專利名稱：一種干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬光學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置。
背景技術(shù)：
干涉成像光譜技術(shù)是當(dāng)今可見光和紅外遙感器探測(cè)技術(shù)的前沿科學(xué)，是當(dāng)今成像 技術(shù)和光譜技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，與傳統(tǒng)相機(jī)相比，它不僅能夠得到被探測(cè)目標(biāo)的兩維空間信 息，更重要的是它能夠同時(shí)獲取被探測(cè)目標(biāo)的光譜信息，形成數(shù)據(jù)立方體。隨著航天技術(shù)、 大規(guī)模集成的列陣式探測(cè)器制作技術(shù)以及空間光學(xué)、精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)圖像處理以及數(shù)據(jù) 傳輸技術(shù)的發(fā)展，使干涉成像光譜技術(shù)在空間遙感、信息獲取等方面越來越顯示出其重要 的地位和作用，也更加顯示出其在科學(xué)研究、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及國(guó)家安全方面廣闊的應(yīng)用前
旦
ο干涉成像光譜儀是在干涉光譜技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，它根據(jù)調(diào)制方式不同 分為時(shí)間調(diào)制型干涉成像光譜儀和空間調(diào)制型干涉成像光譜儀。由于時(shí)間調(diào)制型干涉成像 光譜儀存在兩個(gè)缺點(diǎn)1)需要一套高精度的動(dòng)鏡移動(dòng)系統(tǒng)，在運(yùn)動(dòng)過程中要保持勻速性， 并對(duì)晃動(dòng)或傾斜都有嚴(yán)格的要求，加工及裝調(diào)困難；2)實(shí)時(shí)性差，對(duì)干涉圖完成采樣需要 動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，因此對(duì)快速變化的光譜進(jìn)行測(cè)量很困難。因此目前工程實(shí)際中對(duì)空間 調(diào)制型干涉成像光譜儀研究較多。在空間調(diào)整型干涉成像光譜儀中，橫向剪切干涉儀是一個(gè)關(guān)鍵部件，它相當(dāng)于一 個(gè)分束器，當(dāng)物體在無限遠(yuǎn)時(shí)，可看作一束平行光入射到橫向剪切干涉儀后被橫向剪切成 兩束相互平行的相干光束，這兩束平行光之間的距離稱為橫向剪切量，它直接影響干涉成 像光譜儀的光譜分辨率，因此要提高干涉成像光譜儀的光譜分辨率，必須對(duì)橫向剪切干涉 儀剪切量進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種高精度、高清 晰度以及準(zhǔn)確定位的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型提供了一種干涉儀剪切量的標(biāo)定裝 置，其特殊之處在于所述干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置包括激光器以及與激光器設(shè)置于同一 光路上的CXD攝像機(jī)。上述干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置還包括激光擴(kuò)束鏡；所述激光擴(kuò)束鏡設(shè)置于激光器 和CXD攝像機(jī)之間，并與激光器和CXD攝像機(jī)處同一光路上。上述干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置還包括干涉儀調(diào)整平臺(tái)，所述干涉儀調(diào)整平臺(tái)置于 激光擴(kuò)束鏡和CXD攝像機(jī)之間。上述干涉儀調(diào)整平臺(tái)是00級(jí)花崗石平臺(tái)。上述00級(jí)花崗石平臺(tái)的平面度為5微米。上述干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置還包括激光器調(diào)整支架；所述激光器設(shè)置于激光器調(diào)整支架上。上述干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置還包括CXD攝像機(jī)調(diào)整支架，所述CXD攝像機(jī)設(shè)置 于CXD攝像機(jī)調(diào)整支架上。上述激光器是氦氖激光器、亞離子激光器或半導(dǎo)體激光器。上述激光器是氦氖激光器或亞離子激光器。上述CXD攝像機(jī)采用分辨率為1024X 1024，像元尺寸0.012mm的CXD芯片，焦距為 IOOmm的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、高精度。本實(shí)用新型所提供的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置采用選用氦氖激光器或 亞離子激光器進(jìn)行激光產(chǎn)生，其波長(zhǎng)精度可達(dá)到0. Inm,同時(shí)，本實(shí)用新型還采用激光擴(kuò)束 鏡，以便提供高質(zhì)量的激光光束，以充滿干涉儀入射面，使得剪切量的標(biāo)定從根本上實(shí)現(xiàn)高 精度。2、高清晰度。本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上還使用了 CXD攝像機(jī)，該CXD攝像機(jī)采用分辨 率為1024x1024，像元尺寸0. 012mm,的CXD芯片，焦距為IOOmm的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，此鏡頭對(duì)各種 像差均進(jìn)行了校準(zhǔn)，此攝像機(jī)成像清晰度較高，讀出噪聲為9e-rmS，暗電流為0. 002e-/p/ sec，可實(shí)現(xiàn)高清晰度的拍照。3、準(zhǔn)確定位。本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上還采用了激光器調(diào)整支架、干涉儀調(diào)整平臺(tái)以 及CCD攝像機(jī)調(diào)整支架；激光器調(diào)整支架能夠?qū)す馄鞲┭?、方位、高低方向進(jìn)行三維調(diào) 整，以保證激光器能夠準(zhǔn)確照射激光擴(kuò)束鏡入口 ；干涉儀調(diào)整平臺(tái)采用00級(jí)花崗石平臺(tái)， 平面度為5微米，并且能夠進(jìn)行俯仰、方位、高低三個(gè)方向調(diào)整，以保證入射光束能夠垂直 照射干涉儀入射表面；CCD攝像機(jī)調(diào)整支架能夠?qū)CD攝像機(jī)俯仰、方位、高低方向進(jìn)行三 維調(diào)整，以保證通過干涉儀的出射光束與CXD攝像機(jī)光軸同軸；三者的有機(jī)結(jié)合，可使得本 實(shí)用新型能夠準(zhǔn)確定位，使用非常方便。

圖1為本實(shí)用新型所提供的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型提供了 一種干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，該干涉儀剪切量的標(biāo) 定裝置包括激光器1以及與激光器1設(shè)置于同一光路上的CXD攝像機(jī)3。為了使用效果更 為突出，該干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置還包括設(shè)置于激光器1和CCD攝像機(jī)3之間的激光擴(kuò) 束鏡2，該激光擴(kuò)束鏡2并與激光器1和CXD攝像機(jī)3處同一光路上。激光器1可以是氦氖激光器、亞離子激光器、半導(dǎo)體激光器，但是由于半導(dǎo)體激光 器在工作中，因?yàn)楣乃a(chǎn)生的溫度會(huì)作用在激光器本身，而半導(dǎo)體自身的散熱性較差，因 此激光器的諧振腔的長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生改變，而諧振腔本身在激光器中最主要的作用就是用來控 制激光器波長(zhǎng)，所以隨著半導(dǎo)體激光器的使用時(shí)間增加，波長(zhǎng)位置會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定的漂移，存 在Inm左右的波長(zhǎng)漂移，因此激光器1最好選用氦氖激光器、亞離子激光器它們的波長(zhǎng)精度 可達(dá)到0. lnm。激光器1設(shè)置于激光器調(diào)整支架4上，該激光器調(diào)整支架4能夠?qū)す馄鞲┭?、方位、高低方向進(jìn)行三維調(diào)整，以保證激光器1能夠準(zhǔn)確照射激光擴(kuò)束鏡入口，該激光器調(diào)整 支架4可以是現(xiàn)有任何一種激光器調(diào)整架，都可用于本實(shí)用新型中。激光擴(kuò)束鏡2有兩個(gè)功能，其一是擴(kuò)展激光束的直徑；其二是減小激光束的發(fā)散 角，提供高質(zhì)量的激光光束，以充滿干涉儀入射面。干涉儀調(diào)整平臺(tái)5 采用00級(jí)花崗石平臺(tái)，平面度為5微米，并且能夠進(jìn)行俯仰、 方位、高低三個(gè)方向調(diào)整，以保證入射光束能夠垂直照射干涉儀入射表面。CXD攝像機(jī)3采用分辨率為1024X1024，像元尺寸0.012mm的CXD芯片，焦距為 IOOmm的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，此鏡頭對(duì)各種像差均進(jìn)行了校準(zhǔn)，此CCD攝像機(jī)3成像清晰度較高，讀出 噪聲為9e-rms，暗電流為0. 002e_/p/sec。CXD攝像機(jī)3設(shè)置于CXD攝像機(jī)調(diào)整支架6上，該CXD攝像機(jī)調(diào)整支架6能夠?qū)?CXD攝像機(jī)3俯仰、方位、高低方向進(jìn)行三維調(diào)整，以保證通過干涉儀的出射光束與C⑶攝像 機(jī)3光軸同軸。按照?qǐng)D1安裝測(cè)試設(shè)備，工作原理為調(diào)整激光器調(diào)整支架4使激光器1對(duì)準(zhǔn)激光 擴(kuò)束鏡2入口，激光器1通過激光擴(kuò)束鏡2后形成準(zhǔn)直光束，再通過干涉儀形成干涉條紋， 條紋通過CXD攝像機(jī)3鏡頭聚焦至CXD芯片上，CXD攝像機(jī)3根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例 的電荷，各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視 頻圖像信號(hào)輸出，采集圖像數(shù)據(jù)準(zhǔn)確計(jì)算橫向剪切干涉儀剪切量，具體操作步驟如下1、為了減小隨機(jī)誤差，采集多幅(100幅)干涉圖數(shù)據(jù)，對(duì)多幅圖像進(jìn)行平均；2、通過中值濾波的方法來消除背景噪聲；3、對(duì)去除噪聲的圖像進(jìn)行高階差分運(yùn)算，快速準(zhǔn)確判定出干涉條紋波峰(或者波 谷)位置；4、根據(jù)波峰(或者波谷)位置計(jì)算干涉條紋數(shù)目η與干涉條紋數(shù)目對(duì)應(yīng)的像元數(shù) N；5、將干涉條紋數(shù)目，干涉條紋占的像元數(shù)，CXD像元尺寸S、激光波長(zhǎng)λ、(XD攝像 機(jī)焦距f'代入下面公式計(jì)算橫向剪切干涉儀剪切量d:
NxS
權(quán)利要求一種干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，其特征在于所述干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置包括激光器以及與激光器設(shè)置于同一光路上的CCD攝像機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，其特征在于所述干涉儀剪切量 的標(biāo)定裝置還包括激光擴(kuò)束鏡；所述激光擴(kuò)束鏡設(shè)置于激光器和CXD攝像機(jī)之間，并與激 光器和CXD攝像機(jī)處同一光路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，其特征在于所述干涉儀剪切量 的標(biāo)定裝置還包括干涉儀調(diào)整平臺(tái)，所述干涉儀調(diào)整平臺(tái)置于激光擴(kuò)束鏡和CCD攝像機(jī)之 間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，其特征在于所述干涉儀調(diào)整平 臺(tái)是00級(jí)花崗石平臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，其特征在于所述00級(jí)花崗石平 臺(tái)的平面度為5微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，其特征在于所述干涉儀剪切量 的標(biāo)定裝置還包括激光器調(diào)整支架；所述激光器設(shè)置于激光器調(diào)整支架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，其特征在于所述干涉儀剪切量 的標(biāo)定裝置還包括CXD攝像機(jī)調(diào)整支架，所述CXD攝像機(jī)設(shè)置于CXD攝像機(jī)調(diào)整支架上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，其特 征在于所述激光器是氦氖激光器、亞離子激光器或半導(dǎo)體激光器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，其特征在于所述激光器是氦氖 激光器或亞離子激光器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，其特征在于所述CCD攝像機(jī)采 用分辨率為1024X 1024，像元尺寸0. 012mm的CCD芯片，焦距為IOOmm的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置，干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置包括激光器以及與激光器設(shè)置于同一光路上的CCD攝像機(jī)。本實(shí)用新型提供了一種高精度、高清晰度以及準(zhǔn)確定位的干涉儀剪切量的標(biāo)定裝置。
文檔編號(hào)G01J3/45GK201716108SQ20102021677
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者張周鋒, 李霞, 趙建科 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所