一種雙光譜光學成像系統及成像設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于光學成像技術領域，尤其涉及一種雙光譜光學成像系統及成像設備。
【背景技術】
[0002] 電力設備電暈放電對國家電網有著非常大的危害。第一，電暈會造成線路的功率 損失。據不完全統計，全國每年因電暈損耗的電能達20. 5億千瓦時以上。第二，電暈放電 還能使空氣發生化學反應，產生臭氧及氧化氮等產物，引起輸電線路、電氣設備的絕緣腐蝕 和損壞。第三，在電暈放電過程中，會產生高頻電磁波脈沖，這些脈沖正好位于無線電波段， 會產生強烈的無線電干擾，對無線電通信、電視信號傳輸等造成不可忽視的影響。因此，電 暈檢測越來越受到電力系統和其他相關部門的重視。
[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易受日光及背景光的干擾，無法實現準確的檢測。進入 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行檢測， 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、準確方便。
[0004] 現有技術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 光學系統，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，所以在實際應用中，只能對電暈成像卻無法準確判斷電暈放電的區域，難以達到電 暈檢測的要求。另外，現有日盲紫外成像光學系統結構較為復雜，所使用的光學鏡頭較多， 還有一些非球面鏡頭，加工難度較高，不易實施。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種雙光譜光學成像系統，旨在對電暈放電及其位置進行 高效率檢測，并且簡化系統結構，降低加工的難度和成本。
[0006] 本發明是這樣實現的，一種雙光譜光學成像系統，包括自物方到像方依次共軸設 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有第一通光孔和第二通光孔；所述主反射鏡設有用于將來自主透鏡 的光進行反射的主反射面；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] 本發明的另一目的在于提供一種成像設備，包括所述的雙光譜光學成像系統。
[0008] 該雙光譜光學成像系統可以對電暈放電同時進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電暈放電現象，可見光圖像則可以清楚的顯示電暈發生的背景 環境，通過將兩幅圖像融合，可以使電暈放電及其所處環境在同一圖像中清晰可見，進而準 確快速的判斷電暈發生的位置，適用于遠距離非接觸式電暈檢測，為線路巡檢人員的線路 維護工作提供了較大幫助。而且，本系統所需器件數量少，結構簡單緊湊，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備中。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發明實施例提供的雙光譜光學成像系統的結構示意圖；
[0010] 圖2是本發明實施例提供的雙光譜光學成像系統的反射鏡組結構示意圖；
[0011] 圖3是圖2所示反射鏡組的A-A向剖視圖；
[0012] 圖4是本發明實施例提供的雙光譜光學成像系統的光路圖；
[0013] 圖5是本發明實施例提供的雙光譜光學成像系統的成像光斑圖；
[0014] 圖6是本發明實施例提供的雙光譜光學成像系統的傳遞函數曲線圖。
【具體實施方式】
[0015] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。
[0016] 以下結合具體實施例對本發明的具體實現進行詳細描述：
[0017] 本發明實施例提供一種雙光譜光學成像系統，通過日盲紫外成像和可見光成像對 目標（特別是電力設備電暈放電）成像，以對電暈放電等現象進行檢測，并確定其位置。參 考圖1，該雙光譜光學成像系統包括自物方到像方依次共軸設置的主透鏡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,以及設置在反射鏡組2的一個反射光路上 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設置在第 一反射面S3的反射光的傳輸路徑上。主反射鏡3設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 經過主透鏡1的實體部分穿過，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只對可見光感應，獲得可見光圖像。
[0019] 通過上述光學器件搭建的雙光譜光學成像系統可以對電暈放電同時進行日盲紫 外成像和可見光成像，日盲紫外圖像可以清晰的呈現電暈放電現象，可見光圖像則可以清 楚的顯示電暈發生的背景環境，通過對兩幅圖像進行適當處理，或者直接采用可見光變焦 相機作為可見光成像元件，通過對相機進行變焦，使得兩路圖像視場一致，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境在同一圖像中清晰可 見，進而準確快速的判斷電暈發生的位置。這樣，當高壓線路上某個位置出現電暈現象，通 過本發明實施例的系統對其進行拍攝，就能看到高壓線路上產生電暈的具體區域，對線路 巡檢人員的線路維護工作提供了非常大的幫助。而且，本系統所需器件數量少，結構簡單緊 湊，并且分辨率高，成本低且性能好，適用于遠距離非接觸式電暈檢測。
[0020] 在本發明實施例中，通常在主透鏡1的物方設置窗口玻璃7,作為成像設備的入射 窗，同時起到保護作用。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。當然，平面反射鏡8 僅用于改變光路，為了滿足系統結構等實際需求，還可以設置其他平面反射鏡。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，當入射角為45°時，對可見