一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，包括会聚透镜组、滤光组件、转像镜组件和探测器组件，其中：所述会聚透镜组，用于将大视场孔径光束会聚为小角度光束，并发射给转像镜组件；所述转像镜组件，包括一个场镜和一组对称布置在光路上的两个转像镜组，其中所述场镜接收所述会聚透镜组的光束并依次射入两个所述转像镜组，经过两个所述转像镜组的光束射入所述探测器组件；所述滤光组件，置于所述转像镜组之间；所述探测器组件，用于探测光束信号。本实用新型采用的F?P窄带滤光组件，可实现1nm单波长点滤光，提高了整个系统的信噪比。
【专利说明】
一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪
技术领域
[0001]本实用新型属于地震探测设备领域，尤其是一种利用光学成像的方式进行地震预测预报的成像仪，具体的说是一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪。
【背景技术】
[0002]地震预测预报是当今世界最重要的科学难题之一，现代技术和空间技术的发展，证实地震之前的前兆现象是确实存在的，并预言地震预测最终是能够实现的。地震前引发的行进式电离层扰动，将导致气辉强度的变化，通过气辉光电探测技术，就能够诊断出电离层的变化，用于对电离层的变化进行实时监测，从而实现地震的预测预报。
[0003]对于气辉的研究，过去都是以发射火箭，搭载气辉光度计进行探测，这些方法成本高，不够实时快速。近些年来，地基气辉成像探测技术得到快速发展，对于气辉辐射来说，属于单点波长微弱辐射(例如557.7nm和630nm波长气辉)，要求滤光片具有超窄带滤波特性，同时具有较大口径，而传统滤光片实现单波长的超窄带滤波工艺复杂，限定了滤光片尺寸不能太大，同时价格昂贵，目前主要依赖于进口，因此不能满足目前高信噪比、高精度气辉探测需求。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提出了一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，通过在光路中增加的滤光结构，提高了信噪比，满足当前的探测需求。
[0005]本实用新型的目的通过以下技术方案来具体实现:
[0006]—种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，包括会聚透镜组、滤光组件、转像镜组件和探测器组件，其中:
[0007]所述会聚透镜组，用于将大视场孔径光束会聚为小角度光束，并发射给转像镜组件；
[0008]所述转像镜组件，包括一个场镜和一组对称布置在光路上的两个转像镜组，其中所述场镜接收所述会聚透镜组的光束并依次射入两个所述转像镜组，经过两个所述转像镜组的光束射入所述探测器组件；
[0009]所述滤光组件，置于所述转像镜组之间；
[0010]所述探测器组件，用于探测光束信号。
[0011 ]两个所述转像镜组分别为前转像镜组和后转像镜组，所述前转像镜组与所述后转像镜组的透镜呈对称分布，并且所述滤光组件置于所述前转像镜组和所述后转像镜组之间，其中所述前转像镜组包括第一凸透镜、第一凹透镜、第二凸透镜、第三凸透镜，四个透镜沿着主光轴依次布置;所述第一凸透镜与第一凹透镜之间的距离远大于所述第一凹透镜与第三凸透镜之间的距离。
[0012]优选地，所述会聚透镜组为鱼眼镜组。
[0013]优选地，所述鱼眼镜组采用准像方远心设计，即鱼眼镜组的像方主光线与光轴平行，其中负透镜的光焦度优选为0.02-0.06，但不限于此，本领域技术人员可根据使用需求而进行调整。
[0014]优选地，所述滤光组件为F-P窄带干涉滤光片。
[0015]优选地，所述F-P窄带干涉滤光片采用两片平板透镜，平行放置在光路中，并且两个透镜之间保持确定的距离。
[0016]所述F-P窄带干涉滤光片的反射率大于95%。
[0017]优选地，所述探测器组件为科学级CXD相机。
[0018]与现有技术相比，本实用新型具有如下显著优点:
[0019]所述的鱼眼镜头采用准像方远心设计，像面照度均匀性好，在设计中增加了前组负透镜的光焦度，使得系统后工作距离增大，实现了大视场成像;所述的转像镜组包含一个场镜和一组对称的转像镜组，场镜用于鱼眼镜头与后面转像镜组的系统光阑匹配连接，对称的转像镜组为小视场、无畸变系统，将通过鱼眼镜组的大视场大相对孔径光束整形为小角度光束，接近平行光入射到F-P窄带干涉滤光片表面，保证干涉滤光片不发生波长漂移及透光率降低等问题;所述的滤光组件为F-P窄带干涉滤光片，是由两块反射率大于95 %的平板透镜组成，两块平板透镜间的平行度为1/20-1/100波长，透镜之间具有一定的间隔，这个间隔决定了采样干涉的光束之间的光程差，也决定了窄带滤光的峰值透光率波长位置及半带宽度，滤光组件进行谱线选择，可实现波长点557.7nm、630nm，带宽Inm的超窄带滤波;所述的探测器组件为科学级CCD相机，实现探测成像，为后期数据处理提供数据。
[0020]本实用新型的用于地震预测预报的地基气辉成像仪的有益效果在于:本实用新型采用的F-P窄带滤光组件，可实现Inm单波长点滤光，提高了整个系统的信噪比。同时系统采用一体化成像设计方法，从鱼眼镜头到转像镜组及滤波片，系统中所有光学镜片通过光学软件优化设计，综合评价系统像差及加工公差，实现了更小像差、更高气辉成像像质，为地震预测预报提供更准确的分析数据。
【附图说明】
[0021 ]下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0022]图1为本实用新型提供的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪的结构图。
【具体实施方式】
[0023]如图1所示，图1为本实用新型提供的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪的结构图。
[0024]本实用新型的用于地震预测预报的地基气辉成像仪光学系统焦距为4mm，视场角为120°，相对孔径2.8，F-P窄带干涉滤光片直径50mm，两个气辉观测波长点为557.7nm、630nm，带宽均为Inm。具体结构及光路图如图1所示，包括:鱼眼镜组、场镜、转像镜组、F-P窄带滤光片、科学级CCD相机。
[0025]如图1所示，光线经过鱼眼镜头I后通过场镜2，场镜2置于鱼眼镜头I焦面附近，再经过转像镜组4(前转像镜组41和后转像镜组42)，转像镜组中间为平行光路，平行光路中放置F-P窄带干涉滤光片3，进行谱线选择，满足一定波长(557.7nm、630nm)的光线，进入后成像在CCD相机靶面5上。实线和虚线分别表示的是0°和60°入射的光线。
[0026]下面结合本实用新型的技术方案进一步阐述:
[0027]—种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，包括会聚透镜组、滤光组件、转像镜组件和探测器组件，其中:
[0028]所述会聚透镜组，用于将大视场孔径光束会聚为小角度光束，并发射给转像镜组件；
[0029]所述转像镜组件，包括一个场镜和一组对称布置在光路上的两个转像镜组，其中所述场镜接收所述会聚透镜组的光束并依次射入两个所述转像镜组，经过两个所述转像镜组的光束射入所述探测器组件；
[0030]所述滤光组件，置于所述转像镜组之间；
[0031 ]所述探测器组件，用于探测光束信号。
[0032]两个所述转像镜组分别为前转像镜组和后转像镜组，所述前转像镜组与所述后转像镜组的透镜呈对称分布，并且所述滤光组件置于所述前转像镜组和所述后转像镜组之间，优选地，所述前转像镜组包括第一凸透镜、第一凹透镜、第二凸透镜、第三凸透镜，四个透镜沿着主光轴依次布置;所述第一凸透镜与第一凹透镜之间的距离远大于所述第一凹透镜与第三凸透镜之间的距离。作为本领域技术人员对本实用新型技术方案的理解，所述前转像镜组并不限于本实施例所述的四个透镜，在实施的过程中可根据使用的需要而进行调整。
[0033]优选地，所述会聚透镜组为鱼眼镜组。
[0034]优选地，所述鱼眼镜组采用准像方远心设计，即鱼眼镜组的像方主光线与光轴平行，其中负透镜的光焦度优选为0.02-0.06但不限于此，本领域技术人员可根据使用需求而进行调整。
[0035]优选地，所述滤光组件为F-P窄带干涉滤光片。
[0036]优选地，所述F-P窄带干涉滤光片采用两片平板透镜，平行放置在光路中，并且两个透镜之间保持确定的距离。
[0037]所述F-P窄带干涉滤光片的反射率大于95%。
[0038]优选地，所述探测器组件为科学级CXD相机。
[0039]在本实用新型中，通过调节F-P窄带干涉滤光片3两块平行平板的间隔，可以改变窄带滤光的峰值透光率波长位置及半带宽度，即:可以通过调整间隔控制观测波长点及观测波长点带宽，因此，本实用新型也可以观测其他波长点气辉目标。
【主权项】
1.一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，包括会聚透镜组、滤光组件、转像镜组件和探测器组件，其特征在于，其中: 所述会聚透镜组，用于将大视场孔径光束会聚为小角度光束，并发射给转像镜组件； 所述转像镜组件，包括一个场镜和一组对称布置在光路上的两个转像镜组，其中所述场镜接收所述会聚透镜组的光束并依次射入两个所述转像镜组，经过两个所述转像镜组的光束射入所述探测器组件； 所述滤光组件，置于所述转像镜组之间； 所述探测器组件，用于探测光束信号。2.如权利要求1所述的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，其特征在于，所述会聚透镜组为鱼眼镜组。3.如权利要求2所述的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，其特征在于，所述鱼眼镜组采用准像方远心设计，即鱼眼镜组的像方主光线与光轴平行。4.如权利要求1所述的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，其特征在于，所述滤光组件为F-P窄带干涉滤光片。5.如权利要求4所述的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，其特征在于，所述F-P窄带干涉滤光片采用两片平板透镜，平行放置在光路中，并且两个平板透镜之间保持确定的距离。6.如权利要求5所述的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，其特征在于，两个平板透镜之间的平行度为1/20-1/100波长。7.如权利要求5所述的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，其特征在于，所述F-P窄带干涉滤光片的反射率大于95%。8.如权利要求1所述的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，其特征在于，所述探测器组件为科学级CXD相机。9.如权利要求1所述的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，其特征在于，两个所述转像镜组分别为前转像镜组和后转像镜组，所述前转像镜组与所述后转像镜组的透镜呈对称分布，并且所述滤光组件置于所述前转像镜组和所述后转像镜组之间。10.如权利要求9所述的一种用于地震预测预报的地基气辉成像仪，其特征在于，其中所述前转像镜组包括第一凸透镜、第一凹透镜、第二凸透镜、第三凸透镜，四个透镜沿着主光轴依次布置，所述第一凸透镜与第一凹透镜之间的距离远大于所述第一凹透镜与第三凸透镜之间的距离。
【文档编号】G01J3/45GK205593652SQ201620096288
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】田维坚, 董会, 孔倩倩, 温亚楠, 肖相国, 张宏建, 朱建鑫, 孙国光, 张清芬
【申请人】青岛市光电工程技术研究院