一種激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)及其分光反射鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)及其分光反射鏡，分光反射鏡包括鏡體，所述鏡體包括中心處的透光區(qū)和透光區(qū)之外的反光區(qū)，且該鏡體具有上、下兩個表面，上、下表面的透光區(qū)均鍍有增透膜，上表面的反光區(qū)鍍有全反膜，下表面的反光區(qū)涂有消光漆。本發(fā)明的激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)中的分光反射鏡通過在兩表面的不同區(qū)域分別鍍不同膜的方法來實現(xiàn)分光的功能，能夠使發(fā)射光有效通過，接收光有效反射，既保證大部分激光發(fā)射至透鏡小部分激光反射至能量檢測同時將接收信號反射至接收器，并能有效提高光的利用率，減小雜散光干擾，且結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝調(diào)試且性能良好，具有很高的實用價值和深厚的經(jīng)濟(jì)意義。
【專利說明】一種激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)及其分光反射鏡

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)及其分光反射鏡。

【背景技術(shù)】
[0002]激光測云儀是根據(jù)激光測距原理，發(fā)射器發(fā)射激光脈沖到大氣中，接收器接收云層和大氣的后向散射信號，經(jīng)反演運算而判斷云層并計算云底高度值。激光測云儀可準(zhǔn)確測量云底高度、穿透厚度等。
[0003]激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的合理性直接決定了測云儀的測量能力和性能，是測云儀的核心部件之一。在激光測云儀單光路光學(xué)系統(tǒng)中，分光反射鏡位于發(fā)射器和透鏡之間，分光反射鏡的中心位于透鏡的光軸上，與透鏡光軸呈45度放置，發(fā)射光先通過分光反射鏡再經(jīng)透鏡出射，接收光經(jīng)過透鏡入射后被分光反射鏡反射而被接收器接收。為保證設(shè)備的測量性能需要使通過透鏡出射的發(fā)射光最大程度地發(fā)射出去并使接收光最大程度地被接收器接收。
[0004]中國專利號200910304950.2公開了一種激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)，包括激光發(fā)射器、激光接收器、發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)，發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)共用一套光學(xué)透鏡，在該光學(xué)透鏡與其下方焦平面之間斜置有分光反射鏡，該分光反射鏡位于光學(xué)透鏡的光軸上。這里的分光反射鏡為半反半透鏡，具有38%的反射率，這種半反半透分光反射鏡容易造成發(fā)射光被分光反射鏡反射后，很強(qiáng)的反射光再經(jīng)內(nèi)壁多次反射后直接進(jìn)入接收器從而給系統(tǒng)帶來很強(qiáng)的雜散光干擾。
[0005]中國專利號200810246212.2公開了半導(dǎo)體激光云高自動測量儀光機(jī)系統(tǒng)，分束鏡前設(shè)有與分束鏡平行的平面反射鏡，該平面反射鏡中央有發(fā)光光源出射光孔，即一個分束鏡再配合一個帶孔的全反平面鏡來實現(xiàn)分光功能、由于該分束鏡需要與一帶孔全反平面鏡配合使用，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；對全反鏡和分光反射鏡的安裝精度要求較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種分光反射鏡，以解決現(xiàn)有激光測云儀分光反射鏡使用時容易帶來雜散光干擾或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝精度高的問題，同時提供一種使用該分光反射鏡的激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)。
[0007]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種分光反射鏡，包括鏡體，所述鏡體包括中心處的透光區(qū)和透光區(qū)之外的反光區(qū)，所述透光區(qū)為激光光束從分光反射鏡上通過的區(qū)域，所述反光區(qū)為接收光被反射的區(qū)域；該鏡體具有上、下兩個表面，上、下表面的透光區(qū)均鍍有增透膜，上表面的反光區(qū)鍍有全反膜，下表面的反光區(qū)涂有消光漆。
[0008]所述透光區(qū)為梯形或橢圓形結(jié)構(gòu)的區(qū)域。
[0009]本發(fā)明激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是:一種激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)，包括激光發(fā)射器、激光接收器、發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)，發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)共用一套透鏡，在該透鏡與其激光發(fā)射器之間放置有分光反射鏡，該分光反射鏡的中心位于透鏡的光軸上，與透鏡光軸呈45度放置，所述分光反射鏡包括鏡體，所述鏡體包括中心處的透光區(qū)和透光區(qū)之外的反光區(qū)，且該鏡體具有上、下兩個表面，上表面朝向透鏡，下表面朝向激光發(fā)射器；上、下表面的透光區(qū)均鍍有增透膜，上表面的反光區(qū)鍍有全反膜，下表面的反光區(qū)涂有消光漆。
[0010]所述透光區(qū)為梯形或橢圓形結(jié)構(gòu)的區(qū)域。
[0011]本發(fā)明的激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)及其分光反射鏡通過在分光反射鏡兩表面的不同區(qū)域分別鍍不同膜的方法來實現(xiàn)分光的功能，能夠使發(fā)射光有效通過，接收光有效反射，既保證大部分激光發(fā)射至透鏡小部分激光反射至能量檢測同時將接收信號反射至接收器，并能有效提高光的利用率，減小雜散光干擾，且結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝調(diào)試且性能良好，具有很高的實用價值和深厚的經(jīng)濟(jì)意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0013]圖2為本發(fā)明分光反射鏡的結(jié)構(gòu)原理圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0015]如圖1所示為本發(fā)明激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)原理圖，由圖可知，該系統(tǒng)包括激光發(fā)射器1、激光接收器4、發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)，發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)共用一套光學(xué)透鏡3，在該光學(xué)透鏡與其下方的激光發(fā)射器之間斜置有與透鏡光軸成45度的分光反射鏡2，且該分光反射鏡的中心位于光學(xué)透鏡的光軸上。該分光反射鏡包括中心處的透光區(qū)和透光區(qū)之外的反光區(qū)，發(fā)射光通過透光區(qū)發(fā)射出去，接收光通過反光區(qū)反射被接收器接收。
[0016]另外，該系統(tǒng)還包括分光反射鏡朝向激光發(fā)射器一側(cè)設(shè)置的能量檢測裝置5，通過分光反射鏡將光源的小部分光水平分出實現(xiàn)激光光源能量的監(jiān)測。
[0017]如圖2所示，本發(fā)明的分光反射鏡包括鏡體，鏡體包括中心處的透光區(qū)21和透光區(qū)之外的反光區(qū)22，且該鏡體具有上、下兩個表面，上、下表面的透光區(qū)均鍍有增透膜，上表面的反光區(qū)鍍有全反膜，下表面的反光區(qū)涂有消光漆。此處增透膜和全反膜的中心波長均為905nm ;消光漆優(yōu)選黑消光漆。
[0018]根據(jù)激光光源的不同，有效利用激光光束的橫截面為長方形或圓形，其透射激光光束在45度放置的分光反射鏡上通過區(qū)域的截面則對應(yīng)為梯形結(jié)構(gòu)或橢圓形結(jié)構(gòu)，為達(dá)到最優(yōu)的透射及反射效果，分光反射鏡上對應(yīng)透射激光光束區(qū)域的透光區(qū)設(shè)為與之對應(yīng)的梯形結(jié)構(gòu)或橢圓形結(jié)構(gòu)；若為梯形結(jié)構(gòu)，則在使用時梯形的下底(長底)朝上放置，如圖1所示。
[0019]本發(fā)明還提供了一種分光反射鏡，具體結(jié)構(gòu)如上所述。
[0020]本發(fā)明的工作原理如下:該分光反射鏡采用上、下表面的不同區(qū)域分別鍍不同膜的方法來實現(xiàn)有效分光的功能，其中朝向激光發(fā)射器的一面為下表面(A面)，朝向透鏡的一面為上表面(B面)。本實施例的激光光束呈長方形，在45度放置的分光鏡上的投影為陰影區(qū)域一透光區(qū)21，此區(qū)域為有效利用的發(fā)射光通過分光鏡的區(qū)域，此區(qū)域A面、B面均鍍905nm的增透膜，使發(fā)射光最大程度通過，陰影以外的區(qū)域——反光區(qū)的A面涂黑消光漆以減小發(fā)射光的反射而造成的雜散光干擾，同時發(fā)射光被A面反射的一小部分光被激光能量接收以完成激光能量檢測的功能，反光區(qū)的B面鍍905nm的全反膜使接收光被接收器有效接收。
[0021]以上實施例僅用于幫助理解本發(fā)明的核心思想，不能以此限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，凡是依據(jù)本發(fā)明的思想，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上所做的任何改動，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分光反射鏡，其特征在于:包括鏡體，所述鏡體包括中心處的透光區(qū)和透光區(qū)之外的反光區(qū)，所述透光區(qū)為激光光束從分光反射鏡上通過的區(qū)域，所述反光區(qū)為接收光被反射的區(qū)域；該鏡體具有上、下兩個表面，上、下表面的透光區(qū)均鍍有增透膜，上表面的反光區(qū)鍍有全反膜，下表面的反光區(qū)涂有消光漆。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分光反射鏡，其特征在于:所述透光區(qū)為梯形或橢圓形結(jié)構(gòu)的區(qū)域。
3.一種激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)，包括激光發(fā)射器、激光接收器、發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)，發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)共用一套透鏡，在該透鏡與其激光發(fā)射器之間放置有分光反射鏡，該分光反射鏡的中心位于透鏡的光軸上，與透鏡光軸呈45度放置，其特征在于:所述分光反射鏡包括鏡體，所述鏡體包括中心處的透光區(qū)和透光區(qū)之外的反光區(qū)，且該鏡體具有上、下兩個表面，上表面朝向透鏡，下表面朝向激光發(fā)射器；上、下表面的透光區(qū)均鍍有增透膜，上表面的反光區(qū)鍍有全反膜，下表面的反光區(qū)涂有消光漆。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光測云儀光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述透光區(qū)為梯形或橢圓形結(jié)構(gòu)的區(qū)域。
【文檔編號】G01S7/48GK104330843SQ201410350450
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】肖巧景, 王國新, 王福山, 滕軍 申請人:凱邁（洛陽）環(huán)測有限公司