专利名称：可视化测量的两分光系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种分光系统，特别是涉及一种用半透半反分束镜、全反棱镜及滤光片组成的分光系统。
背景技术：
比色测温技术具有操作简单、响应快的特点，其可以方便测量电站煤粉锅炉、内燃机等火焰温度，从而对上述燃烧进行实时监控。采用比色测温技术制作的各种比色测温仪更是广泛用于辐射测温。可视化比色测温的基本原理是通过分光光路系统，将被测目标所发出的光束分成两个或两个以上中心波长不同的光束，每个光束具有一定带宽并形成一幅自己的灰度图像，通过比较不同图像的亮度值可以得到待测温度。因此运用上述方法的比色测温实现的关键在于利用分光系统把待测目标投射光束成功分离。
现有的火焰可视化测量系统有下述三种1、利用单个彩色CCD固有的红绿蓝三色特性，通过后期处理分光；2、采用两个CCD相机，同时采集不同波长的辐射热图像；3、采用单个CCD，利用相机前带滤光片的轮转盘交替采集不同波长下的辐射热图像。
这些方法存在的问题在于不能根据测量范围需要选择测量火焰的波长和带宽(如方法1)，设备结构复杂化(如方法2、3)，不同CCD的特性的影响增加(如方法2)，不能保证所采集到图像的大小完全一致(如方法2)及采集的不同步性(如方法3)。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种把一束光束分成波长不同、光程相等的两束光束的棱镜分光系统，并且所得到的波长单色光谱线宽度小、光利用率高。
本实用新型解决技术问题的方案为提供一种可视化测量的两分光系统，包括半透半反分束镜、棱镜及滤光片，其在主光路上设一非偏振半透半反分束镜，其右方紧密连接一全反棱镜，两镜处于同一水平面，分束镜侧边与全反棱镜直角边相连，全反棱镜的反射边向上；全反棱镜的正上方，设有第二全反棱镜，分束镜正下方，设有第三全反棱镜，第二全反棱镜和第三全反棱镜的反射边向右方，两镜反射出的光路相互平行，两光路上各设有一滤光片。
所述的两分光系统，其所述两滤光片，其右方的光路上，各设有一菱形全反棱镜，两菱形全反棱镜的反射边向右方。
所述的两分光系统，其所述第二全反棱镜和第三全反棱镜反射出的光路相互平行，两光路上各设有一菱形全反棱镜，两菱形全反棱镜的反射边向右方，两镜反射出的光路上各设有一滤光片。
所述的两分光系统，其所述全反棱镜可由全反射镜代替。
本实用新型的分光系统可以应用于比色测温技术中，和工业窥镜或光纤等导光设备及CCD相机结合使用，实现对电站煤粉锅炉及内燃机等火焰温度的可视化测量，以及可应用于需要各种比色温度仪来实现对高温辐射的非接触测温中，如火焰及固体表面等的高温辐射过程，并且可以得到部分或全部的几何参数(火焰位置、尺寸、张角、重心、着火点)、亮度参数以及从火焰的特征进一步判断燃料特性的变化等。
本实用新型的特点在于温度测量范围取决于滤光片的波长、带宽和CCD的光谱相应范围等因素，可以根据测量需要选取测量火焰的波长及带宽，可实现比色测温所需的不同波长下大小相同的目标图像及其完全同步采集。
本实用新型同时适用于需要采集完全同步的同一对象的图像过程，并以此为基础进行进一步研究工作的场合。
图1为本实用新型的原理示意图；
图2为半透半反分束镜及各个棱镜剖面图。
具体实施方式
一种棱镜分光系统，其特征在于包括——非偏振分光半透半反分束镜，其可以把一束入射光束分成光强相等并相互垂直的两束光；——全反射棱镜，数块全反射的直角棱镜在光路中按照要求排列，通过全反射棱镜位置的调节可以实现两束光光程相等；——滤光片，滤光片置于光路中可以获得所需波长及带宽的光束。
本实用新型的分光过程为目标发出的光束经过半透半反分束镜后被分为两束光束，由半透半反分束镜性质决定被分成的两束光束光强相等；两光路中分别设置有不同的滤光片，光束经过滤光片后变为相应波长的单色光；两束光束分别经过不同光路中全反射棱镜组来调节滤光片及不同光路的影响，保证它们具有相等的光程。
现结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式
。
在图1中，在主光路上设一非偏振半透半反分束镜1，其右方紧密连接一全反棱镜3，两镜处于同一水平面，分束镜1侧边与全反棱镜3直角边相连，全反棱镜3的反射边向上。全反棱镜3的正上方，设有全反棱镜2。分束镜1正下方，设有全反棱镜4。全反棱镜2和全反棱镜4的反射边向右方，两镜反射出的光路相互平行，两光路上各设有一滤光片5、6。滤光片5、6右方的光路上，各设有一菱形全反棱镜7、8，菱形全反棱镜7、8的反射边向右方。
目标入射光束由左方射入，经过非偏振半透半反分束镜1被分为光强相等的两束光。其中一束光束方向沿原入射方向出射，射入全反棱镜3，经过全反棱镜3、2及7构成一光路，在全反棱镜2与7之间放置有滤光片5，则此路光束经过滤光片5后变为相应波长的单色光；另一束光束方向垂直于原入射光束出射，射入全反棱镜4，经过全反棱镜4、8构成另一光路，在全反棱镜4与8之间放置有滤光片6，因此此路光束经过滤光片6后变为相应波长的单色光。例如目标入射光束为可见光束，滤光片5的中心波长为600nm，带宽为20nm；滤光片6的中心波长为700nm，带宽为20nm时，则此可见光束经过本棱镜分光系统后，将得到两束波长范围分别为600±10nm、700±10nm的光束。
在图1中，通过调节全反棱镜2、3、4、7及8的位置可以实现两个光路光程的调节以保证两光路具有相等的光程。
在图1中，滤光片5及6可以放置于同一光路中，菱形全反棱镜7、8右方的光路上，如虚线所示位置。
在图2中，给出了各种半透半反分束镜1及棱镜2、3、4、7及8的剖面图。
本实用新型上述实施例仅用来说明本实用新型的技术方案，其不应限定本实用新型的保护范围，若对上述实施例中技术方案作出的等效变换，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种可视化测量的两分光系统，包括半透半反分束镜、棱镜及滤光片，其特征在于在主光路上设一非偏振半透半反分束镜，其右方紧密连接一全反棱镜，两镜处于同一水平面，分束镜侧边与全反棱镜直角边相连，全反棱镜的反射边向上；全反棱镜的正上方，设有第二全反棱镜，分束镜正下方，设有第三全反棱镜，第二全反棱镜和第三全反棱镜的反射边向右方，两镜反射出的光路相互平行，两光路上各设有一滤光片。
2.如权利要求1所述的两分光系统，其特征在于所述两滤光片，其右方的光路上，各设有一菱形全反棱镜，两菱形全反棱镜的反射边向右方。
3.如权利要求1所述的两分光系统，其特征在于所述第二全反棱镜和第三全反棱镜反射出的光路相互平行，两光路上各设有一菱形全反棱镜，两菱形全反棱镜的反射边向右方，两镜反射出的光路上各设有一滤光片。
4.如权利要求1所述的两分光系统，其特征在于所述全反棱镜可由全反射镜代替。
专利摘要本实用新型可视化测量的两分光系统，其包括非偏振的半透半反分束镜、全反射棱镜及滤光片。该棱镜分光系统能够把一束光束分成波长不同、光程相等的两束光束，并且所得到的波长单色光谱线宽度小、光利用率高。该分光系统可以应用于比色测温技术中，和工业窥镜或光纤等导光设备及CCD相机结合使用，实现对电站煤粉锅炉及内燃机等火焰温度的可视化测量，以及可应用于需要各种比色温度仪来实现对高温辐射的非接触测温中，如火焰及固体表面等的高温辐射过程，并且可以得到部分或全部的几何参数、亮度参数以及从火焰的特征进一步判断燃料特性的变化等。本装置可用于采集完全同步的同一对象的图像过程，并以此为基础进行进一步研究等工作。
文档编号G02B27/10GK2849755SQ20052002313
公开日2006年12月20日 申请日期2005年7月28日 优先权日2005年7月28日
发明者刘石, 李志宏, 穆怀萍, 刘靖, 姜凡 申请人:中国科学院工程热物理研究所