一維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構及視場檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及視場光學系統領域，具體是一維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構 及視場檢測方法。
【背景技術】
[0002] 空間外差光譜技術在天文觀測，尤其是微量氣體定量探測已得到廣泛的關注和應 用。空間外差光譜技術主要應用于對大氣中的甲烷、二氧化碳、氧氣、水汽等微量氣體進行 定量探測。
[0003] 近年來傳統非成像空間外差光譜技術已發展到一維成像、二維成像等形式的空間 外差光譜技術，以期同時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 光譜技術其光譜反演準確度受限于遙感平臺運動精度、推掃周期和后續圖像配準精度的影 響，一維成像空間外差光譜技術可實現空間維不同切片視場的同時成像，對于觀測區域內 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內微量物質濃度的變化，可通 過光譜信號變化同時獲取。
[0004] 申請號201301684017. 9 (公告號CN 103759830 A《一種分視場空間外差干涉型光 譜儀的結構及裝調方法》）介紹了光譜儀的整體結構，尤其針對柱面鏡組件、光柵刻線方向 和焦平面行/列的裝調結構進行了詳細闡述，并未對一維成像空間外差光譜儀中的空間維 和光譜維視場光闌的裝調結構及視場檢測方法進行詳細敘述。然而一維成像空間外差光譜 儀的視場光闌的裝調和視場檢測是光譜儀裝調的重要過程，直接影響著被測微量物質在光 譜維的覆蓋區域和空間維的定位精度。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構及視場檢測方法， 以解決現有技術一維成像空間外差光譜儀的工作波段人眼不可見、且空間維和光譜維視場 光闌由于位置不重合無法同時裝調和檢測的問題。
[0006] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：
[0007] -維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構，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 出射光光路上設有空間維視場光闌，所述干涉儀組件兩臂分別設有光柵，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、干涉儀組件上的準直鏡 頭依次同軸設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置有監 視波段濾光片、星點板，柱面鏡組件與高斯目鏡之間設置有活動分劃板，光源的出射光依次 經過監測波段濾光片、星點板、平行光管、柱面鏡組件、活動分劃板、高斯目鏡后，從準直鏡 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光闌裝調結構，其特征在于：所述柱面鏡組件 包括柱面三級鏡筒，柱面三級鏡筒一端作為入光口同軸對準平行光管，柱面三級鏡筒另一 端作為出光口對準高斯目鏡，柱面三級鏡筒內從入光口向出光口方向依次同軸設置有柱面 二級鏡筒、工作波段濾波組件、光譜維視場光闌組件，且柱面二級鏡筒與工作波段濾波組件 之間設置有隔圈，其中柱面二級鏡筒內同軸設置有多組單柱面一級鏡筒，每組單柱面一級 鏡筒內分別通過壓圈同軸壓緊單柱面鏡，且相鄰單柱面一級鏡筒之間設置有隔圈；
[0009] 柱面二級鏡筒與工作波段濾波組件之間、相鄰單柱面一級鏡筒的隔圈厚度可修 切，保證光譜維視場光闌組件與柱面鏡組件之間的光學間距應滿足光譜儀的裝配公差要 求；單柱面一級鏡筒周邊均布多個螺紋孔，可滿足對單柱面鏡母線偏心進行調整，且可相對 柱面二級鏡筒旋轉；柱面三級鏡筒可滿足柱面鏡組件和光譜維視場光闌組件方向的同時調 整。
[0010] 所述的一維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構，其特征在于：所述柱面三級鏡 筒內壁沿軸向設有導軌，柱面二級鏡筒外壁設有滑動安裝在導軌上的導槽，所述柱面二級 鏡筒與柱面三級鏡筒通過導軌、導槽相對滑動配合。
[0011] 所述的一維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構，其特征在于：所述光譜維視場 光闌組件包括光譜維視場光闌外框，光譜維視場光闌外框外壁滑動安裝在柱面三級鏡筒中 導軌上，光譜維視場光闌外框中設有光譜維視場光闌。
[0012] 所述的一維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構，其特征在于：所述柱面鏡組件 母線與光譜維視場光闌方向垂直、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；所述星點板位置可沿正 交兩個方向平移。
[0013] 所述的一維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構，其特征在于：所述的光源和星 點板之間的監視波段濾光片為人眼可見的窄帶濾光片，以提高柱面鏡組母件線方向裝調精 度，或設置不同直徑的星點板來改變柱面鏡組件成像寬度，以提高柱面鏡組件母線方向裝 調精度。
[0014] 所述的一維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構，其特征在于：所述的星點板可 采用不同直徑大小，從而改變空間維視場光闌面上光譜儀成像大小，提高空間維視場光闌 的裝調精度。
[0015] -維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構的視場檢測方法，其特征在于：包括以 下步驟：
[0016] (1)將光譜維視場光闌裝入光譜維視場光闌外框，光譜維視場光闌外框設有導槽， 利用二元影像儀投影放大，調節光譜維視場光闌與光譜維視場光闌外框的導槽方向一致；
[0017] (2)將依次將單柱面鏡、壓圈分別裝入各單柱面一級鏡筒，通過單柱面一級鏡筒周 邊螺釘調整各單柱面鏡母線偏心，調整完畢后點膠固定；
[0018] (3)根據光學設計要求修切隔圈厚度，并依次將上述各單柱面鏡一級鏡筒、隔圈安 裝至柱面二級鏡筒內，固定柱面二級鏡筒，沿光軸方向移動高斯目鏡監測柱面二級鏡筒導 槽方向，并調節活動分劃板，使活動分劃板橫/豎線與柱面二級鏡筒導槽方向一致，固定活 動分劃板；
[0019] (4)將帶有二維平移功能的星點板置于平行光管實像面處，并將星點板初始位置 放置于平行光管光軸處，開啟光源，依次通過監測波段濾光片、星點板和平行光管使之形成 具有一定視場角的平行光照明柱面鏡組件；
[0020] (5)沿光軸方向移動高斯目鏡使之像面處于各單柱面鏡監視波段下實像面處，以 活動分劃板橫/豎線為基準，調節各單柱面一級鏡筒相對柱面二級鏡筒的旋轉角度，使各 單柱面鏡母線方向與活動分劃板橫/豎線方向一致，調整完畢后將各單柱面一級鏡筒與柱 面二級鏡筒點膠固定；
[0021] (6)根據光學設計要求和單柱面鏡實測參數修切隔圈厚度，保證工作波段內光譜 維視場光闌位于柱面鏡組件的實像面處，并依次將步驟（5)得到的柱面二級鏡筒、工作波 段濾光片組件、步驟（1)的光譜維視場光闌組件通過導軌安裝至柱面三級鏡筒內，此時光 譜維視場光闌方向、柱面鏡組件母線方向分別通過光譜維視場光闌外框的導槽、柱面二級 鏡筒的導槽傳遞在同一導軌機械基準面上。
[0022] 所述的一維成像外差光譜儀的視場光闌裝調結構的視場檢測方法，其特征在于： 所述的星點板置于平移臺上，星點位置可沿與柱面鏡組件母線垂直方向+X、-X分別移動， 直至柱面鏡組件實像移出光譜維視場光闌，分別記錄移動量^和X 2，可計算出監測波段和 工作波段下光譜維視場角ω#Ρ ω &λ，公式分別如下：
[0025] 其中，Lg為光譜維視場光闌的大小，Af為監視波段和工作波段內柱面鏡組件的焦 距差；在進行光譜維視場檢測時，所述的柱面鏡組件和光譜維視場光闌之間未安裝工作波 段濾光片，且光譜維視場光闌處于監測波段內柱面鏡組實像面處。
[0026] 所述的一維成像外差光譜儀