CN107179131A - 一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计 - Google Patents

一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,包括:入射镜头、斩光器、光阑、两组离轴抛物面聚焦镜组、渐变滤光片和探测器;入射辐射通过入射镜头接收会聚到所述光阑处进行视场控制,通过一组离轴抛物面聚焦镜组会聚到渐变滤光片上进行分光,随后通过另一组离轴抛物面聚焦镜组会聚到探测器转化为电信号。将目标宽波段红外辐射在光阑、渐变滤光片、红外探测器三处进行聚焦,确保视场控制效果,保证渐变滤光片分光的分辨率,保证探测器探测能量强度;所有离轴抛物面聚焦镜组中的离轴抛物面反射镜均镀高反射膜,提高其在整个工作红外波段的透过率,大大提高了目标宽波段红外辐射的传输效率,从而在整体上提高仪器测试灵敏度与准确度。

Description

一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计
技术领域
本发明属于红外光谱辐射计的技术领域,特别是涉及一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计。
背景技术
红外光谱辐射计是用于测量军舰、飞机、坦克、红外干扰弹等目标的光谱辐射特性及烟幕弹的红外光谱透射比的仪器。红外光谱辐射计既可以在自动回转台上跟踪活动目标并进行测量,又可以放在三脚架上对固定目标进行测量。能实时显示目标的光谱辐射强度曲线和光谱辐射强度值。
基于渐变滤光片分光方式的红外光谱辐射计具有结构简单、环境适应性好、测试速度快等优点,被广泛应用。传统的基于渐变滤光片分光的红外光谱辐射计包括入射镜头、斩光器、光阑、渐变滤光片、聚焦镜组、探测器等,如图1所示的一种传统的基于渐变滤光片分光的红外光谱辐射计结构示意图,包括第一非球面反射镜1和第二非球面反射镜2组成的入射镜头、斩光器3、光阑4、渐变滤光片5、由第一反射镜6和第二反射镜7组成的聚焦镜组、以及红外探测器8。但是,传统的基于渐变滤光片分光的红外光谱辐射计的这种结构具有几个缺点:
(1)在渐变滤光片与探测器处两次聚焦。由于渐变滤光片与光阑本身有一定厚度,加上其夹具与电机固定装置,光阑与渐变滤光片之间难免存在一定前后距离,难以保证光阑处于焦点位置,但实际应用中,光阑对视场的控制要求其尽量处于焦点处,因此,传统的基于渐变滤光片分光的红外光谱辐射计的这种结构无法实现仪器良好的视场控制。
(2)采用共轴反射镜进行聚焦。由于共轴反射镜中间有通孔,造成大量入射光损失,在灵敏度要求高的情况下难以达到要求。
现有的大多数红外光谱辐射计均存在上述两种问题。例如,论文“红外光谱辐射计的研制”(红外与激光工程,第28卷第2期,第14~17页,1999年4月)与论文“双通道红外光谱辐射计的研制及标定”(光学技术,第32卷第5期,第773~778页,2006年9月)均采用两次聚焦方式,通过共轴反射镜组聚焦。
综上所述,现有技术中对于红外光谱辐射计采用两次聚焦方式无法获得较好的视场控制效果的问题,以及采用共轴反射镜造成大量入射光损失的问题,尚缺乏有效的解决方案。
发明内容
本发明为了克服的现有技术中对于红外光谱辐射计采用两次聚焦方式无法获得较好的视场控制效果的问题,以及采用共轴反射镜造成大量入射光损失的问题,提供一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计。有效确保了光阑的视场控制效果,并且实现了大幅度降低入射光的能量损失,提高了仪器测试灵敏度。
为了实现上述目的,本发明采用如下一种技术方案:
一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,包括:入射镜头、斩光器、光阑、两组离轴抛物面聚焦镜组、渐变滤光片和探测器;入射辐射通过入射镜头接收会聚到所述光阑处进行视场控制,通过一组离轴抛物面聚焦镜组会聚到渐变滤光片上进行分光,随后通过另一组离轴抛物面聚焦镜组会聚到探测器转化为电信号。
进一步的,所述入射镜头包括非球面反射主镜和非球面反射次镜,入射辐射通过所述非球面反射主镜折射至所述非球面反射次镜,通过所述非球面反射次镜会聚到所述光阑处进行视场控制。
进一步的,两组离轴抛物面聚焦镜组包括第一离轴抛物面聚焦镜组和第二离轴抛物面聚焦镜组;
所述第一离轴抛物面聚焦镜组设置于所述光阑与所述渐变滤光片之间,用于将会聚到所述光阑的出射光再次会聚到渐变滤光片上进行分光;
所述第二离轴抛物面聚焦镜组设置于所述渐变滤光片与所述探测器之间,用于将会聚到所述渐变滤光片的出射光再次会聚到探测器上转化为电信号。
进一步的,所述第一离轴抛物面反射镜组包括第一离轴抛物面反射镜和第二离轴抛物面反射镜,所述第一离轴抛物面反射镜和第二离轴抛物面反射镜呈中心对称设置;
所述光阑的出射光经过所述第一离轴抛物面反射镜后变为平行的光束;
所述第二离轴抛物面反射镜将平行的光束会聚到渐变滤光片上进行分光。
进一步的,所述第二离轴抛物面反射镜组包括第三离轴抛物面反射镜和第四离轴抛物面反射镜,所述第三离轴抛物面反射镜和第四离轴抛物面反射镜呈中心对称设置;
所述渐变滤光片的出射光经过所述第三离轴抛物面反射镜后变为平行的光束;
所述第四离轴抛物面反射镜将平行的光束会聚到探测器上转化为电信号。
进一步的,所述第一离轴抛物面反射镜镀高反射膜,提高其在整个工作红外波段的透过率。
进一步的,所述第二离轴抛物面反射镜镀高反射膜,提高其在整个工作红外波段的透过率。
进一步的,所述第三离轴抛物面反射镜镀高反射膜,提高其在整个工作红外波段的透过率。
进一步的,所述第四离轴抛物面反射镜镀高反射膜,提高其在整个工作红外波段的透过率。
进一步的,所述探测器采用红外探测器。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
(1)本发明的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,通过两组离轴抛物面聚焦镜组的巧妙设计,将目标宽波段红外辐射在光阑、渐变滤光片、探测器三处进行聚焦,确保视场控制效果,保证渐变滤光片分光的分辨率,保证探测器探测能量强度;
(2)本发明的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,渐变滤光片与探测器处聚焦均采用离轴抛物面聚焦镜组方式,所有离轴抛物面聚焦镜组中的离轴抛物面反射镜均镀高反射膜,提高其在整个工作红外波段的透过率,大大降低了入射光能量损失,大大提高了目标宽波段红外辐射的传输效率,从而在整体上提高仪器测试灵敏度与准确度。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为一种传统的基于渐变滤光片分光的红外光谱辐射计结构示意图;
图2为本发明一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计结构示意图;
其中,1-第一非球面反射镜,2-第二非球面反射镜,3-斩光器,4-光阑,5-渐变滤光片,6-第一反射镜,7-第二反射镜,8-红外探测器,9-非球面反射主镜,10-非球面反射次镜,11-斩光片,12-光阑,13-第一离轴抛物面反射镜,14-第二离轴抛物面反射镜,15-渐变滤光片,16-第三离轴抛物面反射镜,17-第四离轴抛物面反射镜,18-红外探测器。
具体实施方式:
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
正如背景技术所介绍的,现有技术中对于红外光谱辐射计存在采用两次聚焦方式无法获得较好的视场控制效果的问题,以及存在采用共轴反射镜造成大量入射光损失的问题,提供一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计。有效确保了光阑的视场控制效果,并且实现了大幅度降低入射光的能量损失,提高了仪器测试灵敏度。
本申请的一种典型的实施方式中,采用如下技术方案:
一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,包括:入射镜头、斩光器、光阑、两组离轴抛物面聚焦镜组、渐变滤光片和探测器;入射辐射通过入射镜头接收会聚到所述光阑处进行视场控制,通过一组离轴抛物面聚焦镜组会聚到渐变滤光片上进行分光,随后通过另一组离轴抛物面聚焦镜组会聚到探测器转化为电信号。
实施例2:
正如背景技术所介绍的,现有技术中对于红外光谱辐射计存在采用两次聚焦方式无法获得较好的视场控制效果的问题,以及存在采用共轴反射镜造成大量入射光损失的问题,提供一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计。有效确保了光阑的视场控制效果,并且实现了大幅度降低入射光的能量损失,提高了仪器测试灵敏度。
本申请的一种典型的实施方式中,如实施例1所述的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,如图2所示,
在本实施例中,所述探测器采用红外探测器18。
包括:依次放置的非球面反射主镜9、非球面反射次镜10、斩光片11、光阑12、由第一离轴抛物面反射镜13与第二离轴抛物面反射镜14组成的第一离轴抛物面聚焦镜组、渐变滤光片15,由第三离轴抛物面反射镜16和第四离轴抛物面反射镜17组成的第二离轴抛物面聚焦镜组、红外探测器18。
目标宽波段红外辐射的入射辐射通过所述非球面反射主镜9折射至所述非球面反射次镜10,通过所述非球面反射次镜10经过斩光片11会聚到所述光阑12处进行视场控制。
所述第一离轴抛物面聚焦镜组用于将会聚到所述光阑的出射光再次会聚到渐变滤光片上进行分光;
所述第二离轴抛物面聚焦镜组设置于所述渐变滤光片与所述探测器之间,用于将会聚到所述渐变滤光片的出射光再次会聚到探测器上转化为电信号。
所述第一离轴抛物面反射镜组包括第一离轴抛物面反射镜13和第二抛物面反射镜14,所述第一离轴抛物面反射镜13和第二离轴抛物面反射镜14呈中心对称设置;
所述光阑12的出射光经过所述第一离轴抛物面反射镜13后变为平行的光束;
所述第二离轴抛物面反射镜14将平行的光束会聚到渐变滤光片15上进行分光。
所述第二离轴抛物面反射镜组包括第三离轴抛物面反射镜16和第四离轴抛物面反射镜17,所述第三离轴抛物面反射镜16和第四离轴抛物面反射镜17呈中心对称设置;
所述渐变滤光片15的出射光经过所述第三离轴抛物面反射镜16后变为平行的光束;
所述第四离轴抛物面反射镜17将平行的光束会聚到红外探测器18上转化为电信号。
所述第一离轴抛物面反射镜13镀高反射膜,在本实施例中,第一离轴抛物面反射镜13镀金或镀银,提高其在整个工作红外波段的透过率。
所述第二离轴抛物面反射镜14镀高反射膜,提高其在整个工作红外波段的透过率。
所述第三离轴抛物面反射镜16镀高反射膜,提高其在整个工作红外波段的透过率。
所述第四离轴抛物面反射镜17镀高反射膜,提高其在整个工作红外波段的透过率。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
(1)本发明的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,通过两组离轴抛物面聚焦镜组的巧妙设计,将目标宽波段红外辐射在光阑、渐变滤光片、红外探测器三处进行聚焦,确保视场控制效果,保证渐变滤光片分光的分辨率,保证探测器探测能量强度;
(2)本发明的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,渐变滤光片与探测器处聚焦均采用离轴抛物面聚焦镜组方式,所有离轴抛物面聚焦镜组中的离轴抛物面反射镜均镀高反射膜,提高其在整个工作红外波段的透过率,大大提高了目标宽波段红外辐射的传输效率,从而在整体上提高仪器测试灵敏度与准确度。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并非对本发明保护范围的限制,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改、等同替换或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,其特征是:包括:入射镜头、斩光器、光阑、两组离轴抛物面聚焦镜组、渐变滤光片和探测器;入射辐射通过入射镜头接收会聚到所述光阑处进行视场控制,通过一组离轴抛物面聚焦镜组会聚到渐变滤光片上进行分光,随后通过另一组离轴抛物面聚焦镜组会聚到探测器转化为电信号。
2.如权利要求1所述的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,其特征是:所述入射镜头包括非球面反射主镜和非球面反射次镜,入射辐射通过所述非球面反射主镜折射至所述非球面反射次镜,通过所述非球面反射次镜会聚到所述光阑处进行视场控制。
3.如权利要求1所述的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,其特征是:两组离轴抛物面聚焦镜组包括第一离轴抛物面聚焦镜组和第二离轴抛物面聚焦镜组;
所述第一离轴抛物面聚焦镜组设置于所述光阑与所述渐变滤光片之间,用于将会聚到所述光阑的出射光再次会聚到渐变滤光片上进行分光;
所述第二离轴抛物面聚焦镜组设置于所述渐变滤光片与所述探测器之间,用于将会聚到所述渐变滤光片的出射光再次会聚到探测器上转化为电信号。
4.如权利要求3所述的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,其特征是:所述第一离轴抛物面反射镜组包括第一离轴抛物面反射镜和第二离轴抛物面反射镜,所述第一离轴抛物面反射镜和第二离轴抛物面反射镜呈中心对称设置;
所述光阑的出射光经过所述第一离轴抛物面反射镜后变为平行的光束;
所述第二离轴抛物面反射镜将平行的光束会聚到渐变滤光片上进行分光。
5.如权利要求3所述的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,其特征是:所述第二离轴抛物面反射镜组包括第三离轴抛物面反射镜和第四离轴抛物面反射镜,所述第三离轴抛物面反射镜和第四离轴抛物面反射镜呈中心对称设置;
所述渐变滤光片的出射光经过所述第三离轴抛物面反射镜后变为平行的光束;
所述第四离轴抛物面反射镜将平行的光束会聚到探测器上转化为电信号。
6.如权利要求4所述的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,其特征是:所述第一离轴抛物面反射镜镀高反射膜。
7.如权利要求4所述的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,其特征是:所述第二离轴抛物面反射镜镀高反射膜。
8.如权利要求5所述的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,其特征是:所述第三离轴抛物面反射镜镀高反射膜。
9.如权利要求5所述的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,其特征是:所述第四离轴抛物面反射镜镀高反射膜。
10.如权利要求1所述的一种宽波段高灵敏度红外光谱辐射计,其特征是:所述探测器采用红外探测器。
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