以用多個(gè)相同的單機(jī)通過(guò)視場(chǎng)外拼接的方式實(shí)現(xiàn)。為了盡可能提高系統(tǒng)的圖像和光譜的配準(zhǔn)精度，盡量在硬件上提高系統(tǒng)的視場(chǎng)配準(zhǔn)精度。

機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀在保證了單機(jī)已高精度裝調(diào)好的情況下，系統(tǒng)在空間和光譜維度要實(shí)現(xiàn)像元級(jí)和亞像元級(jí)的配準(zhǔn)，對(duì)系統(tǒng)的多單機(jī)集成精度提出了很高的要求。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀視場(chǎng)配準(zhǔn)裝置和方法，提高了機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀的視場(chǎng)配準(zhǔn)精度，縮短了裝調(diào)周期。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀視場(chǎng)配準(zhǔn)裝置和方法。

一種機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀視場(chǎng)配準(zhǔn)裝置，它包括無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)模擬器和多視場(chǎng)模擬器。

所述的機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀視場(chǎng)配準(zhǔn)裝置需放置在光學(xué)平臺(tái)9上，確保高精度。

所述的機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀視場(chǎng)配準(zhǔn)裝置的無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)模擬器由光源1、濾光片2、小孔3、平行光管4組成。所述的光源1為復(fù)色光。所述的濾光片2為窄帶濾光片，窄帶光譜在機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀的光譜范圍內(nèi)，帶寬接近且小于機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀的光譜采樣間隔。所述的小孔3的大小對(duì)應(yīng)寬視場(chǎng)成像光譜儀的瞬時(shí)視場(chǎng)，小孔3上貼有勻光紙，小孔3放置在平行光管4的焦面上。光源1發(fā)出的復(fù)色光，經(jīng)過(guò)濾光片2成為準(zhǔn)單色光，照射到小孔3上，經(jīng)過(guò)平行光管4成為無(wú)窮遠(yuǎn)單色點(diǎn)視場(chǎng)目標(biāo)。

所述的機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀視場(chǎng)配準(zhǔn)裝置的多視場(chǎng)模擬器由第一轉(zhuǎn)折鏡5、第二轉(zhuǎn)折鏡6、第三轉(zhuǎn)折鏡7、整體轉(zhuǎn)臺(tái)8組成。所述的轉(zhuǎn)折鏡5、6、7都是由一個(gè)平面反射鏡和一個(gè)高精度轉(zhuǎn)臺(tái)組成，平面鏡的面形精度PV優(yōu)于λ/6，不影響待裝調(diào)系統(tǒng)像質(zhì)，一維轉(zhuǎn)臺(tái)秒級(jí)精度。所述的整體轉(zhuǎn)臺(tái)8是一個(gè)高精度一維轉(zhuǎn)臺(tái)，秒級(jí)精度，其轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)折鏡5、6、7的一維轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)軸平行，平行度秒級(jí)。轉(zhuǎn)折鏡5、6、7安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)8上，通過(guò)整體轉(zhuǎn)臺(tái)8固定在光學(xué)平臺(tái)上，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)整體轉(zhuǎn)臺(tái)8時(shí)，轉(zhuǎn)折鏡5、6、7同時(shí)隨其轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度。

無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)模擬器產(chǎn)生無(wú)窮遠(yuǎn)單色點(diǎn)視場(chǎng)目標(biāo)，進(jìn)入所述的多視場(chǎng)模擬器，通過(guò)多視場(chǎng)模擬器分裂成多束不同視場(chǎng)的光束，模擬待集成成像光譜儀的多個(gè)視場(chǎng)。

利用所述裝置進(jìn)行機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀的視場(chǎng)配準(zhǔn)，包括下列步驟：

(一)無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)模擬器調(diào)整

該步驟模擬出無(wú)窮遠(yuǎn)單色點(diǎn)視場(chǎng)目標(biāo)。

1.將帶有勻光紙的小孔3放置在平行光管4的焦面上。

2.在平行光管4的焦面之后，即在小孔3后的近處，放置光源1。

3.在小孔3和光源1之間放置濾光片2。

(二)機(jī)載寬視場(chǎng)成像光譜儀定位

該步驟將寬視場(chǎng)成像光譜儀放置在配準(zhǔn)支架10上，與配準(zhǔn)裝置共同搭建光路。

1.將配準(zhǔn)支架10放置在光學(xué)平臺(tái)9上。

2.將寬視場(chǎng)成像光譜儀的主框架放置在配準(zhǔn)支架10上。

3.在步驟(三)的第2)步完成之后，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)折鏡5使來(lái)自平行光管4的準(zhǔn)直光折轉(zhuǎn)90°，利用成像光譜儀主框架上的基準(zhǔn)鏡使無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)返回到小孔3內(nèi)，調(diào)節(jié)并固定好中心單機(jī)到主框架上，再初步安裝其余各單機(jī)，并打開(kāi)各單機(jī)探測(cè)器。

(三)多視場(chǎng)模擬器調(diào)整

該步驟模擬多個(gè)視場(chǎng)。

1.多視場(chǎng)模擬器放置在配準(zhǔn)支架下方，轉(zhuǎn)折鏡5、6、7的平面鏡均在平行光管4的出光口徑內(nèi)。

2.調(diào)整整體轉(zhuǎn)臺(tái)8使其轉(zhuǎn)軸同來(lái)自平行光管4的準(zhǔn)直光垂直，由于轉(zhuǎn)折鏡5、6、7的轉(zhuǎn)軸與整體轉(zhuǎn)臺(tái)8的轉(zhuǎn)軸是秒級(jí)平行度，則轉(zhuǎn)折鏡5、6、7的轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸也與準(zhǔn)直光垂直，秒級(jí)精度。

3.左、中、右視場(chǎng)分別對(duì)應(yīng)單機(jī)的左側(cè)半視場(chǎng)減一半相鄰單機(jī)交匯角度、中心視場(chǎng)、右側(cè)半視場(chǎng)減一半相鄰單機(jī)交匯角度。根據(jù)無(wú)窮遠(yuǎn)單色點(diǎn)視場(chǎng)目標(biāo)在各單機(jī)的探測(cè)器上的成像位置，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)折鏡5、6、7分別對(duì)應(yīng)中心單機(jī)的左、中、右視場(chǎng)，此時(shí)再調(diào)節(jié)左、右單機(jī)使轉(zhuǎn)折鏡5對(duì)應(yīng)左側(cè)單機(jī)右視場(chǎng)，轉(zhuǎn)折鏡7對(duì)應(yīng)右側(cè)單機(jī)左視場(chǎng)。

4.調(diào)節(jié)整體轉(zhuǎn)臺(tái)8一定角度，此時(shí)再調(diào)左單機(jī)使轉(zhuǎn)折鏡5、6、7分別對(duì)應(yīng)左側(cè)單機(jī)的左、中、右視場(chǎng)。此時(shí)，轉(zhuǎn)折鏡5對(duì)應(yīng)中心單機(jī)左側(cè)視場(chǎng)。