一种光谱仪装调测试用视场光阑组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及遥感探测领域中的成像光谱仪的装调测试用组件，具体是指一种在推 帚式机载或星载成像光谱仪之光谱仪光电联调过程中，使用的装调测试视场光阑组件。
【背景技术】
[0002] 成像光谱仪在遥感探测领域中占有重要地位，它既能获得被探测目标的面貌特 征，又能分析其物质组成成分。推帚式成像光谱仪，在对地面推扫飞行过程中，通过一个一 维视场光阑，经过光谱仪分光成像，用一个二维面阵探测器来同时接收地物目标的空间维 和光谱维信息。
[0003] 推帚式成像光谱仪的代表仪器有：CASI、SFSI、Hyperion等，从相关文献中可知， 该类仪器对装调过程中的视场光阑和探测器的相对空间关系要求严格，以尽量在硬件上控 制空间位置失调引入的畸变，以降低定标和数据处理工作量。
[0004] 随着光谱成像探测精度要求的提高，不仅在设计上要求提高指标参数和设计水 平，同时对装调测试的精度要求也随之变得苛刻。装调好的成像光谱仪在实际应用中，其使 用的视场光阑为一条狭缝，汞灯照射时，在探测器面阵上色散开一系列狭缝谱线。在像元级 精度要求的情况下，光谱仪的光电联调可以通过调整探测器使两条谱线两端清晰，用两点 决定一线、两线决定一面来确定探测器的装调状态。在视场光阑不占满光谱仪探测器空间 维像元的情况下，也可以像元级精度对准空间维位置。然而，这种方法精度有限。极端的例 子是，对于光谱采样比较大而空间分辨率比较高的仪器，对汞灯几条光谱线的调节，并不能 达到最好的空间分辨率，那么仪器的装调不能体现仪器本身的最佳水平；而且装调过程中 不能定量的给出光谱仪的空间分辨率。由于现今对成像光谱仪精度要求提高到亚像元级甚 至更高，光谱仪光电联调包括面阵探测器上空间维位置、旋转和偏摆，光谱维位置、旋转和 俯仰，轴向对准共六维的精密调整。这就需要光电联调过程中，能方便观测视场光阑组件在 探测器面阵上的光谱维和空间维状态，可以通过一个带有二维图案的装调测试用视场光阑 组件来实现。本发明设计研发了一种专门针对成像光谱仪在光谱仪光电联调阶段装调测试 用的视场光阑组件，该组件配合不同光源，便于光谱仪光电联调，提高装调效率和精度。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的技术问题是：基于上述已有技术存在的一些问题，本发明的目的是 设计一种光谱仪装调测试用视场光阑组件，在光电联调过程中，能方便观测视场光阑组件 在探测器面阵上的光谱维和空间维状态，提高装调效率和装调精度。
[0006] 本发明的装调测试用视场光阑组件如图1所示。所述的装调测试用视场光阑组件 由光阑座1和光阑基片2组成。
[0007] 所述的光阑基片2, 一个表面上有二维图案3,二维图案3以外区域为吸光区域。
[0008] 本发明的光阑图案3如图2所示。所述的二维图案3,是一组有规律分布的明暗条 纹，明条纹透光，暗条纹吸光。所述的二维图案3关于光阑基片2的中心对称，有A、B、C、D、 E五个区域，分布在成像光谱仪的右侧边缘视场、右侧中间视场、中心视场、左侧中间视场、 左侧边缘视场。竖向的五对明暗条纹中的条纹宽度和间隔对应探测器上的一个元，长度对 应探测器上的十个元；横向的条纹宽度，对应探测器上的一个元，长度对应探测器上的十个 元；横竖条纹的间隔对应探测器上的十个元。
[0009] 所述的二维图案3的明暗条纹尺寸和形位公差严格，而与光阑基片2的相对形位 公差较宽松。二维图案3与光阑座1的形位公差严格，通过调整光阑基片2在光阑座1的 位置来实现。
[0010] 本发明组件的优点是：结合汞灯光源照明视场光阑，探测器上同时出现横竖条纹 的像，横条纹对应汞灯的光谱特征线，竖条纹对应空间分布，通过观测探测器上的横竖条纹 的像的位置和清晰度，可以进行探测器相对于视场光阑的六维调节，并且可以检测出光栅 相对于视场光阑的旋转失调并进行光栅调校。结合复色光源照明视场光阑，探测器上会出 现对应竖条纹的像，因此可以测试出光谱仪中心视场、中间视场以及边缘视场的空间成像 质量。
【附图说明】
[0011] 图1为装调测试用视场光阑组件示意图，
[0012] 图中：
[0013] 1为光阑座；
[0014] 2为光阑基片；
[0015] 3为光阑二维图案。
[0016] 图2为光阑图案示意图，
[0017] (a)光阑图案分布示意图；
[0018] (b)中心图案C区示意图；
[0019] (c)右侧图案A区、B区示意图；
[0020] (d)左侧图案D区、E区示意图；
[0021] L为基片长度；
[0022] W为基片宽度；
[0023] a为明暗条纹宽度及间隔；
[0024] b为条纹长度及横竖条纹间的距离；
[0025] c为中间视场图案距中心视场间隔；
[0026] d为边缘视场图案距中心视场间隔。
【具体实施方式】
[0027] 假设成像光谱仪望远镜像面的线视场为33mmX0· 016mm，光谱仪放大倍率为-1， 探测器规模为2048元X 256元，像元尺寸为0. 016mmX0. 016mm。根据图1的装调测试用视 场光阑组件示意图，设计了一种装调测试用视场光阑组件，可用于该成像光谱仪的光谱仪 光电联调。视场光阑基片厚1mm，其一个表面上制作有二维图案，参数列于表1。
[0028] 表1光阑基片和二维图案的参数
[0029]
【主权项】
1. 一种光谱仪装调测试用视场光阑组件，由光阑座（1)和光阑基片（2)组成，其特征 在于： 所述的光阑基片（2)的一个表面上有二维图案（3)，二维图案（3)以外区域为吸光区 域；二维图案（3)是一组规律分布的明暗条纹，明条纹透光，暗条纹吸光，二维图案（3)关于 光阑基片⑵的中心对称，有A、B、C、D、E五个区域，其分布与成像光谱仪视场的右侧边缘 视场、右侧中间视场、中心视场、左侧中间视场、左侧边缘视场相对应；竖向的五对明暗条纹 中的条纹宽度和间隔为探测器上的一个像元大小，长度为探测器上的十个像元大小；横向 的条纹宽度为探测器上的一个像元大小，长度为探测器上的十个像元大小；横竖条纹间的 间隔为探测器上的十个像元大小。2. 根据权利要求1所述的一种光谱仪装调测试用视场光阑组件，其特征在于：所述的 二维图案（3)的明暗条纹尺寸和形位公差严格，为1/8瞬时视场对应的视场光阑缝宽尺寸； 而与光阑基片（2)的相对形位公差较宽松，为±0. 02mm，二维图案（3)与阑座（1)的形位公 差严格，为±〇.〇〇5_，通过调整光阑基片（2)在阑座（1)的位置来实现。
【专利摘要】本发明公开了一种光谱仪装调测试用视场光阑组件，它由光阑座和光阑基片组成，光阑基片的一个表面上有二维图案。所述的二维图案，是一组在中心视场、中间视场以及边缘视场，有规律分布的明暗条纹。结合汞灯光源照明视场光阑，可以同时进行探测器相对于视场光阑的六维调节，并且可以检测出光栅相对于视场光阑的旋转失调并进行光栅调校。结合复色光源照明视场光阑，可以测试出光谱仪中心视场、中间视场以及边缘视场的空间成像质量。本发明中的含有二维图案的视场光阑组件，解决了传统单缝视场光阑光电联调过程中，不能方便观测到探测器面阵上的光谱维和空间维状态的问题，从而有效提高了装调效率和装调精度。
【IPC分类】G01J3/02
【公开号】CN105157831
【申请号】CN201510606623
【发明人】袁立银, 陈爽, 钱立群, 何志平, 王跃明
【申请人】中国科学院上海技术物理研究所
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月22日