專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)低照度大視場光譜測量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光譜測量技術(shù)，具體地說是一種實(shí)現(xiàn)低照度大視場光 譜測量的裝置。
技術(shù)背景隨著傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和光譜測量技術(shù)的發(fā)展，小型便攜式光譜測 量儀器的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，由此帶動(dòng)了野外光譜測量應(yīng)用領(lǐng)域的飛速 發(fā)展。但是，由于儀器的小型化和光譜測量精度的需要，光譜儀的采集窗口尺 寸日益狹小，甚至直接利用光導(dǎo)纖維作為光譜能量的采集通道，這對遠(yuǎn)距離大 視場光譜測量的光學(xué)耦合帶了難題。如圖l所示大視場光學(xué)系統(tǒng)在儀器耦合面上將成一個(gè)較大的像，實(shí)際進(jìn) 入儀器檢測通道的是與耦合面尺寸對應(yīng)像高的較小視場的光能。在耦合面很小 的情況下，希望通過減小光學(xué)系統(tǒng)的像高實(shí)現(xiàn)對較大視場的耦合，受到了系統(tǒng) 焦距甚至衍射極限的限制，在理論和工藝上已難以實(shí)現(xiàn)。較大視場角2"范圍內(nèi)的光能已不能進(jìn)入光譜儀入射窗內(nèi)，在焦距確定的情 況下，系統(tǒng)的視場角的極限值被限制在2"'范圍內(nèi)。通常的解決方案是采用積分球系統(tǒng)，如圖2所示由被測視場發(fā)出的光能 入射到與視場尺寸相匹配的積分球入射窗內(nèi)，經(jīng)積分球內(nèi)表面的漫反射材料多 次反射后充分混合，并在積分球內(nèi)表面形成均勻的照度值。耦合在積分球出射 窗的光譜儀入射窗接收光能，并對其進(jìn)行光譜分析。圖2中的R為積分球的半徑。此方法對于高亮度的，比如太陽、高爐、高亮度人造光源等主動(dòng)發(fā)光物體 可以進(jìn)行有效測量。但由于即便不考慮積分球內(nèi)多次反射帶來的光能損耗，出 射窗接收的光通量也僅等于入射光通量乘以出射窗面積與球面面積的比值，故 而對亮度較低的發(fā)光體、野外景物的反射光譜等低亮度環(huán)境的測量需求無能為 力。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于尋求一種實(shí)現(xiàn)低照度大視場光譜測量的裝置，采用 積分棒進(jìn)行混光，利用積分棒表面的全反射實(shí)現(xiàn)光的混合與傳遞，從而在解決 了大視場光學(xué)耦合的同時(shí)極大地提高了光譜儀采集光能的比例，實(shí)現(xiàn)了對野外 景物反射光譜及較低亮度發(fā)光物體的遠(yuǎn)距離、大視場光譜測量。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，在光譜采集物鏡與光譜儀入射窗之間有 積分棒，該積分棒指向光譜采集物鏡的一端為積分棒入射窗，積分棒指向光譜儀入射窗的一端為積分棒出射窗；光線經(jīng)過光譜采集物鏡聚焦后通過積分棒入 射窗進(jìn)入積分棒，再通過積分棒出射窗進(jìn)入光譜儀入射窗。 述積分棒出射窗的截面尺寸為4)'，光譜入射窗的截面尺寸為cj)，積分棒出射窗的截面尺寸4)'大于光譜入射窗的截面尺寸cl)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是由于積分棒出射窗的面積遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的積分球的球 面面積，傳遞過程中的損耗也比積分球低，因此采用積分棒方案系統(tǒng)的耦合效 率遠(yuǎn)大于積分球方案。從而在解決了大視場光學(xué)耦合的同時(shí)極大地提高了光譜 儀采集光能的比例，實(shí)現(xiàn)了對野外景物反射光譜及較低亮度發(fā)光物體的遠(yuǎn)距離、 大視場光譜測量。

圖1為現(xiàn)有的利用光纖耦合的光譜測量示意圖。圖2為現(xiàn)有的利用積分球耦合的光譜測量示意圖。 圖3為本實(shí)用新型的光譜測量示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖3所示在光譜采集物鏡1與光譜儀入射窗2之間有積分棒6，該積分 棒6指向光譜采集物鏡1的一端為積分棒入射窗5，積分棒6指向光譜儀入射窗 2的一端為積分棒出射窗7;光線經(jīng)過光譜采集物鏡1聚焦后通過積分棒入射窗 5進(jìn)入積分棒6，再通過積分棒出射窗7進(jìn)入光譜儀入射窗2。所述積分棒出射 窗7的截面尺寸為4)'，光譜入射窗2的截面尺寸為4> ，積分棒出射窗7的截面 尺寸4> ，大于光譜入射窗2的截面尺寸* 。通常在積分棒6的表面滿足全反射 條件，也可通過在積分棒表面附著高反射膜層，以提高光通量。所述截面形狀 可以是圓形、橢圓形或多邊形等。由于光在積分棒6中傳遞時(shí)的損耗極低，積分棒出射窗7的光通量與積分 棒入射窗5接收的光通量相差無幾，因此由光譜儀采集窗口 2接收到的光通量 約等于光譜儀采集窗口 2的面積與積分棒出射窗口 7的面積之比。由于積分棒 出射窗7的面積遠(yuǎn)小于積分球4的球面面積，傳遞過程中的損耗也比積分球4 低，因此采用積分棒方案系統(tǒng)的耦合效率遠(yuǎn)大于積分球方案。從而在解決了大 視場光學(xué)耦合的同時(shí)極大地提高了光譜儀采集光能的比例，實(shí)現(xiàn)了對野外景物 反射光譜及較低亮度發(fā)光物體的遠(yuǎn)距離、大視場光譜測量。
權(quán)利要求1、一種實(shí)現(xiàn)低照度大視場光譜測量的裝置，包括光譜采集物鏡(1)與光譜儀入射窗(2)，其特征是在光譜采集物鏡(1)與光譜儀入射窗(2)之間有積分棒(6)，該積分棒(6)指向光譜采集物鏡(1)的一端為積分棒入射窗(5)，積分棒(6)指向光譜儀入射窗(2)的一端為積分棒出射窗(7)；光線經(jīng)過光譜采集物鏡(1)聚焦后通過積分棒入射窗(5)進(jìn)入積分棒(6)，再通過積分棒出射窗(7)進(jìn)入光譜儀入射窗(2)。
2、 如權(quán)利要求1所述實(shí)現(xiàn)低照度大視場光譜測量的裝置，其特征是積分 棒出射窗(7)的截面尺寸為4)'，光譜入射窗(2)的截面尺寸為小，積分棒出 射窗(7)的截面尺寸4)'大于光譜入射窗(2)的截面尺寸cb。
3、 如權(quán)利要求1所述實(shí)現(xiàn)低照度大視場光譜測量的裝置，其特征是在積 分棒(6)的表面有反射膜層。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光譜測量技術(shù)，具體地說是一種實(shí)現(xiàn)低照度大視場光譜測量的裝置。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，在光譜采集物鏡與光譜儀入射窗之間有積分棒，該積分棒指向光譜采集物鏡的一端為積分棒入射窗，積分棒指向光譜儀入射窗的一端為積分棒出射窗；光線經(jīng)過光譜采集物鏡聚焦后通過積分棒入射窗進(jìn)入積分棒，再通過積分棒出射窗進(jìn)入光譜儀入射窗。本實(shí)用新型采用積分棒進(jìn)行混光，利用積分棒表面的全反射實(shí)現(xiàn)光的混合與傳遞，從而在解決了大視場光學(xué)耦合的同時(shí)極大地提高了光譜儀采集光能的比例，實(shí)現(xiàn)了對野外景物反射光譜及較低亮度發(fā)光物體的遠(yuǎn)距離、大視場光譜測量。
文檔編號G01J3/28GK201122113SQ200720045008
公開日2008年9月24日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者徐毅剛 申請人:無錫市星迪儀器有限公司