专利名称：用于双传感器火焰探测器的光束分裂器件和方法
技术领域：
本发明总的来说涉及光束分裂领域，尤其涉及一种通过使用薄金箔来分裂光束的新的、有用的器件和方法。
在光学领域，通常使用一种用玻璃或石英制成的分束器，来分裂或者分离光束。通常，已知的玻璃或石英分束器与光束的路经成某一角度。然后，分束器的表面涂覆有易损坏的涂层。涂层的光学特性是只允许一部分光通过分束器，而另一部分光则从顶面上反射掉。
在这些已知器件中，光束的分裂通过控制分束器顶面上的涂层来控制。这样，通过改变涂层可以获得50/50或70/30的反射/透射比。
然而，已知的分束器对波长在紫外光区域的光束分裂比例与波长在红外区域内的光束分裂比例相同。例如，当一种已知的分束器用于检测锅炉中火焰的探测器时，由于火焰探测器必须探测较宽的光波长范围，这种由于火焰的光波长的不同而产生光束分裂的不同会产生一定的问题。
由于这些已知的分束器是用石英或玻璃制成的，所以分束器的生产、制造和销售费用昂贵。尤其是，涂敷涂层和抛光表面以制作有效界面都非常费时。另外，用于这些已知分束器的涂层也非常昂贵，并且易于损坏。
另外，已知分束器的另一个问题是，一部分光被材料吸收，从而减小了从分束器透射出来的光的总量。
用于这些已知分束器的涂层也非常昂贵。
本发明涉及用于分裂光束的器件和方法，这种分束器含有一金箔，金箔有一顶面，箔上至少有一个孔穿过。金箔的顶面上经高反射率抛光，用来反射光束。
本发明提供一种价格比已知分束器便宜的分束器。
本发明包含一薄金箔，薄金箔的厚度小于0.003英寸，金箔上面有许多成一定图形排列的透过金箔的小孔。金箔的顶面由电抛光而成一高反射率抛光面。本发明提供一种有效分束器，这种分束器允许光束穿过金箔上的小孔，而令其余光束从金箔顶面上的高反射率抛光面反射掉。
后文所附的权利要求指出了本发明这些特征的新颖性，同时也构成本发明公开内容的一部分。为了对本发明及其使用的操作优点和具体目的有一更好的理解，现在结合附图对本发明的最佳实施例作一描述。
图1是一采用已知分束器的系统示意图。
图2是本发明所述分束器的一种实施例。
图3是图2所示分束器的截面图。
图4是图3所示分束器的第二种实施例。
图5是图3所示分束器的第三种实施例。
图6是图3所示分束器的第四种实施例。
图1描述的是一种采用已知分束器11的已知系统，这种分束器通常由石英或玻璃构成。本系统中，光束3穿过聚光透镜40，投射到聚焦透镜44上。
来自聚集透镜44的光投射到分束器11，对光束进行分裂。透过分束器11的光束投射到一可见光滤光器46。从分束器11反射的光束被反射到一镜面15上。如图1所示，分束器的安装角度通常与光路成一45°角。
可见光滤光器46对来自分束器11并传送到第一传感器50的透射光进行滤光。由分束器11反射到镜面15和光束接着又从镜面15反射到第二传感器52。图1所示的系统可以是用来探测锅炉中火焰的探测器。在这种情况下，第一传感器50将是一个紫外光传感器，而第二传感器将是一个闪烁传感器(flicker sensor)。
按照本发明，图2描述的是一个由厚度为0.003英寸(0.0762mm)或更薄的薄金箔或薄金属构成的分束器。分束器10是由任何一种合适的防腐材料(如奥氏体不锈钢或埃尔基洛伊耐蚀游丝合金)制成。
与已知器件类似，分束器10可以与光路1成45°角安装。分束器10具有多个过刻蚀的孔30，这些孔30通过分束器10蚀刻而成。这些过刻蚀孔30是通过从分束器10的后面22朝向分束器10的前面12蚀刻而成。分束器10中蚀刻的过刻蚀孔30具有过刻蚀角33。视制成分束器的材料而定，过刻蚀孔也可以是电蚀刻而成。电蚀刻是蚀刻的一种形式，“蚀刻”一词在本文中指的是蚀刻，或者是电蚀刻。
分束器10的前面12是一个经电抛光加工而成的高反射率抛光面20。
当分束器10被置于光路1中时，透射光2经蚀刻过刻蚀孔30穿过分束器10。分束器10的顶面12上的电抛光加工面20使来自分束器10的反射光偏转。因为孔30是从分束器10的后面22蚀刻而成，所以形成的过刻蚀孔30的过刻蚀角33大体上能够防止透射光穿过过刻蚀孔而引起的散射。
图6示出的是具有多个呈矩形、并在分束器10中排列成一种图形的分束器。过刻蚀孔30最好呈36个孔的图形排列。
图5描绘的是用于透射光的、呈正方形的孔30。按照本发明，这些过刻蚀孔最好或者呈矩形，或者呈正方形。然而，孔30可以如图3所示呈圆形，或如图4所示呈椭圆形，或者呈其他适宜的形状。
本发明提供的一种比通常用石英制成的已知分束器便宜的分束器10。已知分束器11的成本高出本发明的分束器10的成本15至20倍是相当常见的。
本发明使透射光的损耗为零，而不像已知分束器那样会吸收某些波长的光。本发明对光的零损耗是由于次级反射面(secondary reflective surface)而形成的。本发明中同样不会有透射光引起的光束抵消。
本发明同样不敏感于机械振动或热振动，这不同于已知器件中所使用的易损坏反射涂层。另外，本发明避免使用已知器件中通常要使用的易损坏且成本昂贵的涂层。
本发明的分束器最好由金箔或金属制成，然而也可以用能够支托电抛光加工面的塑料或其他适宜材料制成。
在对本发明的一种具有实施例作了详细描述，从而描述了本发明原理的实施以后，读者能够理解，在不偏离这些原理的情况下，本发明也可以用其他方式实施。
权利要求
1.一种用来透射并偏转光的分束器，其特征在于，它包含一具有一顶面、且顶面上至少有一个通孔的金箔；以及一在金箔的顶面上的高反射率加工面。
2.如权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述高反射加工面含有一电抛光加工面。
3.如权利要求2所述的分束器，其特征在于，所述金箔由一奥氏体不锈钢构成。
4.如权利要求2所述的分束器，其特征在于，所述金箔由一埃尔基洛伊耐蚀游丝合金构成。
5.如权利要求2所述的分束器，其特征在于，所述金箔的厚度小于0.003英寸。
6.如权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述分束器包括多个通过金箔的孔，而这些孔以一种图形排列。
7.如权利要求6所述的分束器，其特征在于，所述孔均匀地分布于金箔上。
8.如权利要求6所述的分束器，其特征在于，所述孔通过金箔后面的蚀刻过刻蚀、并在顶面处穿过金箔而形成。
9.如权利要求8所述的分束器，其特征在于，所述孔从金箔的后面至顶面形成一角度。
10.如权利要求6所述的分束器，其特征在于，所述孔呈矩形。
11.如权利要求6所述的分束器，其特征在于，所述孔呈正方形。
12.如权利要求6所述的分束器，其特征在于，所述孔呈圆形。
13.如权利要求6所述的分束器，其特征在于，所述孔呈椭圆形。
14.如权利要求6所述的分束器，其特征在于，所述图形由36个孔构成。
15.一种制作分束器的方法，其特征在于，所述方法包含下述步骤提供一金箔;通过所述金箔蚀刻至少一个孔;以及在金箔的顶面提供一高射率加工面。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述加工面由电抛光面构成。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述多个孔通过蚀刻金箔呈一图形。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述孔通过在金箔后面上蚀刻过刻蚀而形成。
全文摘要
一种用来透射与偏转光的分束器包含具有一顶面并且在顶面上至少有一个孔的金箔。金箔顶面上有一高反射率加工面。光通过金箔上的孔透射出去，而其他部分的光从顶面上的反射面反射出去。
文档编号G02B27/10GK1102259SQ94108210
公开日1995年5月3日 申请日期1994年7月22日 优先权日1993年7月22日
发明者乔治·R·霍尔二世, 塔里尔·W·韦塔尔 申请人:国际自动化控制信贷股份有限公司