[发明专利]一种分视场空间外差干涉型光谱仪的结构及装调方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学仪器，尤其是一种分视场空间外差干涉型光谱仪的结构及装调方法。

背景技术

传统的空间外差干涉型光谱仪可对探测区域内光谱信号进行均匀调制，在焦面的任意行（光谱维）都可以得到该区域的干涉图，且焦面上每一行干涉信息相同。在光谱反演精度所需信噪比允许的条件下，将该光谱仪进行分视场成像，可在获取极高光谱分辨率的同时得到较高的空间分辨率，应用于测量目标区域内光谱信号的微量变化以及信号的空间定位。

传统的空间外差干涉型光谱仪仅需要对两臂光栅刻线方向同焦面行/列进行方向一致性调节，仪器的空间分辨率由准直镜头物方数值孔径角决定，不具备细分空间的功能。分视场空间外差干涉型光谱仪要求柱面镜母线方向/分视场方向、光栅刻线方向以及焦面行/列方向一致，仪器空间分辨率由前置功能镜头空间维成像能力以及后续数据处理决定。对于M×N的焦面，分视场空间外差干涉型光谱仪理论可获取的空间分辨率为仪器入射视场的1/M或1/N倍，在光谱分辨率不变的条件下极大地提高了光谱仪的空间分辨率。

专利号ZL200910185001.7（授权公告号CN 101699328 B《一种空间外差干涉仪中光栅胶合的装调机构》）仅能实现仪器光栅刻线与焦面行/列方向一致性调节，无法在满足焦面行/列方向性要求的同时满足前置望远柱面镜组母线方向的一致性。均匀面光源对分视场空间外差干涉型光谱仪的前置功能镜头照明时，依据仪器光学原理无法在光栅/焦面上得到柱面镜组母线方向的信息，无法对其方向进行判别定位。

微小视场平行光代替成像镜头入射至干涉仪组件，将光栅刻线方向转变为干涉条纹方向，仪器入瞳处空间维将干涉条纹进行压缩，光谱维则对干涉条纹进行比例缩放。因此，可在仪器入瞳处放置焦面实时监测前置望远柱面镜组母线方向，即干涉图压缩方向与干涉条纹方向是否一致。以前置功能镜头光轴为旋转中心，利用微调工装对柱面镜组母线方向整体调节，实现以光栅刻线方向为基准对柱面母线方向的调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分视场空间外差干涉型光谱仪的结构及装调方法，以解决已有技术中空间外差干涉型光谱仪无法细分视场的技术问题，以及传统的空间外差干涉型光谱仪装调方法无法判别前置望远柱面镜组母线方向与光栅刻线方向一致性的技术问题。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种分视场空间外差干涉型光谱仪的结构，包括有分视场空间外差干涉型光谱仪，所述的分视场空间外差干涉型光谱仪包括有依次设置的仪器入瞳、前置望远柱面镜组、中间光阑、前置准直镜组、干涉仪组件，所述的干涉仪组件两臂分别设置有光栅，两光栅呈一定夹角，干涉仪组件下方设置成像镜头，成像镜头下设有焦面；所述的中间光阑为光谱维前置望远柱面镜组的视场光阑，同时为空间维前置准直镜组的入瞳孔径；前置望远柱面镜组包含两个或两个以上的柱面镜，其中每个柱面镜有独立的子镜座，可调节各柱面镜母线的相对一致性；前置望远柱面镜组整体母线方向可实现同时调节。

所述的一种分视场空间外差干涉型光谱仪的结构，其特征在于：所述的前置望远柱面镜组在光谱维实现对有限或无穷远景物成像于中间光阑，在空间维柱面镜组无光焦度，相当于光学平板玻璃。

所述的一种分视场空间外差干涉型光谱仪的结构，其特征在于：所述的前置望远柱面镜组和前置准直镜组构成前置功能镜头，前置功能镜头在空间维实现对有限或无穷远景物成像于光栅，在光谱维对有限或无穷远处光源可均匀照明光栅。

所述的一种分视场空间外差干涉型光谱仪的结构，其特征在于：所述的干涉仪组件是对空间维不同视场区域内的光谱信号进行空间干涉调制，并在定域面形成空间维不同视场区域相应的干涉条纹。

所述的一种分视场空间外差干涉型光谱仪的结构，其特征在于：所述的成像镜头是对定域面处形成的干涉条纹进行比例缩放成像在焦面上，其缩放比由光栅有效照明区域和焦面大小决定，其中，焦面行数决定了分视场空间外差干涉型光谱仪的极限分视场能力，焦面列数限定光谱仪的光谱分辨能力。

所述的一种分视场空间外差干涉型光谱仪的结构，其特征在于：所述的成像镜头为准双远心镜头，离焦不会改变镜头的缩放比，从而保证仪器的光谱分辨能力不变。

一种分视场空间外差干涉型光谱仪的装调方法，其特征在于：所述的前置望远柱面镜组母线方向、光栅刻线方向以及焦面行/列的方向要求一致，包括以下步骤：

（1）调节干涉仪组件光栅刻线方向与焦面行/列的方向的一致性；

a）成像镜头和前置准直镜头为旋转对称镜头，无方向性；