一種雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)及成像設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)及成像設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力設(shè)備電暈放電對(duì)國(guó)家電網(wǎng)有著非常大的危害。第一，電暈會(huì)造成線路的功率 損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年因電暈損耗的電能達(dá)20. 5億千瓦時(shí)以上。第二，電暈放電 還能使空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧及氧化氮等產(chǎn)物，引起輸電線路、電氣設(shè)備的絕緣腐蝕 和損壞。第三，在電暈放電過程中，會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波脈沖，這些脈沖正好位于無線電波段， 會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的無線電干擾，對(duì)無線電通信、電視信號(hào)傳輸?shù)仍斐刹豢珊鲆暤挠绊?。因此，?暈檢測(cè)越來越受到電力系統(tǒng)和其他相關(guān)部門的重視。
[0003] 電暈放電過程中輻射的光譜涵蓋了紫外、可見和紅外譜段。由于電暈輻射光譜能 量弱，通常的可見和紅外譜段的探測(cè)易受日光及背景光的干擾，無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的檢測(cè)。進(jìn)入 大氣的日光中，由于大氣和大氣中漂浮微粒的散射和吸收，波長(zhǎng)為240~280nm間紫外光含 量很少，近乎為零，這一特殊波段被稱為日盲紫外波段。因此，采用日盲紫外波段進(jìn)行檢測(cè)， 可以消除日光和其他背景光的干擾，從而獲得清晰的紫外光圖像，工作可靠、準(zhǔn)確方便。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)提出了若干種利用日盲紫外波段的特殊性拍攝到高壓線路電暈放電的 光學(xué)系統(tǒng)，獲得了日盲紫外波段的圖像，但只能觀察到紫外的圖像，圖像中大部分背景是不 可見的，所以在實(shí)際應(yīng)用中，只能對(duì)電暈成像卻無法準(zhǔn)確判斷電暈放電的區(qū)域，難以達(dá)到電 暈檢測(cè)的要求。另外，現(xiàn)有日盲紫外成像光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所使用的光學(xué)鏡頭較多， 還有一些非球面鏡頭，加工難度較高，不易實(shí)施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)，旨在對(duì)電暈放電及其位置進(jìn)行 高效率檢測(cè)，并且簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低加工的難度和成本。
[0006] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)，包括自物方到像方依次共軸設(shè) 置的主透鏡、反射鏡組、主反射鏡、紫外濾光片及日盲紫外成像元件，所述主透鏡和主反射 鏡的中間部位分別開設(shè)有第一通光孔和第二通光孔；所述主反射鏡設(shè)有用于將來自主透鏡 的光進(jìn)行反射的主反射面；所述反射鏡組包括面向所述第一通光孔且與光軸成角度設(shè)置的 第一反射面，以及面向所述第二通光孔且垂直于光軸的第二反射面，在所述第一反射面的 反射光路上設(shè)有可見光成像元件；所述第一反射面將穿過所述第一通光孔的光反射至可見 光成像元件，所述第二反射面將所述主反射面反射來的光反射至日盲紫外成像元件。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種成像設(shè)備，包括所述的雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)。
[0008] 該雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)可以對(duì)電暈放電同時(shí)進(jìn)行日盲紫外成像和可見光成像，日 盲紫外圖像可以清晰的呈現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象，可見光圖像則可以清楚的顯示電暈發(fā)生的背景 環(huán)境，通過將兩幅圖像融合，可以使電暈放電及其所處環(huán)境在同一圖像中清晰可見，進(jìn)而準(zhǔn) 確快速的判斷電暈發(fā)生的位置，適用于遠(yuǎn)距離非接觸式電暈檢測(cè)，為線路巡檢人員的線路 維護(hù)工作提供了較大幫助。而且，本系統(tǒng)所需器件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，并且分辨率高，成 本低且性能好，適合用于各種需要雙光譜成像的設(shè)備中。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)的反射鏡組結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖3是圖2所示反射鏡組的A-A向剖視圖；
[0012] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)的光路圖；
[0013] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)的成像光斑圖；
[0014] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0016] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述：
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)，通過日盲紫外成像和可見光成像對(duì) 目標(biāo)（特別是電力設(shè)備電暈放電）成像，以對(duì)電暈放電等現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)，并確定其位置。參 考圖1，該雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)包括自物方到像方依次共軸設(shè)置的主透鏡1、反射鏡組2、主 反射鏡3、紫外濾光片4及日盲紫外成像元件5,以及設(shè)置在反射鏡組2的一個(gè)反射光路上 的可見光成像元件6。其中，主透鏡1和主反射鏡3的中間部位分別開設(shè)有第一通光孔11 和第二通光孔31 ;反射鏡組2包括面向第一通光孔11且與光軸L成角度設(shè)置的第一反射 面S3,以及面向第二通光孔31且垂直于光軸的第二反射面S4,可見光成像元件6設(shè)置在第 一反射面S3的反射光的傳輸路徑上。主反射鏡3設(shè)有用于將來自主透鏡1的光反射到第 二反射面S4的主反射面S5。
[0018] 進(jìn)一步參考圖4,來自物方的光通過主透鏡1后，分為兩條光路傳輸，其中一部分 經(jīng)過主透鏡1的實(shí)體部分穿過，并射向主反射鏡3上，由主反射面S5反射至反射鏡組2的 第二反射面S4,再由第二反射面S4反射出去，穿過主反射鏡3的第二通光孔31，經(jīng)過紫外 濾光片4濾除可見光和其他雜光，透過紫外光，該紫外光最終射向日盲紫外成像元件5中， 獲得日盲紫外圖像。另一部分穿過主透鏡1的第一通光孔11，被反射鏡組2的第一反射面 S3反射至可見光成像元件6,可見光成像元件6只對(duì)可見光感應(yīng)，獲得可見光圖像。
[0019] 通過上述光學(xué)器件搭建的雙光譜光學(xué)成像系統(tǒng)可以對(duì)電暈放電同時(shí)進(jìn)行日盲紫 外成像和可見光成像，日盲紫外圖像可以清晰的呈現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象，可見光圖像則可以清 楚的顯示電暈發(fā)生的背景環(huán)境，通過對(duì)兩幅圖像進(jìn)行適當(dāng)處理，或者直接采用可見光變焦 相機(jī)作為可見光成像元件，通過對(duì)相機(jī)進(jìn)行變焦，使得兩路圖像視場(chǎng)一致，圖像大小一致， 再利用圖像處理軟件將兩幅圖像融合，可以使電暈放電及其所處環(huán)境在同一圖像中清晰可 見，進(jìn)而準(zhǔn)確快速的判斷電暈發(fā)生的位置。這樣，當(dāng)高壓線路上某個(gè)位置出現(xiàn)電暈現(xiàn)象，通 過本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行拍攝，就能看到高壓線路上產(chǎn)生電暈的具體區(qū)域，對(duì)線路 巡檢人員的線路維護(hù)工作提供了非常大的幫助。而且，本系統(tǒng)所需器件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊 湊，并且分辨率高，成本低且性能好，適用于遠(yuǎn)距離非接觸式電暈檢測(cè)。
[0020] 在本發(fā)明實(shí)施例中，通常在主透鏡1的物方設(shè)置窗口玻璃7,作為成像設(shè)備的入射 窗，同時(shí)起到保護(hù)作用。另外，還可以在反射鏡組2的第一反射面S3的反射光路上設(shè)置平 面反射鏡8,將來自第一反射面S3的可見光反射至可見光成像元件6。當(dāng)然，平面反射鏡8 僅用于改變光路，為了滿足系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等實(shí)際需求，還可以設(shè)置其他平面反射鏡。并且，為了 提高可見光的利用率，可以在平面反射鏡8的表面鍍金屬膜，當(dāng)入射角為45°時(shí)，對(duì)可見