调整干涉型光谱成像仪空间方向与光谱方向正交性的方法

摘要

本发明提供了一种调整干涉型光谱成像仪空间方向与光谱方向正交性的方法，以解决传统方法装调精度较低、成本较高的问题。本发明在系统一次像面位置添加垂直于大地的靶标，并将垂直于大地的靶标成像在探测器的靶面上，使用折转反射镜代替干涉仪，在系统无干涉仪状态下首先调整探测器的空间位置，使探测器的行与靶标的像平行，消除干涉仪带来的像旋影响，最后放置并调整干涉仪，以保证系统空间方向与光谱方向的正交性。本发明极大地提高了系统焦面空间方向垂直度的标定精度，同时无需配做一次像面处的工装，既降低了装调成本，又避免了引入相应的加工、装配误差，进而提高了装调精度。

权利要求

1.调整干涉型光谱成像仪空间方向与光谱方向正交性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：以大地水平为基准，将光谱成像仪系统主截面调至水平；

步骤2：在光谱成像仪系统中的一次像面(6)处设置垂直于大地的靶标(5)；

3)用折转反射镜(4)代替光谱成像仪系统中的干涉仪(2)，并调整折转反射镜(4)的位置使其与所述基准垂直，使得靶标(5)能够准确成像在探测器(7)的靶面上；

4)调整探测器(7)的方位，使靶标(5)的像与探测器(7)的行平行；

5)将折转反射镜(4)移除，然后将干涉仪(2)放置在光谱成像仪系统中，调整干涉仪(2)使干涉条纹与靶标(5)的像平行；

步骤2中所述的靶标(5)为铅垂线。

2.根据权利要求1所述的调整干涉型光谱成像仪空间方向与光谱方向正交性的方法，其特征在于：所述铅垂线的直径应大于等于3倍的探测器像元，且小于等于5倍的探测器像元。

3.根据权利要求2所述的调整干涉型光谱成像仪空间方向与光谱方向正交性的方法，其特征在于：在装调过程中，为所述铅垂线增加适当阻尼。

说明书

调整干涉型光谱成像仪空间方向与光谱方向正交性的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种干涉型光谱成像仪的装调方法，尤其涉及一种保证干涉型光谱成像仪空间方向与光谱方向正交性的装调方法。

背景技术

[0002] 成像光谱仪能够获取探测目标的二维几何信息和光谱信息，广泛应用于遥感和科学研究领域，根据分光原理的不同，其可分为滤光片型光谱成像仪、光栅型光谱成像仪以及
干涉型光谱成像仪。

[0003] 图1所示为干涉型光谱成像仪的系统组成示意图，包括准直镜1、干涉仪2、傅氏镜3和探测器7，其工作原理为，在每一次曝光时获得一帧干涉图像，同一视场的不同目标单元
光程差不同，通过推扫，在与干涉条纹垂直的方向上连续采集，即可获得同一地物目标不同
光程差的干涉信息。

[0004] 因此，对于干涉成像光谱仪，空间方向与光谱方向的正交性精度直接影响偏流角与光谱的一致性，最终影响单谱段的图像传递函数与光谱复原精度。

[0005] 一般的，干涉条纹代表光谱方向，空间方向由引入的外部基准来代表，传统的装调方式为：在干涉型光谱成像仪系统一次像面处安装十字丝分划板，将十字丝分划板分别成
像在系统的左、中、右视场，分别计算出每个视场的十字丝像与干涉条纹的夹角，最后根据
此数值调整干涉型光谱成像仪中的干涉仪2或者探测器7，来调试干涉型光谱成像仪空间方
向与光谱方向的正交性。

[0006] 此方法的缺点如下：

[0007] 1.一次像面为虚拟面，其位置坐标取决于准直镜1的工作距离大小，此面没有实体的结构，若要安装十字丝分划板，则需要配做相应工装，且十字丝分划板会引入对心误差、
加工误差，工装则会引入加工误差、装配误差；

[0008] 2.理论上，十字丝分划板的直径应大于等于一次像面大小，使十字丝能够完全覆盖干涉型光谱成像仪空间方向长度，才能保证装调精度。实际上，如此长度的十字丝分划板
的加工，首先无法保证十字丝本身的精度，其次会带来较大的加工成本。

[0009] 3.无法覆盖干涉型光谱成像仪像面空间方向的十字丝分划板会使得正交性的计算精度变低，影响装调精度。

发明内容

[0010] 本发明目的是提供一种调整干涉型光谱成像仪空间方向与光谱方向正交性的方法，以解决传统方法装调精度较低、成本较高的问题。

[0011] 本发明的发明构思：

[0012] 在干涉型光谱成像仪装调中，在系统一次像面位置添加垂直于大地的靶标，并将垂直于大地的靶标成像在探测器的靶面上，使用折转反射镜代替干涉仪，在系统无干涉仪
状态下首先调整探测器的空间位置，使探测器的行与靶标的像平行，消除干涉仪带来的像
旋影响，最后放置并调整干涉仪，以保证系统空间方向与光谱方向的正交性。

[0013] 本发明的技术解决方案是：

[0014] 调整干涉型光谱成像仪空间方向与光谱方向正交性的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

[0015] 步骤1：以大地水平为基准，将光谱成像仪系统主截面调至水平；

[0016] 步骤2：在光谱成像仪系统中的一次像面处设置垂直于大地的靶标；

[0017] 3)用折转反射镜代替光谱成像仪系统中的干涉仪，并调整折转反射镜的位置使其与所述基准垂直，使得靶标能够准确成像在探测器的靶面上；

[0018] 4)调整探测器的方位，使靶标的像与探测器的行平行；

[0019] 5)将折转反射镜移除，然后将干涉仪放置在光谱成像仪系统中，调整干涉仪使干涉条纹与靶标的像平行。

[0020] 进一步地，步骤2中所述的靶标为铅垂线。

[0021] 进一步地，所述铅垂线的直径应大于等于3倍的探测器像元，且小于等于5倍的探测器像元。

[0022] 进一步地，在装调过程中，为所述铅垂线增加适当阻尼。

[0023] 本发明具有如下优点：

[0024] 1.本发明采用在干涉型光谱成像仪系统一次像面位置处添加垂直于大地的靶标的方法，靶标长度能够覆盖整个焦面，极大地提高了系统焦面空间方向垂直度的标定精度，
同时无需配做一次像面处的工装，既降低了装调成本，又避免了引入相应的加工、装配误
差，进而提高了装调精度。

[0025] 2.干涉仪主截面的倾斜会带来像旋，本发明使用折转反射镜代替干涉仪，保证折转反射镜与基准垂直，在无干涉仪状态下通过调整探测器焦面在系统中的位置，能够消除
干涉仪为系统调整带来的像旋影响。

附图说明

[0026] 图1为干涉型光谱成像仪系统组成示意图。

[0027] 图2为折转反射镜替代干涉仪装调光路示意图。

[0028] 附图标记说明：

[0029] 1‑准直镜，2‑干涉仪，3‑傅氏镜，4‑折转反射镜，5‑靶标，6‑一次像面，7‑探测器。

具体实施方式

[0030] 以下结合附图1‑2对本发明作进一步说明。

[0031] 本发明所提供的调整干涉型光谱成像仪空间方向与光谱方向正交性的方法，包括以下步骤：

[0032] 1)以大地水平为基准将光谱成像仪系统主截面调至水平。

[0033] 2)在光谱成像仪系统中设置垂直于大地的靶标5，且靶标5在系统中的位置应可调，并根据成像质量将该靶标5调整至系统的一次像面6处，避免目标离焦造成后续调整精
度的降低。优选的，靶标5采用铅垂线，因为铅垂线能够保证与大地水平的垂直性，且不会引
入任何误差。进一步优选的，铅垂线的直径应不小于3倍的探测器像元，并同时满足不大于5
倍的探测器像元，以提高后续调整过程中，对于铅垂线垂直度判读的精度。在实际操作过程
中，可以给铅垂线增加适当阻尼，避免外界环境对铅垂线与大地水平的垂直度造成不利影
响。在其他实施例中，靶标5也可以采用能够保证垂直度的工装。

[0034] 3)用折转反射镜4代替光谱成像仪系统中的干涉仪2，并调整折转反射镜4的位置使其与基准垂直，使得靶标5能够准确的成像在探测器7的靶面上，并避免像旋对后续调整
的影响。“准确的成像”是指成像在探测器中心，或成像在不受镜头畸变影响的区域。

[0035] 4)调整探测器7的方位，使靶标5的像与探测器7的行平行；

[0036] 5)将折转反射镜4移除，然后将干涉仪2放置在光谱成像仪系统中，调整干涉仪2使干涉条纹与靶标5的像平行。