CN114441036B - 一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置和方法，包括准直光学系统、隔振光学平台、标准成像辐射计、扫描控制系统、待测载荷、综合控制和数据处理系统、单色仪和宽光谱光源，宽光谱光源产生光束射入单色仪生成单色光束，当经过准直光学系统反射后通过标准成像辐射计，获得单色光束的强度信号；当单色光束直接被待测载荷接收，获得的单色光束强度信号，扫描控制系统控制待测载荷移动，综合控制和数据处理系统计算获得待测光学载荷每个像元的绝对光谱响应度。本发明进行大面阵的高分辨率光学载荷的校准，保证高分辨率光学载荷获取数据的准确性，这对后期数据的实际应用有着重大意义，是高分辨率光学载荷研制过程中不可或缺的重要环节。

Description

一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置和方法

技术领域

本发明属于绝对光谱响应度校准技术领域，具体涉及一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置和方法。

背景技术

高分辨率光学载荷发射前的绝对光谱响应度校准是任何航天产品研制中必不可少的重要环节，是衡量产品能否正常应用的关键步骤。在高分辨率光学载荷研制计划中，大口径超大面阵高分辨率光学载荷由于其研制难度大、反复性高，在发射前开展相应的绝对光谱响应度校准工作，是其研制过程中必不可少的一个环节，尤其是高精度的校准更为重要。采用宽光谱超大面阵高分辨率光学载荷绝对光谱响应度校准技术，可以保证高分辨率光学载荷获取数据的准确性，这对后期数据的实际应用有着重大意义，是高分辨率光学载荷研制过程中不可或缺的重要环节。同时，通过校准技术可以及时发现高分辨率光学载荷研制过程中存在的缺陷，减少其研制过程中的反复，节省研制经费，缩短研制周期，保障整个计划的顺利开展。

目前我国还没有建立一个完整的宽光谱超大面阵高分辨率光学载荷绝对光谱响应度校准装置，现有光学载荷绝对光谱响应度校准大多采用基于低温辐射计的基础上利用硅陷阱探测器实现绝对光谱响应度校准，由于使用该方法其光源光谱大多为可见光，无法实现宽光谱400nm～1600nm校准，同时该校准方法只适用于小面阵载荷，针对用于航天产品中超大面阵载荷10k×10k像素无法实现校准。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种宽光谱超大面阵光学载荷绝对光谱响应度校准装置和方法。本发明方案能够解决上述现有技术中存在的问题。

本发明的技术解决方案：

根据第一方面，提供一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置，包括准直光学系统、隔振光学平台、标准成像辐射计、扫描控制系统、待测载荷、综合控制和数据处理系统、单色仪和宽光谱光源，所述的准直光学系统、标准成像辐射计、扫描控制系统、待测载荷、单色仪和宽光谱光源安装在隔振光学平台上，所述的宽光谱光源产生光束射入所述的单色仪，所述单色仪对所述光束进行分解，形成波长一定的单色光束，当所述的单色光束经过所述准直光学系统反射后，成像在无穷远处，通过所述的标准成像辐射计后，所述的标准成像辐射计获得单色光束的强度信号，并输出给所述的综合控制和数据处理系统；当所述的单色光束不通过所述的标准成像辐射计，直接被待测载荷接收，所述的待测载荷将获得的单色光束强度信号输出给所述的综合控制和数据处理系统，所述的待测载荷安装在所述的扫描控制系统上，所述的扫描控制系统控制所述的待测载荷进行移动，保证所述的单色光束扫描到待测载荷的每一个待测点，将扫描到的像元空间位置信息传输给综合控制和数据处理系统，所述的综合控制和数据处理系统将待测载荷获得的单色光束强度信号和像元空间位置信息进行配对，并结合标准成像辐射计获得的单色光束强度信号利用绝对光谱响应度校准公式进行计算，获得待测光学载荷每个像元的绝对光谱响应度。

进一步的，所述的光学载荷绝对光谱响应度校准装置还包括二维平移控制台，所述的标准成像辐射计安装在所述的二维平移控制台上，可以被切入到平行光路中，并能够在垂直于光轴的截面内进行二维运动。

进一步的，所述的光学载荷绝对光谱响应度校准装置还包括匀化靶标，所述的匀化靶标安装在隔振光学平台上，位于准直光学系统焦面位置，将所述的单色光束的辐射亮度均匀化处理。

进一步的，所述的标准成像辐射计包括消杂光光阑、红外探测分系统、可见光探测分系统、可见光观瞄分系统和数据采集器，所述的消杂光光阑将射入的单色光束消除杂光后传送给红外探测分系统、可见光探测分系统和可见光观瞄分系统；所述的红外探测分系统、可见光探测分系统和可见光观瞄分系统将检测的结果传送给数据采集器，所述的数据采集器将采集到的数据传送给数据采集与综合控制系统。

进一步的，所述的红外探测分系统包括光学会聚单元、分光镜一、斩波器、前置放大器和红外探测器，所述的可见光探测分系统包括所述光学会聚单元、所述分光镜一、分光镜二和可见光探测器，所述的可见光观瞄分系统包括所述光学会聚单元、所述分光镜一、所述分光镜二和可见光观瞄器；所述的绝对光谱射入标准成像辐射计后分为三个路径，路径一：依次通过所述红外探测分系统的光学会聚单元、分光镜一，通过斩波器后将入射的光信号输出为交变的光信号，并把交变的光电信号转换为有调制频率的电压信号，射入前置放大器，将放大后的信号射入红外探测器；路径二，依次通过可见光探测分系统的所述光学会聚单元、所述分光镜一，通过所述分光镜二分光后，射入可见光探测器；路径三，依次通过可见光探测分系统的所述光学会聚单元、所述分光镜一，通过所述分光镜二分光后，射入可见光观瞄器。

进一步的，所述的宽光谱光源的强度要求控制在8mW/mm²/nm/sr以上，稳定性应该控制在0.1％/小时以内。

进一步的，所述的单色仪光谱范围覆盖：0.4μm～1.6μm；在0.4μm～0.8μm谱段波长准确度不大于1nm；在0.8μm～1.6μm谱段波长准确度不大于10nm。

优选的，所述的单色仪在使用前需要对其输出中心波长和输出光谱带宽进行校准。

进一步的，所述的准直光学系统的光学主镜为Φ500mm以上的通光口径的离轴抛物面光学镜。

进一步的，所述的绝对光谱响应度校准公式为：

其中R(i,λ)为第i个像元在波长λ处的绝对光谱响应度；

Y(i,λ)为待测载荷第i个像元在波长λ处强度信号；

Y₀(i)为待测载荷第i个像元输出暗信号；

Y_S(λ)为标准成像辐射计在波长λ处强度信号；

Y_S0为标准成像辐射计的暗信号；

R_S(λ)为标准成像辐射计在波长λ处的绝对光谱响应度。

根据第二方面，提供上述一种光学载荷绝对光谱响应度校准方法，包括以下步骤：

打开电源，提供测试用的绝对光谱即波长一定的单色光束；

将标准成像辐射计放置在校准光路中，获取所述单色光束下标准成像辐射计输出的强度信号；

设计扫描控制装置的运动轨迹，保证待测载荷的每一个像元被所述单色光束扫描到；

将标准成像辐射计撤出校准光路，获取所述单色光束下第一个待测载荷的像元的输出的强度信号和像元的位置信息；

扫描控制装置按照设定的轨迹运动，重复上一步，依次获得每个待测载荷像元的输出强度信号和像元的位置信息；

根据获得的标准成像辐射计输出的强度信号、每个待测载荷像元的输出强度信号和像元的位置信息，利用绝对光谱响应度校准公式获得每个待测载荷像元的绝对光谱响应度；

调整单色光束的波长，获得不同波长的单色光束，重复上述步骤，直至所有待检测波长的光谱校准完毕。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明进行大面阵的高分辨率光学载荷的校准，保证高分辨率光学载荷获取数据的准确性，这对后期数据的实际应用有着重大意义，是高分辨率光学载荷研制过程中不可或缺的重要环节；

(2)本发明通过校准技术可以及时发现高分辨率光学载荷研制过程中存在的缺陷，减少其研制过程中的反复，节省研制经费，缩短研制周期，保障整个计划的顺利开展。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例提供的一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的一种光学载荷绝对光谱响应度校准方法步骤示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的标准成像辐射计的结构示意图。

上述附图包含以下附图标记：

1准直光学系统、2隔振光学平台、3标准成像辐射计、4二维平移控制台、5扫描控制系统、6待测载荷、7综合控制和数据处理系统、8匀化靶标、9单色仪、10宽光谱光源、31消杂光光阑、32光学会聚单元、33分光镜一、34斩波器、35红外探测器、36可见光探测器、37分光镜二、38可见光观瞄器、39数据采集器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本发明实施例提供一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置，包括准直光学系统1、隔振光学平台2、标准成像辐射计3、扫描控制系统5、待测载荷6、综合控制和数据处理系统、单色仪9和宽光谱光源10，

准直光学系统1、标准成像辐射计3、扫描控制系统5、待测载荷6、单色仪9和宽光谱光源10安装在隔振光学平台2上，

宽光谱光源10产生光束射入所述的单色仪9，单色仪9对光束进行分解，形成波长一定的单色光束，

当单色光束经过准直光学系统1反射后，成像在无穷远处，通过标准成像辐射计3后，标准成像辐射计3获得单色光束的强度信号，并输出给所述的综合控制和数据处理系统7；

当单色光束不通过所述的标准成像辐射计3，直接被待测载荷6接收，待测载荷6将获得单色光束强度信号输出给综合控制和数据处理系统7，

待测载荷6安装在所述的扫描控制系统5上，扫描控制系统5控制待测载荷6进行移动，保证单色光束扫描到待测载荷6的每一个待测点，将扫描到的像元空间位置信息传输给综合控制和数据处理系统7；

综合控制和数据处理系统7将待测载荷6获得的单色光束强度信号和像元空间位置信息进行配对，并结合标准成像辐射计3获得的单色光束强度信号利用绝对光谱响应度校准公式进行计算，获得待测光学载荷每个像元的绝对光谱响应度。

进一步的在一个实施例中，光学载荷绝对光谱响应度校准装置还包括二维平移控制台4，标准成像辐射计3安装在二维平移控制台4上，可以被切入到平行光路中，并能够在垂直于光轴的截面内进行二维运动，对单色光束的均匀性进行测量验证。

进一步的在一个实施例中，光学载荷绝对光谱响应度校准装置还包括匀化靶标8，匀化靶标8安装在隔振光学平台2上，位于准直光学系统1焦面位置，将单色光束的辐射亮度均匀化处理。

进一步的在一个实施例中，标准成像辐射计3包括消杂光光阑31、红外探测分系统、可见光探测分系统、可见光观瞄分系统和数据采集器39，消杂光光阑31将射入的单色光束消除杂光后传送给红外探测分系统、可见光探测分系统和可见光观瞄分系统；红外探测分系统、可见光探测分系统和可见光观瞄分系统将检测的结果传送给数据采集器39，数据采集器39将采集到的数据传送给数据采集与综合控制系统。

进一步的在一个实施例中，红外探测分系统包括光学会聚单元、分光镜一33、斩波器34、前置放大器(图中未标出)、红外探测器35，可见光探测分系统包括所述光学会聚单元32、所述分光镜一33、分光镜二37和可见光探测器36，可见光观瞄分系统包括上述光学会聚单元32、上述分光镜一33、上述分光镜二37和可见光观瞄器38；绝对光谱射入标准成像辐射计3后分为三个路径，路径一：依次通过所述红外探测分系统的光学会聚单元32、分光镜一33，通过斩波器34后将入射的光信号输出为交变的光信号，并把交变的光电信号转换为有调制频率的电压信号，射入前置放大器，将放大后的信号射入红外探测器35；路径二，依次通过可见光探测分系统的上述光学会聚单元32、上述分光镜一33，通过上述分光镜二37分光后，射入可见光探测器36；路径三，依次通过可见光探测分系统的上述光学会聚单元32、上述分光镜一33，通过上述分光镜二37分光后，射入可见光观瞄器38。

进一步的在一个实施例中，宽光谱光源10的强度要求控制在8mW/mm²/nm/sr以上，稳定性应该控制在0.1％/小时以内。

进一步的在一个实施例中，单色仪9光谱范围覆盖：0.4μm～1.6μm；在0.4μm～0.8μm谱段波长准确度不大于1nm；在0.8μm～1.6μm谱段波长准确度不大于10nm。

优选的在一个实施例中，单色仪9在使用前需要对其输出中心波长和输出光谱带宽进行校准。

进一步的在一个实施例中，准直光学系统1的光学主镜为Φ500mm以上的通光口径的离轴抛物面光学镜。

进一步的在一个实施例中，绝对光谱响应度校准公式为：

其中R(i,λ)为第i个像元在波长λ处的绝对光谱响应度；

Y(i,λ)为待测载荷第i个像元在波长λ处强度信号；

Y₀(i)为待测载荷第i个像元输出暗信号；

Y_S(λ)为标准成像辐射计在波长λ处强度信号；

Y_S0为标准成像辐射计的暗信号；

R_S(λ)为标准成像辐射计在波长λ处的绝对光谱响应度。

根据第二实施例，提供上述一种光学载荷绝对光谱响应度校准方法，包括以下步骤：

打开电源，提供测试用的绝对光谱即波长一定的单色光束；

将标准成像辐射计3放置在校准光路中，获取所述单色光束下标准成像辐射计3输出的强度信号；

设计扫描控制装置的运动轨迹，保证待测载荷6的每一个像元被所述单色光束扫描到；

将标准成像辐射计3撤出校准光路，获取所述单色光束下第一个待测载荷6的像元的输出的强度信号和像元的位置信息；

扫描控制装置按照设定的轨迹运动，重复上一步，依次获得每个待测载荷6像元的输出强度信号和像元的位置信息；

根据获得的标准成像辐射计3输出的强度信号、每个待测载荷6像元的输出强度信号和像元的位置信息，利用绝对光谱响应度校准公式获得每个待测载荷6像元的绝对光谱响应度；

调整单色光束的波长，获得不同波长的单色光束，重复上述步骤，直至所有待检测波长的光谱校准完毕。

通过本发明的方法，可以获得不同光谱下，对超大面阵的待测载荷6的绝对光谱响应度的校准，对检验超大面阵待测载荷6的质量提供了解决的方法。

为了更好的阐述本发明，下面结合具体实例及附图进行详细说明。

如图1所示，一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置，包括准直光学系统1、隔振光学平台2、标准成像辐射计3、二维平移控制台4、扫描控制系统5、待测载荷6、综合控制和数据处理系统7、匀化靶标8、单色仪9和宽光谱光源10；

准直光学系统1、标准成像辐射计3、二维平移控制台4、扫描控制系统5、待测载荷6、匀化靶标8、单色仪9和宽光谱光源10安装在隔振光学平台2上，保证整套绝对光谱响应度校准装置工作时处于稳定无振动状态；

在光学载荷的绝对光谱响应度校准过程中，采用扫描的方式对待测载荷6不同视场进行校准，对光源的强度和功率-时间稳定性提出较高的要求。根据大面阵光学载荷绝对光谱响应度工作内容估算光源的强度要求控制在8mW/mm²/nm/sr以上，稳定性应该控制在0.1％/小时以内，在本实施例中，经过综合调研和比较当前典型的光源，选择高稳定性的激光诱导驱动光源进行解决。其工作光谱范围在170nm～2100nm，其工作原理是通过高压放电点燃灯泡内的氙气，使氙气温度升高电离变成等离子体，采用先进的激光泵浦方式维持等离子体放电发光，具有光源输出光谱范围宽，强度高，稳定性好等特点。

单色仪9作为绝对光谱响应度校准中单色光的产生装置，光谱范围覆盖：0.4μm～1.6μm；在0.4μm～0.8μm谱段波长准确度不大于1nm；在0.8μm～1.6μm谱段波长准确度不大于10nm。在本实施例中，选用C-T结构设计，在光栅选择设计上增加光栅台设计，一共两块光栅实现400～1600nm宽光谱，采用光栅转台实现两块光栅切换，发挥仪器覆盖紫外-红外宽谱段能力，可以根据校准需求灵活选择光栅和分辨率。在本实施例中，预期杂散光抑制比要求小于2×10^-5，要保证输出光束波长的准确性和带宽控制，因此需要对单色仪9的输出中心波长进行校准。在本实施例中，利用稀有气体的特征谱线对单色仪9的输出波长进行校准，同时也可以对其输出光谱带宽进行测量。

标准成像辐射计3作为校准装置中的关键组件，通过与待测载荷6的比对测量，得到待测载荷6的校准结果。如图3所示，在本实施例中，单色光束经过消杂光光阑31进入标准成像辐射计3，经过光学会聚单元32会聚后，首先经过分光镜一33，实现可见光和红外光分光，红外光透过分光镜一33经由斩波器34调频处理后被红外探测器35接收。可见光由分光镜一33反射，经由30R/70T的分光镜二37，70％可见光透过分光镜至可见光探测器36，30％可见光反射至可见光观瞄器38，

在本实施例中，消杂光光阑31是由一片孔径光阑和两组消杂光光阑组成的管状光阑组，保证有效光束口径的同时消除杂散光，避免外部杂散光对标准成像辐射计3的影响。光学会聚单元32采用非球面光学系统，即离轴抛物镜，经过设计得到光学会聚单元32的离轴抛物镜口径100mm，焦距200mm，F数为2，离轴量200mm，在减少光学镜片的前提下提升光学系统成像的像质，减小成像质量对标准成像辐射计3测量精度的影响。斩波器34在振荡器顶端有偶数片镀金的小叶片，在驱动下叶片能实现固定频率的遮挡、打开光路动作。斩波器34将探测器输出信号调制成特定频率的交流信号，再用前置放大器将该频率的信号放大并采集后传给红外探测器35，以降低背景噪声，提高信噪比。当斩波器34叶片打开时，光束会经过视场光阑，被探测器接收。当斩波器34叶片闭合时，叶片截断测量光束，从而将红外光强度信号转化为电信号。红外探测器35采用InGaAsTE制冷型探测器，具有较高的性噪比。可见光探测器36采用高灵敏度硅光电二极管。本实施例只是列举了设备的一种选择情况，并没有穷举所有的选择情况，本领域技术人员可以根据需要进行选择，都在本发明的保护范围之内。

准直光学系统1的作用是把匀化靶标8成像至无穷远，在较大口径内均获得较好的成像质量，这里涉及到准直光学系统1设计、加工、装调和测试。在本实施例中，准直光学系统1选用离轴抛物面作为光学主镜，保证Φ500mm以上的通光口径。本实施例中准直光学系统1基本参数如表1所示。

序号	参数	数值
			1	光谱范围(μm)	0.4～1.6
2	焦距(mm)	6000
			3	相对孔径	F/11.5
4	MTF(@15lp/mm)	0.65

匀化靶标8处于在光学系统焦面位置，为校准系统形成一个无穷远的单色小目标。匀化靶标8的基本要求是输出光源辐射亮度均匀、位于光学系统焦面位置，具体的参数和位置需要按照需求进行设计和装调。

在本实施例中，匀化靶标8属于余弦漫透射器，要求漫透射器的发光强度满足I_θ＝I_Ncosθ空间分布，即余弦辐射体，另外要求漫透射器最大效率地将光源的照度均匀化，并且发射强度分布基本符合朗伯体的余弦特性，使漫透射器既有较高的透光率又能满足余弦特性。

根据一个具体的实施例，如图2所示，提供上述一种光学载荷绝对光谱响应度校准方法，包括以下步骤：

步骤一，打开电源，提供测试用的绝对光谱即波长一定的单色光束；

步骤二，将标准成像辐射计3放置在校准光路中，获取所述单色光束下标准成像辐射计3输出的强度信号；

在本实施例中，为了获得更准确的强度信号，将标准成像辐射计3在单色光束的光束范围内移动，测量整个光束范围内的标准成像辐射计3输出的强度信号，然后求平均值，做为输出的强度信号。

标准成像辐射计3输出强度信号Y_s(λ)与宽谱光源的光谱功率分布Φ(λ)、单色仪9的仪器函数F(λ)、单色仪9的透射比τ(λ)以及标准成像辐射计3的绝对光谱响应度R_S(λ)成正比，即：

Y_S(λ)∝Φ(λ)·F(λ)·τ(λ)·R_S(λ)

步骤三，设计待测载荷6的运动轨迹，保证待测载荷6的每一个像元被所述单色光束扫描到；

步骤四，将标准成像辐射计3撤出校准光路，获取所述单色光束下第一个待测载荷6的像元的输出的强度信号和像元的位置信息；

待测载荷6的像元的输出的强度信号Y(i,λ)与与宽谱光源的光谱功率分布Φ(λ)、单色仪9的仪器函数F(λ)、单色仪9的透射比τ(λ)以及待测载荷6的绝对光谱响应度R(λ)成正比，即：

Y(i,λ)∝Φ(λ)·F(λ)·τ(λ)·R(λ)

步骤五，待测载荷6按照设定的轨迹运动，重复步骤四，依次获得每个待测载荷6像元的输出强度信号和像元的位置信息；

步骤六，根据获得的标准成像辐射计3输出的强度信号、每个待测载荷6像元的输出强度信号和像元的位置信息，利用绝对光谱响应度校准公式获得每个待测载荷6像元的绝对光谱响应度；

所述的绝对光谱响应度校准公式为：

其中R(i,λ)为第i个像元在波长λ处的绝对光谱响应度；

Y(i,λ)为待测载荷第i个像元在波长λ处强度信号；

Y₀(i)为待测载荷第i个像元输出暗信号；

Y_S(λ)为标准成像辐射计在波长λ处强度信号；

Y_S0为标准成像辐射计的暗信号；

R_S(λ)为标准成像辐射计在波长λ处的绝对光谱响应度。

步骤七，调整单色光束的波长，获得不同波长的单色光束，重复步骤一到步骤六，直至所有待检测波长的光谱校准完毕。

综上，本发明提供的一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置和方法，相比于现有技术至少具有以下优势：

(1)本发明进行大面阵的高分辨率光学载荷的校准，保证高分辨率光学载荷获取数据的准确性，这对后期数据的实际应用有着重大意义，是高分辨率光学载荷研制过程中不可或缺的重要环节；

(2)本发明通过校准技术可以及时发现高分辨率光学载荷研制过程中存在的缺陷，减少其研制过程中的反复，节省研制经费，缩短研制周期，保障整个计划的顺利开展。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置，其特征在于，包括准直光学系统、隔振光学平台、标准成像辐射计、扫描控制系统、待测载荷、综合控制和数据处理系统、单色仪和宽光谱光源，

所述的准直光学系统、标准成像辐射计、扫描控制系统、待测载荷、单色仪和宽光谱光源安装在隔振光学平台上，

所述的宽光谱光源产生光束射入所述的单色仪，

所述单色仪对所述光束进行分解，形成波长一定的单色光束，

当所述的单色光束经过所述准直光学系统反射后，成像在无穷远处，通过所述的标准成像辐射计后，所述的标准成像辐射计获得单色光束的强度信号，并输出给所述的综合控制和数据处理系统；

当所述的单色光束不通过所述的标准成像辐射计，直接被待测载荷接收，

所述的待测载荷将获得的单色光束强度信号输出给所述的综合控制和数据处理系统，

所述的待测载荷安装在所述的扫描控制系统上，

所述的扫描控制系统控制所述的待测载荷进行移动，保证所述的单色光束扫描到待测载荷的每一个待测点，将扫描到的像元空间位置信息传输给综合控制和数据处理系统，

所述的综合控制和数据处理系统将待测载荷获得的单色光束强度信号和像元空间位置信息进行配对，并结合标准成像辐射计获得的单色光束强度信号利用绝对光谱响应度校准公式进行计算，获得待测光学载荷每个像元的绝对光谱响应度；

所述的标准成像辐射计包括消杂光光阑、红外探测分系统、可见光探测分系统、可见光观瞄分系统和数据采集器，所述的消杂光光阑将射入的单色光束消除杂光后传送给红外探测分系统、可见光探测分系统和可见光观瞄分系统；所述的红外探测分系统、可见光探测分系统和可见光观瞄分系统将检测的结果传送给数据采集器，所述的数据采集器将采集到的数据传送给数据采集与综合控制系统；

所述的红外探测分系统包括光学会聚单元、分光镜一、斩波器、前置放大器和红外探测器，所述的可见光探测分系统包括所述光学会聚单元、所述分光镜一、分光镜二和可见光探测器，所述的可见光观瞄分系统包括所述光学会聚单元、所述分光镜一、所述分光镜二和可见光观瞄器；所述的绝对光谱射入标准成像辐射计后分为三个路径，路径一：依次通过所述红外探测分系统的光学会聚单元、分光镜一，通过斩波器后将入射的光信号输出为交变的光信号，并把交变的光电信号转换为有调制频率的电压信号，射入前置放大器，将放大后的信号射入红外探测器；路径二，依次通过可见光探测分系统的所述光学会聚单元、所述分光镜一，通过所述分光镜二分光后，射入可见光探测器；路径三，依次通过可见光探测分系统的所述光学会聚单元、所述分光镜一，通过所述分光镜二分光后，射入可见光观瞄器；

所述的绝对光谱响应度校准公式为：

其中R(i,λ)为第i个像元在波长λ处的绝对光谱响应度；

Y(i,λ)为待测载荷第i个像元在波长λ处强度信号；

Y₀(i)为待测载荷第i个像元输出暗信号；

Y_S(λ)为标准成像辐射计在波长λ处强度信号；

Y_S0为标准成像辐射计的暗信号；

R_S(λ)为标准成像辐射计在波长λ处的绝对光谱响应度。

2.根据权利要求1所述的一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置，其特征在于，所述的光学载荷绝对光谱响应度校准装置还包括二维平移控制台，所述的标准成像辐射计安装在所述的二维平移控制台上，可以被切入到平行光路中，并能够在垂直于光轴的截面内进行二维运动。

3.根据权利要求2所述的一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置，其特征在于，所述的光学载荷绝对光谱响应度校准装置还包括匀化靶标，所述的匀化靶标安装在隔振光学平台上，位于准直光学系统焦面位置，将所述的单色光束的辐射亮度均匀化处理。

4.根据权利要求3所述的一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置，其特征在于，所述的宽光谱光源的强度要求控制在8mW/mm²/nm/sr以上，稳定性应该控制在0.1％/小时以内；

进一步的，所述的单色仪光谱范围覆盖：0.4μm～1.6μm；在0.4μm～0.8μm谱段波长准确度不大于1nm；在0.8μm～1.6μm谱段波长准确度不大于10nm。

5.根据权利要求4所述的一种光学载荷绝对光谱响应度校准装置，其特征在于，所述的准直光学系统的光学主镜为Φ500mm以上的通光口径的离轴抛物面光学镜。

6.采用权利要求1-5任一所述的装置提供一种光学载荷绝对光谱响应度校准方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

打开电源，提供测试用的绝对光谱即波长一定的单色光束；

将标准成像辐射计放置在校准光路中，获取所述单色光束下标准成像辐射计输出的强度信号；

设计扫描控制装置的运动轨迹，保证待测载荷的每一个像元被所述单色光束扫描到；

将标准成像辐射计撤出校准光路，获取所述单色光束下第一个待测载荷的像元的输出的强度信号和像元的位置信息；

扫描控制装置按照设定的轨迹运动，重复上一步，依次获得每个待测载荷像元的输出强度信号和像元的位置信息；

根据获得的标准成像辐射计输出的强度信号、每个待测载荷像元的输出强度信号和像元的位置信息，利用绝对光谱响应度校准公式获得每个待测载荷像元的绝对光谱响应度；

调整单色光束的波长，获得不同波长的单色光束，重复上述步骤，直至所有待检测波长的光谱校准完毕。