CN105784112A - 一种基于旋转滤光片原理的单色器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于旋转滤光片原理的单色器，包括入射光束准直系统、旋转滤光片、会聚成像系统和偏振器，偏振器设置在入射光束准直系统和会聚成像系统之间，会聚成像系统的出射光束上放置成像面，入射光束准直系统是由主反射镜和次反射镜组成的反射透镜组，透镜组设置在旋转滤光片的工作通道入口上；旋转滤光片由镀有窄带膜的镜片组成，旋转滤光片安装在精确旋转的镜框内；偏振器由镀有偏振膜的棱镜组成，将出射光束分为两束不同偏振方向的出射光束。本发明单色器具有较高光谱分辨率、较高的光通量以及光谱测量范围较大的优点，综合性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及光学仪器领域，具体是一种基于旋转滤光片原理的单色器。
背景技术
单色器是光学仪器中常用到的一种分光器件，具有分光功能，将一段连续的光谱分割成多个独立的通道，实现光谱扫描。
目前，单色器的分光方法主要有棱镜分光、光栅分光、傅里叶变换分光三种。
棱镜分光是利用棱镜材料本身对不同颜色的光具有不同的折射能力这一原理来实现的。棱镜分光系统不产生光谱叠级现象，但测量范围受棱镜材料的透过率和色散率的影响，通常用于可见光，而且分辨率较低。棱镜单独使用时分光性能较低，通常与其它分光元件组合使用，适合做精细分光中的预分光。
光栅分光是利用衍射原理来进行分光的，即不同频率的光以相同的入射角射到光栅时，各频率的光产生的同级衍射主极大的位置不同。光栅分光系统具有较宽的光谱测量范围和较高的光谱分辨率。但由于受到狭缝大小的限制，该方法难以获得较高的光通量。
傅里叶变换分光是利用不同频率的光波经双光束干涉过程调制后所得的干涉数据与光谱之间具有傅里叶变换关系的原理来分光。傅里叶变换分光具有较高的光谱分辨率和较高的光通量，但受限于光程变化间隔难以太小，该方法主要用于红外波段。
目前各种分光系统难以同时兼顾光谱分辨率、光通量、光谱测量范围等特性。开发一种具有较高的综合性能的单色器显得尤为迫切。
发明内容
为了解决目前单色器中存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有较高光谱分辨率、较高的光通量以及光谱测量范围较大的基于旋转滤光片原理的单色器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于旋转滤光片原理的单色器，包括入射光束准直系统、旋转滤光片、会聚成像系统和偏振器，所述偏振器设置在入射光束准直系统和会聚成像系统之间，所述的会聚成像系统的出射光束上放置成像面，所述的入射光束准直系统是由主反射镜和次反射镜组成的反射透镜组，透镜组设置在旋转滤光片的工作通道入口上；
所述的旋转滤光片由镀有窄带膜的镜片组成，旋转滤光片安装在精确旋转的镜框内；
所述的入射光束准直系统的入射光束口径和出射光束口径与旋转滤光片旋转后的口径相同；
所述的偏振器由镀有偏振膜的棱镜组成，将出射光束分为两束不同偏振方向的出射光束。
作为本发明进一步的方案：所述的入射光束准直系统为精准的平行光生成系统。
作为本发明进一步的方案：所述入射光束准直系统、旋转滤光片和偏振器表面均涂有反射光学膜层。
作为本发明再进一步的方案：所述的主反射镜和次反射镜为凹面二次旋转抛物面镜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明单色器具有较高光谱分辨率、较高的光通量以及光谱测量范围较大的优点，综合性能优异。
附图说明
图1为本发明的连接示意图。
图2为本发明中结构组成示意图。
图中：1-主反射镜；2-次反射镜；3-旋转滤光片；4-会聚成像系统；5-成像面；6-偏振器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2，本发明实施例中，一种基于旋转滤光片原理的单色器，包括入射光束准直系统、旋转滤光片3、会聚成像系统4和偏振器6，偏振器6设置在入射光束准直系统和会聚成像系统4之间，会聚成像系统4的出射光束上放置成像面5。
入射光束准直系统为精准的平行光生成系统，入射光束准直系统是由主反射镜1和次反射镜2组成的反射透镜组，透镜组设置在旋转滤光片3的工作通道入口上，入射准直系统将目标发出的单色器入射光束转换成匹配单色器口径的极为严格的平行光束，旋转滤光3接收平行光束并且进行光谱扫描后，投射到偏振器6，将出射光束分为两束不同偏振方向的两束光束。
主反射镜1接收来自被测物体发出的光线，并对光线进行反射和会聚，会聚光线的传播方向向主反射镜1的焦点；主反射镜1将目标发出的光进行反射并会聚，会聚光束入射到次反射镜2表面，再被次反射镜2反射出去，形成小口径平行光出射；主反射镜1中间设置有一开口，开口尺寸大于从次反射镜2出射的平行光尺寸，不阻挡平行光出射。
主反射镜1为凹面二次旋转抛物面镜，主反射镜1表面涂有反射光学膜层，将入射的光反射出去。次反射镜2接收主反射镜1反射会聚的光线，并对光线反射，形成平行光从主反射镜1的中间开口出射，形成比入射光束口径小的平行光。
次反射镜2位于主反射镜1和主反射镜1的焦点之间，并且主反射镜1的焦点与次反射镜2的焦点位置重合。次反射镜2为凸面二次旋转抛物面镜，次反射镜2表面涂有反射光学膜层，将入射的光反射出去；次反射镜2出射的平行光进入旋转滤光片3，经过旋转滤光片3的滤光作用，形成单色出射光。
旋转滤光片3由镀有窄带膜的镜片组成，旋转滤光片3安装在精确旋转的镜框内。
偏振器6由镀有偏振膜的棱镜组成，将出射光束分为两束不同偏振方向的出射光束。
出射的含有单色光谱信息的光束由会聚成像系统4进行会聚，并将目标成像在成像面5上。会聚成像系统4由若干透镜组成，对已经过滤光的单色出射光进行会聚成像，成像面5位于该组透镜的后焦面上。
后焦面上设置光电接收器，用来接收焦面上的光能量，并将光信号转换成电信号，对电信号进行处理转换，得到物体的一维光谱信息和二维空间信息，并输出给显示器进行显示。
实际应用中，可根据被测目标的需要灵活更换其中旋转滤光片的数量和测量光谱范围。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (4)
1.一种基于旋转滤光片原理的单色器，包括入射光束准直系统、旋转滤光片、会聚成像系统和偏振器，所述偏振器设置在入射光束准直系统和会聚成像系统之间，所述的会聚成像系统的出射光束上放置成像面，其特征在于，所述的入射光束准直系统由主反射镜和次反射镜组成的反射透镜组，透镜组设置在旋转滤光片的工作通道入口上；
所述的旋转滤光片由镀有窄带膜的镜片组成，旋转滤光片安装在精确旋转的镜框内；
所述的入射光束准直系统的入射光束口径和出射光束口径与旋转滤光片旋转后的口径相同；
所述的偏振器由镀有偏振膜的棱镜组成，将出射光束分为两束不同偏振方向的出射光束。
2.根据权利要求1所述的基于旋转滤光片原理的单色器，其特征在于，所述的入射光束准直系统为精准的平行光生成系统。
3.根据权利要求1所述的基于旋转滤光片原理的单色器，其特征在于，所述入射光束准直系统、旋转滤光片和偏振器表面均涂有反射光学膜层。
4.根据权利要求1所述的基于旋转滤光片原理的单色器，其特征在于，所述的主反射镜和次反射镜为凹面二次旋转抛物面镜。
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