一维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构及视场检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及视场光学系统领域，具体是一维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构 及视场检测方法。
【背景技术】
[0002] 空间外差光谱技术在天文观测，尤其是微量气体定量探测已得到广泛的关注和应 用。空间外差光谱技术主要应用于对大气中的甲烷、二氧化碳、氧气、水汽等微量气体进行 定量探测。
[0003] 近年来传统非成像空间外差光谱技术已发展到一维成像、二维成像等形式的空间 外差光谱技术，以期同时获得高光谱分辨率和较高空间分辨率。相比于二维成像空间外差 光谱技术其光谱反演准确度受限于遥感平台运动精度、推扫周期和后续图像配准精度的影 响，一维成像空间外差光谱技术可实现空间维不同切片视场的同时成像，对于观测区域内 快速变化的光谱信息定量获取，尤其是不同空间维切片视场内微量物质浓度的变化，可通 过光谱信号变化同时获取。
[0004] 申请号201301684017. 9 (公告号CN 103759830 A《一种分视场空间外差干涉型光 谱仪的结构及装调方法》）介绍了光谱仪的整体结构，尤其针对柱面镜组件、光栅刻线方向 和焦平面行/列的装调结构进行了详细阐述，并未对一维成像空间外差光谱仪中的空间维 和光谱维视场光阑的装调结构及视场检测方法进行详细叙述。然而一维成像空间外差光谱 仪的视场光阑的装调和视场检测是光谱仪装调的重要过程，直接影响着被测微量物质在光 谱维的覆盖区域和空间维的定位精度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构及视场检测方法， 以解决现有技术一维成像空间外差光谱仪的工作波段人眼不可见、且空间维和光谱维视场 光阑由于位置不重合无法同时装调和检测的问题。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0007] -维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构，其特征在于：包括有光源和干涉仪组 件，干涉仪组件入光口处安装有准直镜头，干涉仪组件出光口处安装有成像镜头，成像镜头 出射光光路上设有空间维视场光阑，所述干涉仪组件两臂分别设有光栅，还包括有平行光 管、柱面镜组件、高斯目镜，其中平行光管、柱面镜组件、高斯目镜、干涉仪组件上的准直镜 头依次同轴设置在光源的出射光路上，且光源与平行光管之间沿光出射方向依次设置有监 视波段滤光片、星点板，柱面镜组件与高斯目镜之间设置有活动分划板，光源的出射光依次 经过监测波段滤光片、星点板、平行光管、柱面镜组件、活动分划板、高斯目镜后，从准直镜 头入射至干涉仪组件，最后从干涉仪组件上的成像镜头出射成像。
[0008] 所述的一维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构，其特征在于：所述柱面镜组件 包括柱面三级镜筒，柱面三级镜筒一端作为入光口同轴对准平行光管，柱面三级镜筒另一 端作为出光口对准高斯目镜，柱面三级镜筒内从入光口向出光口方向依次同轴设置有柱面 二级镜筒、工作波段滤波组件、光谱维视场光阑组件，且柱面二级镜筒与工作波段滤波组件 之间设置有隔圈，其中柱面二级镜筒内同轴设置有多组单柱面一级镜筒，每组单柱面一级 镜筒内分别通过压圈同轴压紧单柱面镜，且相邻单柱面一级镜筒之间设置有隔圈；
[0009] 柱面二级镜筒与工作波段滤波组件之间、相邻单柱面一级镜筒的隔圈厚度可修 切，保证光谱维视场光阑组件与柱面镜组件之间的光学间距应满足光谱仪的装配公差要 求；单柱面一级镜筒周边均布多个螺纹孔，可满足对单柱面镜母线偏心进行调整，且可相对 柱面二级镜筒旋转；柱面三级镜筒可满足柱面镜组件和光谱维视场光阑组件方向的同时调 整。
[0010] 所述的一维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构，其特征在于：所述柱面三级镜 筒内壁沿轴向设有导轨，柱面二级镜筒外壁设有滑动安装在导轨上的导槽，所述柱面二级 镜筒与柱面三级镜筒通过导轨、导槽相对滑动配合。
[0011] 所述的一维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构，其特征在于：所述光谱维视场 光阑组件包括光谱维视场光阑外框，光谱维视场光阑外框外壁滑动安装在柱面三级镜筒中 导轨上，光谱维视场光阑外框中设有光谱维视场光阑。
[0012] 所述的一维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构，其特征在于：所述柱面镜组件 母线与光谱维视场光阑方向垂直、与干涉仪组件中光栅刻线方向和空间维视场光阑方向一 致；所述的工作波段滤光片为窄带滤光片且光谱范围人眼不可见；所述星点板位置可沿正 交两个方向平移。
[0013] 所述的一维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构，其特征在于：所述的光源和星 点板之间的监视波段滤光片为人眼可见的窄带滤光片，以提高柱面镜组母件线方向装调精 度，或设置不同直径的星点板来改变柱面镜组件成像宽度，以提高柱面镜组件母线方向装 调精度。
[0014] 所述的一维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构，其特征在于：所述的星点板可 采用不同直径大小，从而改变空间维视场光阑面上光谱仪成像大小，提高空间维视场光阑 的装调精度。
[0015] -维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构的视场检测方法，其特征在于：包括以 下步骤：
[0016] (1)将光谱维视场光阑装入光谱维视场光阑外框，光谱维视场光阑外框设有导槽， 利用二元影像仪投影放大，调节光谱维视场光阑与光谱维视场光阑外框的导槽方向一致；
[0017] (2)将依次将单柱面镜、压圈分别装入各单柱面一级镜筒，通过单柱面一级镜筒周 边螺钉调整各单柱面镜母线偏心，调整完毕后点胶固定；
[0018] (3)根据光学设计要求修切隔圈厚度，并依次将上述各单柱面镜一级镜筒、隔圈安 装至柱面二级镜筒内，固定柱面二级镜筒，沿光轴方向移动高斯目镜监测柱面二级镜筒导 槽方向，并调节活动分划板，使活动分划板横/竖线与柱面二级镜筒导槽方向一致，固定活 动分划板；
[0019] (4)将带有二维平移功能的星点板置于平行光管实像面处，并将星点板初始位置 放置于平行光管光轴处，开启光源，依次通过监测波段滤光片、星点板和平行光管使之形成 具有一定视场角的平行光照明柱面镜组件；
[0020] (5)沿光轴方向移动高斯目镜使之像面处于各单柱面镜监视波段下实像面处，以 活动分划板横/竖线为基准，调节各单柱面一级镜筒相对柱面二级镜筒的旋转角度，使各 单柱面镜母线方向与活动分划板横/竖线方向一致，调整完毕后将各单柱面一级镜筒与柱 面二级镜筒点胶固定；
[0021] (6)根据光学设计要求和单柱面镜实测参数修切隔圈厚度，保证工作波段内光谱 维视场光阑位于柱面镜组件的实像面处，并依次将步骤（5)得到的柱面二级镜筒、工作波 段滤光片组件、步骤（1)的光谱维视场光阑组件通过导轨安装至柱面三级镜筒内，此时光 谱维视场光阑方向、柱面镜组件母线方向分别通过光谱维视场光阑外框的导槽、柱面二级 镜筒的导槽传递在同一导轨机械基准面上。
[0022] 所述的一维成像外差光谱仪的视场光阑装调结构的视场检测方法，其特征在于： 所述的星点板置于平移台上，星点位置可沿与柱面镜组件母线垂直方向+X、-X分别移动， 直至柱面镜组件实像移出光谱维视场光阑，分别记录移动量^和X 2，可计算出监测波段和 工作波段下光谱维视场角ω#Ρ ω &λ，公式分别如下：
[0025] 其中，Lg为光谱维视场光阑的大小，Af为监视波段和工作波段内柱面镜组件的焦 距差；在进行光谱维视场检测时，所述的柱面镜组件和光谱维视场光阑之间未安装工作波 段滤光片，且光谱维视场光阑处于监测波段内柱面镜组实像面处。
[0026] 所述的一维成像外差光谱仪