[发明专利]一种偏轴棱镜色散型高光谱成像仪的高精度快速装调方法

说明书

本发明提供一种偏轴棱镜色散型高光谱成像仪的高精度快速装调方法，解决现有偏轴棱镜色散型高光谱成像仪存在装调设备复杂、装调难度大以及装调时间长的问题。该方法包括以下步骤：步骤一、装调基准偏轴球面镜；步骤二、对其他偏轴球面镜进行装调；步骤三、获取各偏轴球面镜球面的球心坐标；步骤四、固定各偏轴球面镜；步骤五、完成系统的装调。本发明装调方法通过三坐标测量仪与点源显微镜互相配合，可实现各偏轴球面镜的六自由度调整，进而可快速高精度的实现偏轴棱镜色散型光谱仪的系统装调。

技术领域

本发明属于高光谱成像仪精密装调领域，具体涉及一种偏轴棱镜色散型高光谱成像仪的高精度快速装调方法。

背景技术

色散型高光谱成像仪可采用光栅色散和棱镜色散两种方式。相比于光栅色散，棱镜色散在能量利用率上具有较大优势且加工难度低。但由于玻璃材料的色散通常为非线性的，采用棱镜色散后的光谱采样间隔也是非线性的，同时棱镜色散也会引入较大的光谱畸变和像差，因此，需要通过调整色散棱镜和反射棱镜的偏心与倾斜来校正光学系统像差，提高系统像质。但由此导致的棱镜色散型光谱仪中各光学元件往往没有共同的光轴，是偏轴的。各偏轴光学元件的装调精度也直接影响高光谱成像仪的成像质量。

同轴光学系统可通过定心加工保证各光学元件的同轴度，但复杂偏轴棱镜色散光学系统仍缺少高效的装调方法，存在装调难度大与装调时间长的问题。中国专利CN102141439A公开了一种凸面光栅成像光谱仪的装调方法，基于干涉仪与标准补偿镜，通过谱图直读法完成系统的装配，该方法在装调过程中需要使用干涉仪、装调设备复杂且装调周期长。

发明内容

本发明提供一种偏轴棱镜色散型高光谱成像仪的高精度快速装调方法，解决现有偏轴棱镜色散型高光谱成像仪存在装调设备复杂、装调难度大以及装调时间长的问题。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案为：

一种偏轴棱镜色散型高光谱成像仪的高精度快速装调方法，所述偏轴棱镜色散型高光谱成像仪包括基板以及设置在基板上的编码组件、光学单元和探测器，所述光学单元包括多个偏轴球面镜；该方法包括以下步骤：

步骤一、装调基准偏轴球面镜；

1.1)将其中一个偏轴球面镜作为基准偏轴球面镜，将基准偏轴球面镜安装在基板上，采用三坐标测量仪测量基准偏轴球面镜背部平面与基板安装面的角度，根据测量值调整基准偏轴球面镜的姿态，使得基准偏轴球面镜背部平面与基板平面垂直；

1.2)采用三坐标测量仪测量基准偏轴球面镜的凸面球心高度Z1，并记录该凸面球心高度Z1；

步骤二、对其他偏轴球面镜进行装调；

2.1)将偏轴球面镜安装在基板上，采用三坐标测量仪测量偏轴球面镜的基准表面与基板安装面的角度，根据测量值调整偏轴球面镜的姿态，使得偏轴球面镜的基准表面与基板安装平面垂直，从而完成偏轴球面镜的俯仰角度调整；

2.2)采用三坐标测量仪测量偏轴球面镜前表面球心高度Z2和后表面球心高度Z3，再次调整偏轴球面镜的姿态，使得Z2＝Z3，完成偏轴球面镜旋转角度的调整；

2.3)再次调整偏轴球面镜的姿态，使得Z2＝Z3＝Z1，完成偏轴球面镜的高度调整；

步骤三、获取各偏轴球面镜球面的球心坐标；

建立系统坐标系，系统坐标系以基准偏轴球面镜的凸面球心为坐标原点，以基准偏轴球面镜的中心轴线为X轴，Z轴为垂直高度方向，且Z轴垂直于X轴，由右手定则确定Y轴，根据设计值，确定各偏轴球面镜球面的球心坐标；

步骤四、固定各偏轴球面镜；

4.1)在偏轴球面镜前表面的理论球心位置处放置金属圆球，将点源显微镜聚焦于金属圆球的球心，记录点源显微镜像面上像点的重心坐标D2；