[发明专利]热红外光谱成像系统装校装置及装校方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学仪器装校工艺技术，具体是指一种长波红外光谱成像系统的装校装置及装校方法，它也适用于可见近红外或中波红外光谱成像系统的系统装校。

背景技术

光谱成像系统能同时获得影像信息与像元光谱信息，能从获取的遥感数据中直接分析目标的物质成分，从而有效地识别地物、分辨目标、揭露军事伪装。目前，国内外对可见近红外波段的光谱成像系统的研究已颇为普遍，而对热红外波段，尤其是8微米以上的热红外波段、精细分光的光谱成像系统的研究还比较少。与国外相比，我国热红外谱段、精细分光的光谱成像系统只有极个别研究机构正开展预先研究，与国际上热红外高光谱成像技术的快速发展差距很大。

国内上海技术物理研究所研制的OMIS光谱成像系统，其前组望远镜是与可见至中红外波段共用的两镜系统，前组镜头已用可见波段装校好，只需装校后组会聚镜。其装校在要求精度和实现难度上要低得多。热红外波段的光谱成像系统，特别是精细分光的高光谱和超光谱成像系统，装校定标的关键技术是如何获得高信噪比。常温下，物体辐射主要集中在热红外波段，镜筒和系统内其它物件的辐射会形成可观的背景噪声，对常温下的装校造成很大困难，需要有强信号源来辅助系统装校。

发明内容

基于已有技术存在的一些问题，本发明的目的是设计一个热红外高光谱成像系统的简易高效装校方法。

本发明的热红外成像光谱仪装校如附图1所示，它包括精密转台1、平行光管载物台2、黑体3、狭缝对4、平行光管5、辅助平面镜7和内调焦望远镜8，精密转台1置于平行光管5出光管口的前方，待装校的热红外成像光谱仪放在精密转台1上，黑体3和狭缝对4放置在位于平行光管5焦面处的平行光管载物台2上，狭缝对4置于黑体3前，狭缝对4位于平行光管5焦面上，作为光轴辅助基准的内调焦望远镜8安置在待装校的热红外成像光谱仪旁边，辅助平面镜7用来调整前组望远镜的光轴和光栅座6-4的角度。

本发明的热红外成像光谱仪装校的具体方法如下：

1.检测用物件包含精密转台1、平行光管载物台2、黑体3、狭缝对4、平行光管5、辅助平面镜7和内调焦望远镜8。

2.装校先在常温下进行，确保光机部分和电子学部分都状态完好，再在低温真空下微调。常温下的步骤：

1)狭缝对4置于黑体3前，狭缝对4位置在平行光管5焦面处，黑体3辐射通过狭缝对4经由平行光管5准直。此黑体3与狭缝对5模拟无穷远处的物体。

2)后会聚镜6-3与探测器6-2对接，镜头接收经平行光管5准直后的辐射，狭缝对4清晰成像在探测器6-2上时，固定探测器6-2和后会聚镜6-3的位置。

3)转动精密转台使内调焦望远镜8对准后会聚镜6-3的第一个透镜表面，调节内调焦望远镜8位置使其镜面反射回的十字叉丝与内部的十字叉丝重合，此时的精密转台位置记为零点(以下旋转的角度以此为零点计算)。

4)保持内调焦望远镜8位置和高度不变。精密转台1旋转(180°-θ₁)角度(θ₁为后会聚镜6-3与前组望远镜的光轴折转角度)，在平台6-0上放置系统前组望远镜，包括望远物镜6-8和准直镜6-6，两者同轴由机械件保证，此时，望远物镜6-8第一个透镜表面和内调焦望远镜8的位置并未对准，因此，借助一个辅助平面镜7，将其与望远物镜6-8的头部机械前端面贴合，调节前组望远镜观察其反射回来的内调焦望远镜8的十字叉丝与内部的十字叉丝重合，说明前组望远镜光轴已与后会聚镜6-3光轴夹角为θ₁。

5)在光轴折点处的光栅座6-4上放置辅助平面镜7，精密转台1同之前旋转方向再旋转θ₁/2角度，即精密转台角度显示为(180°-θ₁/2)，调内调焦望远镜8，使辅助平面镜反射回的十字叉丝与内部十字叉丝重合，保证平面镜在光路中的位置准确。

6)光机系统接收经平行光管5准直后的辐射，微分头调节准直镜6-6与望远物镜6-8间隔使狭缝对4能清晰成像在探测器6-2上，此时，准直镜6-6与望远物镜6-8的焦点正好重合。

7)在准直镜6-6和望远物镜6-8之间加入狭缝6-7，调节狭缝6-7前后位置使平行光管5焦面上的狭缝经光机系统后形成的像的信号最强，说明狭缝6-7正好在准直镜6-6和望远物镜6-8的焦面上。整个过程中，狭缝6-7缝宽由大变小至象元尺寸。