[发明专利]光栅式成像光谱仪空间光谱辐射亮度响应度定标装置及方法

说明书

该发明提出一种光栅式成像光谱仪空间光谱辐射亮度响应度定标装置及方法，属于光学测试与计量领域。该方法采用光谱辐射亮度分布已知的标准源对光栅式成像光谱仪进行辐射亮度响应度标定，根据该方法搭建的标定装置由大口径积分球光源系统、大口径光学准直系统及计算机测量软件等组成，通过计算机软件分别对x，y方向的光谱辐射亮度响应度定标，实现了光栅式成像光谱仪空间光谱辐射亮度响应度的定标。同时结合调节积分球光源上的狭缝可以实现对光栅式成像光谱仪光谱辐射亮度响应度动态范围的测试。本发明结构简单，测量速度快，通用性强，也可为其他类型成像光谱仪辐射亮度响应度定标提供参考。

技术领域

本发明属于光学计量与测试领域，主要涉及成像光谱仪的辐射定标装置及方法，尤其涉及一种光栅式成像光谱仪的空间光谱辐射亮度响应度定标装置及方法。

背景技术

成像光谱仪按照其分光原理主要有光栅型成像光谱仪、干涉型成像光谱仪、AOTF可调谐声光型成像光谱仪等；按照其应用领域目前主要有星载成像光谱仪和机载成像光谱仪等；按照波段可分为可见、近红外和远红外型成像光谱仪。目前可见到近红外光栅型成像光谱仪已经在卫星遥感、空间探测、伪装车辆探测、水下潜艇探测、生化战剂微粒识别以及探雷等领域得到了广泛的应用。

目前，对于光栅型成像光谱仪的辐射定标还主要是停留在一维方向的光谱响应度辐射定标，但是光栅型成像光谱仪是集图像与光谱于一体的新一代“图谱合一”的先进军用光学侦察系统，其输出是x,y二维图谱，因此，仅仅对一维方向光谱响应度的辐射定标是远远不够的，不能完整的反映成像光谱仪面探测器响应特性。

发明内容

本发明的目的是为光栅型成像光谱仪提供了一种x,y两维方向的空间光谱辐射亮度响应度定标装置及方法，以完整的反映出光栅型成像光谱仪面探测响应特性。

本发明的技术方案为：

所述一种光栅式成像光谱仪空间光谱辐射亮度响应度定标装置，其特征在于：包括口径不小于300mm的大口径积分球光源系统、口径不小于300mm的大口径光学准直系统及计算机测量设备；

所述大口径积分球光源系统的输出光谱范围覆盖被测光栅型成像光谱仪响应光谱范围；所述大口径积分球光源系统在被测光栅型成像光谱仪响应光谱范围内的光谱辐射亮度可测；所述大口径积分球光源系统的出光口亮度均匀性优于2％；所述大口径积分球光源系统的稳定性优于1％；

所述大口径光学准直系统将大口径积分球光源系统的输出光准直为均匀平面光，且在被测光栅型成像光谱仪响应光谱范围内光谱选择性小于1.5％，反射率高于90％；

所述计算机测量设备记录被测光栅型成像光谱仪的输出数据，根据所述输出数据计算被测光栅型成像光谱仪x,y两维方向的空间光谱辐射亮度响应度，并存储和输出计算结果；所述计算机测量设备还对大口径积分球光源系统进行监控。

所述一种光栅式成像光谱仪空间光谱辐射亮度响应度定标方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将积分球光源系统，大口径光学准直系统摆放在隔震光学平台上，调节积分球光源系统和大口径光学准直系统的高度和位置，确保积分球光源系统和光学准直系统光轴中心重合，光学准直系统输出光为平行光，且方向与地面平行；

步骤2：将积分球光源系统信号线与计算机测量设备连接，将被测光栅型成像光谱仪移入光路，并采用计算机测量设备连接被测光栅型成像光谱仪，实时记录显示被测光栅型成像光谱仪响应数据；

步骤3：根据计算机测量设备实时显示的响应数据，调节被测光栅型成像光谱仪位置，使入射光斑充满被测光栅型成像光谱仪的视场，调节被测光栅型成像光谱仪俯仰角度，确保入射光垂直入射；

步骤4：调节被测光栅型成像光谱仪镜头焦距，使积分球光源系统出光口准确成像在被测光栅式成像光谱仪入射狭缝处；