CN106838718B - 一种光谱定标照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光谱定标照明装置，可用于光谱成像仪的全视场全口径光谱定标。该装置主要由沿光轴依次设置的第一散射片、第二散射片以及准直镜组成；第一散射片与第二散射片之间的距离L满足视场的要求，第二散射片位于准直镜的焦点位置，第二扩散片的散射角度与准直镜的相对孔径匹配。本发明能够将小口径单色光束整形成特定口径、视场的均匀照明光束；通过选择准直镜焦距、口径及散射片之间的距离可满足不同指标光谱成像仪的定标需求，具有结构简单能量利用率高的特点。

Description

一种光谱定标照明装置
技术领域
本发明涉及一种光谱定标照明装置，适用于光谱成像仪的全视场全口径光谱定标。
背景技术
光谱定标用来确定光谱成像仪的光谱曲线位置及响应宽度，对于数据的定量化精细应用有重要意义。在进行光谱定标时候，需要对光谱成像仪实施全口径全视场均匀单色光照明，但一般单色光源——单色仪或激光，光束口径都很小，视场角有限，难以直接用于光谱定标，因此需要将小口径单色光源整形成大口径的均匀照明光束。在实际定标中，通常采用将单色光引入积分球获得均匀面光源，然后再准直用于光谱标定。但积分球出光口具有2π的发光立体角，只有很小角度范围内的光束能被准直，而绝大部分光能量都将被散射掉，能量利用率低下。或者将单色仪的光束直接准直，然后通过扫描获得全视场的定标，定标效率不高。
发明内容
本发明提出一种新的光谱定标照明装置，将单色光整形为定标照明光束，满足光谱成像仪定标中对于光束视场角、口径及均匀性的要求，大幅度提高光能利用率。
本发明的光谱定标照明装置结构如下：
主要由沿光轴依次设置的第一散射片、第二散射片以及准直镜组成；第一散射片与第二散射片之间的距离L满足视场的要求，第二散射片位于准直镜的焦点位置，第二扩散片的散射角度与准直镜的相对孔径匹配。
以下进一步对方案作出优化限定：
设定标要求的视场为2w，口径为D，第一散射片、第二散射片的光束发散角分别为2θI、2θII，则准直镜焦距f在5*D～15*D范围内选择，θII略大于atand(D/2f)以保证能量利用率，第一散射片和第二散射片之间的距离L＝f*tan(w)/tan(θI)。
第一散射片为毛玻璃、衍射扩散片或乳白玻璃，第二散射片为毛玻璃、衍射扩散片或乳白玻璃。第一散射片和第二散射片可选择同一种器件，也可选用不同的器件。
第一散射片和/或第二散射片能够高速旋转，以消除散射片的局部不规则对光束均匀性的影响。
上述准直镜为透镜或根据照明对象位置设定转向角度的反射镜。
本发明具有以下有益效果：
经过该系统可以将单色光整形为均匀照明光束，满足光谱成像仪定标中对于光束视场角、口径及均匀性的要求，由于扩散片的散射角度与准直镜的相对孔径匹配，极大的提高了能量利用率，且结构简单易于搭建。
通过选择准直镜焦距、口径及散射片之间的距离可满足不同指标光谱成像仪的定标需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标号说明：
1-第一散射片；2-第二散射片；3-准直镜。
具体实施方式
本发明主要由两个散射片和一个准直镜组成。
第一散射片1用于将光束展宽照射到第二散射片2上，散射片可以是毛玻璃、衍射扩散片或乳白玻璃。
第二散射片2位于准直镜3的焦点位置，用于将光束二次散射，散射片可以是毛玻璃、衍射扩散片或乳白玻璃。
第一散射片和第二散射片可以高速旋转，以消除散射片的局部不规则对光束均匀性的影响。
准直镜将第二散射片发散光束准直，准直镜可以是透镜或反射镜。
散射片的发散角、距离及准直径的口径、焦距根据定标需求的视场和口径确定。对于要求视场为2w，口径D的定标要求，选择散射片的光束发散角分别为2θI，2θII，准直镜焦距f按照5*D～15*D范围内进行选择，选择第二片散射片的光束发散角略大于准直镜物方孔径角，即θII略大于atand(D/2f)，保证能量利用率。第一散射片和第二散射片之间的距离L应当满足视场的要求，即L＝f*tan(w)/tan(θI)。
实施例：要求Φ100mm口径，视场6°的定标照明光束。
首先确定准直镜为口径D＝100mm，焦距按照相对孔径5*D计算，为f＝500mm，采用透镜实现。第二散射片的采用衍射散射片制作，准直镜的物方孔径角为2*atand(D/2f)＝11.4°，取散射片的发散角为12°，略大于准直镜物方孔径角。第一散射片采用发散角为50°的衍射散射片，则散射片之间的距离L＝f*tan(w)/tan(θI)＝56.2mm。经过以上装置，可将单色细光束整形为口径100mm，视场6°的均匀照明光束，光能利用率大于70％。

Claims (4)

1.一种光谱定标照明装置，其特征在于：主要由沿光轴依次设置的第一散射片、第二散射片以及准直镜组成；第一散射片与第二散射片之间的距离L满足视场的要求，第二散射片位于准直镜的焦点位置，第二扩散片的散射角度与准直镜的相对孔径匹配；
设定标要求的视场为2w，口径为D，第一散射片、第二散射片的光束发散角分别为2θI、2θII，则准直镜焦距f在5*D～15*D范围内选择，θII略大于atand(D/2f)以保证能量利用率，第一散射片和第二散射片之间的距离L＝f*tan(w)/tan(θI)。
2.根据权利要求1所述的光谱定标照明装置，其特征在于：第一散射片和/或第二散射片为毛玻璃、衍射扩散片或乳白玻璃。
3.根据权利要求1所述的光谱定标照明装置，其特征在于：第一散射片和/或第二散射片能够高速旋转，以消除散射片的局部不规则对光束均匀性的影响。
4.根据权利要求1所述的光谱定标照明装置，其特征在于：所述准直镜为透镜或根据照明对象位置设定转向角度的反射镜。
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