CN203965041U - 一种机载宽视场成像光谱仪视场配准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机载宽视场成像光谱仪视场配准装置，该装置由无穷远目标模拟器和多视场模拟器组成。待集成系统放置在配准支架上，无穷远目标模拟器产生一个瞬时视场的点视场单色无穷远目标，经过多视场模拟器产生多个视场的光入射到系统各单机内。根据单机视场角和相邻单机的交汇角度，调节视场模拟器的各转折镜角度形成所需的多个视场，将无穷远单色点视场成像在各单机光敏面上；根据点目标像在探测上的位置，进行机载宽视场成像光谱仪的视场配准。本专利装置给机载宽视场成像光谱仪的视场配准提供了多个点目标源，便于实现系统高精度视场配准，缩短了装调周期。

Description

一种机载宽视场成像光谱仪视场配准装置

技术领域

本专利涉及成像光谱仪的装调，特别是指一种机载宽视场成像光谱仪视场配准装置和方法。

背景技术

成像光谱仪能同时获取目标的图谱信息，包括二维空间信息和光谱信息，兼具空间识别和光谱探测功能，可应用在航天航空遥感、军事侦查、地质矿物识别、植被生态、海色及大气等研究中。机载宽视场成像光谱仪，可以提高作业效率，降低作业成本。受限于探测器规模，同时为了提高系统的光学性能，例如透过率、像质和光谱特性等，机载成像光谱仪的宽视场可以用多个相同的单机通过视场外拼接的方式实现。为了尽可能提高系统的图像和光谱的配准精度，尽量在硬件上提高系统的视场配准精度。

机载宽视场成像光谱仪在保证了单机已高精度装调好的情况下，系统在空间和光谱维度要实现像元级和亚像元级的配准，对系统的多单机集成精度提出了很高的要求。本专利设计了一种机载宽视场成像光谱仪视场配准装置，提高了机载宽视场成像光谱仪的视场配准精度，缩短了装调周期。

发明内容

本专利的目的是弥补现有技术的缺陷，提供一种机载宽视场成像光谱仪视场配准装置。

一种机载宽视场成像光谱仪视场配准装置，它包括无穷远目标模拟器和多视场模拟器。

所述的机载宽视场成像光谱仪视场配准装置需放置在光学平台9上，确保高精度。

所述的机载宽视场成像光谱仪视场配准装置的无穷远目标模拟器由光源1、滤光片2、小孔3、平行光管4组成。所述的光源1为复色光。所述的滤光片2为窄带滤光片，窄带光谱在机载宽视场成像光谱仪的光谱范围内，带宽接近且小于机载宽视场成像光谱仪的光谱采样间隔。所述的小孔3的大小对应宽视场成像光谱仪的瞬时视场，小孔3上贴有匀光纸，小孔3放置在平行光管4的焦面上。光源1发出的复色光，经过滤光片2成为准单色光，照射到小孔3上，经过平行光管4成为无穷远单色点视场目标。

所述的机载宽视场成像光谱仪视场配准装置的多视场模拟器由第一转折镜5、第二转折镜6、第三转折镜7、整体转台8组成。所述的转折镜5、6、7都是由一个平面反射镜和一个高精度转台组成，平面镜的面形精度PV优于λ/6，不影响待装调系统像质，一维转台秒级精度。所述的整体转台8是一个高精度一维转台，秒级精度，其转轴与转折镜5、6、7的一维转台的转轴平行，平行度秒级。转折镜5、6、7安装在转台8上，通过整体转台8固定在光学平台上，当转动整体转台8时，转折镜5、6、7同时随其转动相同角度。

无穷远目标模拟器产生无穷远单色点视场目标，进入所述的多视场模拟器，通过多视场模拟器分裂成多束不同视场的光束，模拟待集成成像光谱仪的多个视场。

利用所述装置进行机载宽视场成像光谱仪的视场配准，包括下列步骤：

(一)无穷远目标模拟器调整

该步骤模拟出无穷远单色点视场目标。

1.将带有匀光纸的小孔3放置在平行光管4的焦面上。

2.在平行光管4的焦面之后，即在小孔3后的近处，放置光源1。

3.在小孔3和光源1之间放置滤光片2。

(二)机载宽视场成像光谱仪定位

该步骤将宽视场成像光谱仪放置在配准支架10上，与配准装置共同搭建光路。

1.将配准支架10放置在光学平台9上。

2.将宽视场成像光谱仪的主框架放置在配准支架10上。

3.在步骤(三)的第2)步完成之后，调节转折镜5使来自平行光管4的准直光折转90°，利用成像光谱仪主框架上的基准镜使无穷远目标返回到小孔3内，调节并固定好中心单机到主框架上，再初步安装其余各单机，并打开各单机探测器。

(三)多视场模拟器调整

该步骤模拟多个视场。

1.多视场模拟器放置在配准支架下方，转折镜5、6、7的平面镜均在平行光管4的出光口径内。

2.调整整体转台8使其转轴同来自平行光管4的准直光垂直，由于转折镜5、6、7的转轴与整体转台8的转轴是秒级平行度，则转折镜5、6、7的转台转轴也与准直光垂直，秒级精度。

3.左、中、右视场分别对应单机的左侧半视场减一半相邻单机交汇角度、中心视场、右侧半视场减一半相邻单机交汇角度。根据无穷远单色点视场目标在各单机的探测器上的成像位置，调节转折镜5、6、7分别对应中心单机的左、中、右视场，此时再调节左、右单机使转折镜5对应左侧单机右视场，转折镜7对应右侧单机左视场。

4.调节整体转台8一定角度，此时再调左单机使转折镜5、6、7分别对应左侧单机的左、中、右视场。此时，转折镜5对应中心单机左侧视场。

5.逆时针调节整体转台8一定角度，此角度等于单机的视场，此时再调右单机使转折镜5、6、7分别对应左侧单机的左、中、右视场。此时，转折镜7对应中心单机右侧视场。

6.顺时针调节整体转台8一定角度，此角度等于单机的两倍视场，此时再调右单机使转折镜5、6、7分别对应左侧单机的左、中、右视场。此时，转折镜5对应中心单机右侧视场。

本专利的优点是：

机载宽视场成像光谱仪视场配准装置将来自平行光管的单色准直光分裂成几束不同角度的准直光进入待集成的系统内，形成了多个视场，能同时成像在一个或多个单机探测器上。解决了仅用平行光管的情况下，成像光谱仪不能同时反映出全像面的空间分辨率，不便于装调的问题。

视场配准装置既可以用于成像光谱仪一个单机的装调，也可以用于多个单机系统集成时的视场配准。

通过切换不同透过波长的滤光片，可以用于不同谱段系统集成时的视场配准。

视场配准装置也可以用于其它类似光谱成像系统的装调，不局限于机载宽视场系统。

视场配准装置不只是可以产生左、中、右视场，也可以通过改变多视场模拟器的转折镜数量模拟出更多的视场。

视场配准装置也可以用于光谱成像系统的焦距和视场测试。

视场配准装置结构简单，便于实现，精度高，易于控制。

附图说明

图1为本专利的视场配准装置示意图。

图2为宽视场成像光谱仪视场配准过程中点目标像示意图。

图中：1 为光源；

2 为滤光片；

3 为小孔；

4 为平行光管；

5 为第一转折镜；

6 为第二转折镜；

7 为第三转折镜；

8 为整体转台；

9 为光学平台；

10 为配准支架。

具体实施方式

下面根据图1和图2，给本专利一个较好实施例并作详细阐述：

图1是本专利的视场配准装置，包括有无穷远目标模拟器和多视场模拟器，无穷远目标模拟器由光源1、滤光片2、小孔3、平行光管4组成。多视场模拟器由第一转折镜5、第二转折镜6、第三转折镜7、整体转台8组成。

某宽视场光谱成像系统的视场角为40°，由3个视场为15°的单机组成，相邻单机交汇角度为2.5°，光谱范围400-1000nm，入射口径为36mm，探测器空间维1024元，光谱维256元。

无穷远模拟器的滤光片2为697.83nm窄带滤光片，对应成像光谱仪光谱维的第128行。转折镜5、6、7的横向尺寸不小于60mm，纵向尺寸不小于36mm，调节第二转折镜6使光线转折90°，调节第一转折镜5使光线转折96.25°，调节第三转折镜7使光线转折83.75°。调节宽视场成像光谱仪使各视场单色点目标分别成像在中心相机的86、512、938列。

将整体转台8逆时针旋转15°，调节宽视场成像光谱仪的左侧单机，使各视场单色点目标分别成像在右侧相机的86、512、938列。

将整体转台8顺时针旋转-30°，调节宽视场成像光谱仪的右侧单机，使各视场单色点目标分别成像在左侧相机的86、512、938列。

按所述方法对某宽视场光谱成像系统装调，精度可达1/2像元。

Claims (1)

1.一种机载宽视场成像光谱仪视场配准装置，它包括无穷远目标模拟器和多视场模拟器，其特征在于：

所述的无穷远目标模拟器由光源(1)、滤光片(2)、小孔(3)、平行光管(4)组成；所述的光源(1)为复色光；所述的滤光片(2)为窄带滤光片；窄带光谱在机载宽视场成像光谱仪的光谱范围内，带宽接近且小于机载宽视场成像光谱仪的光谱采样间隔；所述的小孔(3)的大小对应宽视场成像光谱仪的瞬时视场，小孔(3)上贴有匀光纸放置在平行光管(4)的焦面上；光源(1)发出的复色光，经过滤光片(2)成为准单色光，照射到小孔(3)上，经过平行光管(4)成为无穷远单色点视场目标；

所述的多视场模拟器由第一转折镜(5)、第二转折镜(6)、第三转折镜(7)、整体转台(8)组成；所述的转折镜(5、6、7)由一个平面反射镜和一个高精度转台组成，平面镜的面形精度PV优于λ/6，高精度转台为秒级精度的一维转台；所述的整体转台(8)是一个秒级精度的一维转台，其转轴与转折镜(5、6、7)的一维转台的转轴平行，平行度达到秒级精度，转折镜(5、6、7)安装在整体转台(8)上，通过整体转台(8)固定在光学平台上，当转动整体转台(8)时，转折镜(5、6、7)同时随其转动相同角度；

所述的无穷远目标模拟器产生无穷远单色点视场目标，进入所述的多视场模拟器，通过多视场模拟器分裂成多束不同视场的光束，模拟待集成成像光谱仪的多个视场。