專利名稱：光學紅外測溫儀的光路結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種工業非接觸溫度的測溫儀器，具體的說是一種能夠進行實時連續檢測的光、機、電一體化的測溫儀器，特別涉及其內部光路結構。
背景技術：
紅外線掃描測溫儀，主要應用于工業浮法玻璃生產，鋼板熱軋，彩涂以及轉窯等較大形移動面積的溫度分布測量。類似用途有英國Land、法國HGH、美國IRCON和Raytek、日本Chino公司生產的掃描儀。 掃描儀核心部件之一是旋轉反射鏡，反射鏡面對被測量的目標物，掃描角度小于等于正負45°C .反射鏡旋轉時，順時掃描被側面上的各區域，并把區域上的熱輻射能量反射到儀器的測溫傳感器上，獲得一維溫度曲線。當被測面移動時，就類似電視的行掃描和幀掃描成像原理，可生成一幅二維或三維的熱圖。現有技術的不足和缺點為A.現有的測溫儀零件較多，結構比較復雜，對外部環境要求過高。在安裝，維護上均不方面實施，運行時高溫，水氣，煙塵容易使掃描探頭發生故障。B.掃描探頭的光學通道口安裝固定在密封的保護窗內。不同角度的掃描線透過時會有不同的透過率和折射，會對測量有一定的影響。C.掃描鏡360°旋轉，90°面對目標。被測面上的兩條掃描線之間，有容納三條掃描線的空白間隔。提高掃描頻率可縮小間隔距離。同時又意味著縮短了測量量響應和采樣的時間，對傳感器和系統提出更高的時間響應要求；實現并不容易。否則，系統的實際溫度測量性能就降低。D.現有的測溫儀都只有單一的測溫功能，不具有對某一區域進行瞄準定位的功能。有瞄準功能的測溫儀，但瞄準的精度較低。E.現有的測溫儀的物鏡焦距不可以進行調節，在目標情況下很難達到較為準確的測溫功能。
發明內容
本發明的目的是提供一種光學紅外測溫儀的光路結構，該結構可以有效地為紅外測溫系統提供一種具有瞄準定位與測溫功能，且瞄準精度高、測溫精度高、穩定性好的在線式非接觸可調節焦距，同時實現物象距準確定位，以滿足最小目標情況下測溫準確。根據本發明第一方面，提供了一種光學紅外測溫儀的光路結構，包括它由光線收集模塊、紅外光收集模塊、光電轉換模塊組成；其特征在于該光路結構還包括分光模塊和目標瞄準模塊；其中，所述分光模塊由分光鏡組成，所述目標瞄準模塊分為激光瞄準模塊和目視瞄準模塊，所述目視瞄準模塊由分化板、目鏡、出瞳窗口、出瞳四部分組成，其中分化板位于目鏡的前端，出瞳窗口位于目鏡的后端，出瞳位于出瞳窗口后，四者在同一光軸上，且四者之間距離固定；各個模塊之間的連接關系為光線收集模塊通過該模塊中的物鏡和光闌將光線收集后傳輸給分光模塊；分光模塊將收集到的紫外光、可見光和紅外光通過鏡片基板上的分光膜進行分光后，將可見光傳輸給目標瞄準模塊，將紅外光傳輸給紅外能量收集模塊；其中，紅外能量收集模塊將收到紅外光通過該模塊中的光闌和濾光片傳輸給光電轉化模塊；光電轉化模塊將收到的紅外光通過該模塊中的探測器將光信號轉化成電信號；目標瞄準模塊中的目視瞄準模塊將收到可見光之后，通過目視瞄準模塊中的分劃板、目鏡、出瞳窗口、出瞳將可見光輸出。所述激光瞄準模塊由分化板、激光器組成，其中分化板位于激光器的前面，且激光光斑中心與分化板的中心在同一光軸上；各個模塊之間的連接關系為光線收集模塊通過該模塊中的物鏡和光闌將光線收集后傳輸給分光模塊；分光模塊將收集到的紫外光、可見光和紅外光通過鏡片基板上的分 光膜進行分光后，將可見光傳輸給目標瞄準模塊，將紅外光傳輸給紅外能量收集模塊；其中，紅外能量收集模塊將收到紅外光通過該模塊中的光闌和濾光片傳輸給光電轉化模塊；光電轉化模塊將收到的紅外光通過該模塊中的探測器將光信號轉化成電信號；目標瞄準模塊中的激光瞄準模塊將激光器發出的可見光通過激光瞄準模塊中的分化板、分光模塊中的分光鏡、光線收集模塊中的光闌和物鏡輸出，用于目標定位。其中，所述窗口可以為石英窗口，藍寶石窗口，光學玻璃窗口中的一種。其中，所述分光模塊由一個分光鏡組成，其中，分光鏡設置在可調支架上，分光鏡與水平方向可成10度到170度之間。其中，所述分光鏡是由一個鏡片基板和一個分光膜構成。 其中，所述目視瞄準模塊由分化板、目鏡、出瞳窗口、出瞳四部分組成，分化板位于目鏡的前端，出瞳窗口位于目鏡的后端，出瞳位于出瞳窗口后，四者在同一光軸上，且四者之間距離固定。其中，所述激光瞄準模塊由分化板、激光器組成，分化板位于激光器的前面，且激光光斑中心與分化板的中心在同一光軸上。其中，所述分化板可以為單面拋光、雙面拋光中的一種。其中，所述目標瞄準模塊中的分劃板與光收集模塊中的光闌在進行瞄準與測溫時與分光模塊共同作用下呈對稱關系。其中，所述探測器是硅探測器、鍺探測器、銦鎵砷探測器、硅-硅雙層探測器、硅-鍺雙層探測器、硅-銦鎵砷雙層探測器中的一種；且硅探測器、鍺探測器、銦鎵砷探測器為單色探測器，硅-硅雙層探測器、硅-鍺雙層探測器、硅-銦鎵砷雙層探測器為比色探測器。其中，所述光線收集模塊由窗口、物鏡、光闌組成，物鏡的兩端分別與窗口和光闌連接，物鏡可以水平移動。其中，所述光闌數量可為1-10個之間。目視瞄準模塊由分化板、目鏡、出瞳窗口、出瞳四部分組成，分化板位于目鏡的前端，出瞳窗口位于目鏡的后端，出瞳位于出瞳窗口后，四者在同一光軸上，且四者之間距離固定。其中，所述激光瞄準模塊由分化板、激光器組成，分化板位于激光器的前面，且激光光斑中心與分化板的中心在同一光軸上。其中，所述分化板可以為單面拋光、雙面拋光中的一種。 其中，所述目鏡可以為單片目鏡和膠合組目鏡中的一種。其中，所述激光器的光斑直徑可以在1-5_之間.其中，所述激光器可以為激光二極管，半導體激光器、固體激光器等。其中，所述紅外光收集模塊由一個光闌和一個濾光片組成，光闌與濾光片中心線重合，其光軸與物鏡光軸呈一夾角。
其中，所述目標瞄準模塊中的分劃板與光收集模塊中的光闌在進行瞄準與測溫時與分光模塊共同作用下呈對稱關系。其中，所述光闌為中心帶有小孔的薄片構成，小孔的范圍在0. 2_2mm之間。其中，所述光電轉化模塊由探測器構成，探測器與光接收模塊相互連接。本發明的優越性為與現有技術相比，該結構可以有效地為紅外測溫系統提供一種具有瞄準定位與測溫功能，且瞄準精度高、測溫精度高、穩定性好的在線式非接觸可調節焦距，同時實現物象距準確定位，以滿足最小目標情況下測溫準確。
圖I是本發明的光學紅外測溫儀光路結構的模塊示意圖；圖2是本發明的光學紅外測溫儀光路結構的光路結構圖；圖3是圖I所示的目視瞄準模塊的結構示意圖；圖4是圖I所示的激光瞄準模塊的結構示意 圖5是本發明的光學紅外測溫儀光路結構中的激光瞄準模塊光路結構圖。附圖標記說明1為光線收集模塊；2為分光模塊；3為目標瞄準模塊；4為紅外光收集模塊；5為光電轉化模塊；6為窗口 ；7為物鏡；8為光闌a ；9為分光鏡；10為分化板；11為目鏡；12為出瞳窗口 ；13為出瞳；14為光闌b ；15為濾光片；16為探測器。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。實施例1，圖I顯示了本發明的光學紅外測溫儀的光路結構的模塊示意圖，圖2顯示了本發明的光學紅外測溫儀的光路結構的光路示意圖，如圖I和圖2所示，本發明的光學紅外測溫儀的光路結構，包括它由光線收集模塊I、紅外光收集模塊4、光電轉換模塊組成；其特征在于該光路結構還包括分光模塊2和目標瞄準模塊3 ；其中,所述分光模塊2由分光鏡9組成，所述目標瞄準模塊3為目視瞄準模塊，所述目視瞄準模塊由分化板10、目鏡11、出瞳窗口 12、出瞳13四部分組成，其中分化板10位于目鏡11的前端，出瞳窗口 12位于目鏡11的后端，出瞳13位于出瞳窗口 12后，四者在同一光軸上，且四者之間距離固定；各個模塊之間的連接關系為光線收集模塊I通過該模塊中的物鏡7和光闌8將光線收集后傳輸給分光模塊2 ;分光模塊2將收集到的紫外光、可見光和紅外光通過鏡片基板上的分光膜進行分光后，將可見光傳輸給目標瞄準模塊3，將紅外光傳輸給紅外能量收集模塊；其中，紅外能量收集模塊將收到紅外光通過該模塊中的光闌14和濾光片15傳輸給光電轉化模塊5 ;光電轉化模塊5將收到的紅外光通過該模塊中的探測器16將光信號轉化成電信號；目標瞄準模塊3中的目視瞄準 模塊將收到可見光之后，通過目視瞄準模塊中的分劃板、目鏡11、出瞳窗口 12、出瞳13將可見光輸出。其中，所述窗口 6可以為石英窗口，藍寶石窗口，光學玻璃窗口中的一種。其中，所述分光模塊2由一個分光鏡9組成,其中，分光鏡9設置在可調支架上,分光鏡9與水平方向可成10度到170度之間。其中，所述分光鏡9是由一個鏡片基板和一個分光膜構成。如圖3所示，其中，所述目視瞄準模塊由分化板10、目鏡11、出瞳窗口 12、出瞳13四部分組成，分化板10位于目鏡11的前端，出瞳窗口 12位于目鏡11的后端，出瞳13位于出瞳窗口 12后，四者在同一光軸上，且四者之間距離固定。具體實施時，所述的分化板10可以為單面拋光、雙面拋光中的一種。具體實施時，所述的目標瞄準模塊3中的分劃板與光收集模塊中的光闌14在進行貓準與測溫時與分光模塊2共同作用下呈對稱關系。具體實施時，所述的探測器16是硅探測器、鍺探測器、銦鎵砷探測器、硅-硅雙層探測器、硅-鍺雙層探測器、硅-銦鎵砷雙層探測器中的一種；且硅探測器、鍺探測器、銦鎵砷探測器為單色探測器，硅-硅雙層探測器、硅-鍺雙層探測器、硅-銦鎵砷雙層探測器為比色探測器。具體實施時，所述的光線收集模塊I由窗口 6、物鏡7、光闌8組成，物鏡7的兩端分別與窗口 6和光闌8連接，物鏡7可以水平移動。具體實施時，所述的光闌8數量可為1-10個之間。具體實施時，所述的目視瞄準模塊由分化板10、目鏡11、出瞳窗口 12、出瞳13四部分組成，分化板10位于目鏡11的前端，出瞳窗口 12位于目鏡11的后端，出瞳13位于出瞳窗口 12后，四者在同一光軸上，且四者之間距離固定。具體實施時，所述的分化板10可以為單面拋光、雙面拋光中的一種。具體實施時，所述的目鏡11可以為單片目鏡和膠合組目鏡中的一種。具體實施時，所述的激光器的光斑直徑可以在l_5mm之間.具體實施時，所述的激光器可以為激光二極管，半導體激光器、固體激光器等。具體實施時，所述的紅外光收集模塊4由一個光闌bl4和一個濾光片15組成,光闌bl4與濾光片15中心線重合，其光軸與物鏡7光軸呈一夾角。具體實施時，所述的目標瞄準模塊3中的分劃板與光收集模塊中的光闌a8在進行貓準與測溫時與分光模塊2共同作用下呈對稱關系。具體實施時，所述的光闌a8為中心帶有小孔的薄片構成，小孔的范圍在0. 2_2mm之間。具體實施時，所述的光電轉化模塊5由探測器16構成,探測器16與光接收模塊相互連接。實施例2，圖I顯示了本發明的光學紅外測溫儀的光路結構的模塊示意圖，圖2顯示了本發明的光學紅外測溫儀的光路結構的光路示意圖，如圖I和圖2所示，本發明的光學紅外測溫儀的光路結構，包括它由光線收集模塊I、紅外光收集模塊4、光電轉換模塊組成；其特征在于該光路結構還包括分光模塊2和目標瞄準模塊3 ；其中，所述分光模塊2由分光鏡9組成，所述目標瞄準模塊3為激光瞄準模塊，所述激光瞄準模塊由分化板10、激光器組成，其中分化板10位于激光器的前面，且激光光斑中心與分化板10的中心在同一光軸上； 各個模塊之間的連接關系為光線收集模塊I通過該模塊中的物鏡7和光闌8將光線收集后傳輸給分光模塊2 ;分光模塊2將收集到的紫外光、可見光和紅外光通過鏡片基板上的分光膜進行分光后，將可見光傳輸給目標瞄準模塊3，將紅外光傳輸給紅外能量收集模塊；其中，紅外能量收集模塊將收到紅外光通過該模塊中的光闌14和濾光片15傳輸給光電轉化模塊5 ;光電轉化模塊5將收到的紅外光通過該模塊中的探測器16將光信號轉化成電信號；目標瞄準模塊3中的激光瞄準模塊將激光器發出的可見光通過激光瞄準模塊中的分化板10、分光模塊2中的分光鏡9、光線收集模塊I中的光闌8和物鏡7輸出，用于目標定位。其中，所述窗口 6可以為石英窗口，藍寶石窗口，光學玻璃窗口中的一種。其中，所述分光模塊2由一個分光鏡9組成,其中，分光鏡9設置在可調支架上,分光鏡9與水平方向可成10度到170度之間。其中，所述分光鏡9是由一個鏡片基板和一個分光膜構成。如圖4所示，其中，所述激光瞄準模塊由分化板10、激光器組成，分化板10位于激光器的前面，且激光光斑中心與分化板10的中心在同一光軸上。具體實施時，所述的分化板10可以為單面拋光、雙面拋光中的一種。具體實施時，所述的探測器16是硅探測器、鍺探測器、銦鎵砷探測器、硅-硅雙層探測器、硅-鍺雙層探測器、硅-銦鎵砷雙層探測器中的一種；且硅探測器、鍺探測器、銦鎵砷探測器為單色探測器，硅-硅雙層探測器、硅-鍺雙層探測器、硅-銦鎵砷雙層探測器為比色探測器。具體實施時，所述的光線收集模塊I由窗口 6、物鏡7、光闌8組成，物鏡7的兩端分別與窗口 6和光闌8連接，物鏡7可以水平移動。具體實施時，所述的光闌8數量可為1-10個之間。具體實施時，所述的激光瞄準模塊由分化板10、激光器組成，分化板10位于激光器的前面，且激光光斑中心與分化板10的中心在同一光軸上。具體實施時，所述的分化板10可以為單面拋光、雙面拋光中的一種。具體實施時，所述的目鏡11可以為單片目鏡和膠合組目鏡中的一種。具體實施時，所述的激光器的光斑直徑可以在1_5_之間.具體實施時，所述的激光器可以為激光二極管，半導體激光器、固體激光器等。具體實施時，所述的紅外光收集模塊4由一個光闌bl4和一個濾光片15組成，光闌bl4與濾光片15中心線重合，其光軸與物鏡7光軸呈一夾角。具體實施時，所述的目標瞄準模塊3中的分劃板與光收集模塊中的光闌a8在進行貓準與測溫時與分光模塊2共同作用下呈對稱關系。具體實施時，所述的光闌a8為中心帶有小孔的薄片構成，小孔的范圍在0. 2-2mm之間。 具體實施時，所述的光電轉化模塊5由探測器16構成，探測器16與光接收模塊相
互連接。綜上所述，本發明與現有技術相比，與現有技術相比，該結構可以有效地為紅外測溫系統提供一種具有瞄準定位與測溫功能，且瞄準精度高、測溫精度高、穩定性好的在線式非接觸可調節焦距，同時實現物象距準確定位，以滿足最小目標情況下測溫準確。盡管上文對本發明進行了詳細說明，但是本發明不限于此，本技術領域技術人員可以根據本發明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發明原理所作的修改，都應當理解為落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種光學紅外測溫儀的光路結構，包括它由光線收集模塊、紅外光收集模塊、光電轉換模塊組成；其特征在于該光路結構還包括分光模塊和目標瞄準模塊； 其中，所述分光模塊由分光鏡組成， 所述目標瞄準模塊分為激光瞄準模塊和目視瞄準模塊， 所述目視瞄準模塊由分化板、目鏡、出瞳窗口、出瞳四部分組成，其中分化板位于目鏡的前端，出瞳窗口位于目鏡的后端，出瞳位于出瞳窗口后，四者在同一光軸上，且四者之間距離固定； 各個模塊之間的連接關系為光線收集模塊通過該模塊中的物鏡和光闌將光線收集后傳輸給分光模塊；分光模塊將收集到的紫外光、可見光和紅外光通過鏡片基板上的分光膜進行分光后，將可見光傳輸給目標瞄準模塊，將紅外光傳輸給紅外能量收集模塊；其中，紅外能量收集模塊將收到紅外光通過該模塊中的光闌和濾光片傳輸給光電轉化模塊；光電轉化模塊將收到的紅外光通過該模塊中的探測器將光信號轉化成電信號；目標瞄準模塊中的目視瞄準模塊將收到可見光之后，通過目視瞄準模塊中的分劃板、目鏡、出瞳窗口、出瞳將可見光輸出。
2.一種光學紅外測溫儀的光路結構，包括它由光線收集模塊、紅外光收集模塊、光電轉換模塊組成；其特征在于該光路結構還包括分光模塊和目標瞄準模塊； 其中，所述分光模塊由分光鏡組成， 所述目標瞄準模塊分為激光瞄準模塊和目視瞄準模塊， 所述激光瞄準模塊由分化板、激光器組成，其中分化板位于激光器的前面，且激光光斑中心與分化板的中心在同一光軸上； 各個模塊之間的連接關系為光線收集模塊通過該模塊中的物鏡和光闌將光線收集后傳輸給分光模塊；分光模塊將收集到的紫外光、可見光和紅外光通過鏡片基板上的分光膜進行分光后，將可見光傳輸給目標瞄準模塊，將紅外光傳輸給紅外能量收集模塊；其中，紅外能量收集模塊將收到紅外光通過該模塊中的光闌和濾光片傳輸給光電轉化模塊；光電轉化模塊將收到的紅外光通過該模塊中的探測器將光信號轉化成電信號；目標瞄準模塊中的激光瞄準模塊將激光器發出的可見光通過激光瞄準模塊中的分化板、分光模塊中的分光鏡、光線收集模塊中的光闌和物鏡輸出，用于目標定位。
3.根據權利要求3所述的一種光學紅外測溫儀的光路結構，其特征在于窗口可以為石英窗口，藍寶石窗口，光學玻璃窗口中的一種。
4.根據權利要求I或2所述的一種光學紅外測溫儀的光路結構,其特征在于分光模塊由一個分光鏡組成，其中，分光鏡設置在可調支架上，分光鏡與水平方向可成10度到170度之間。
5.根據權利要求4所述的一種光學紅外測溫儀的光路結構，其特征在于分光鏡是由一個鏡片基板和一個分光膜構成。
6.根據權利要求I所述的一種光學紅外測溫儀的光路結構，其特征在于目視瞄準模塊由分化板、目鏡、出瞳窗口、出瞳四部分組成，分化板位于目鏡的前端，出瞳窗口位于目鏡的后端，出瞳位于出瞳窗口后，四者在同一光軸上，且四者之間距離固定。
7.根據權利要求2所述的一種光學紅外測溫儀的光路結構，其特征在于激光瞄準模塊由分化板、激光器組成，分化板位于激光器的前面，且激光光斑中心與分化板的中心在同一光軸上。
8.根據權利要求6和7所述的一種光學紅外測溫儀的光路結構，其特征在于分化板可以為單面拋光、雙面拋光中的一種。
9.根據權利要求I或2所述的一種光學紅外測溫儀的光路結構，其特征在于目標瞄準模塊中的分劃板與光收集模塊中的光闌在進行瞄準與測溫時與分光模塊共同作用下呈 對稱關系。
10.根據權利要求3所述的一種光學紅外測溫儀的光路結構，其特征在于探測器是硅探測器、鍺探測器、銦鎵砷探測器、硅-硅雙層探測器、硅-鍺雙層探測器、硅-銦鎵砷雙層探測器中的一種；且硅探測器、鍺探測器、銦鎵砷探測器為單色探測器，硅-硅雙層探測器、硅-鍺雙層探測器、硅-銦鎵砷雙層探測器為比色探測器。
全文摘要
本發明公開了一種光學紅外測溫儀的光路結構，涉及一種工業非接觸溫度的測溫儀器，包括光線收集模塊1、紅外光收集模塊4、光電轉換模塊組成；其特征在于該光路結構還包括分光模塊2和目標瞄準模塊3；其中，所述分光模塊2由分光鏡9組成，所述目標瞄準模塊3為激光瞄準模塊和目視標準模塊，各個模塊之間進行連接。本發明的優越性為與現有技術相比，該結構可以有效地為紅外測溫系統提供一種具有瞄準定位與測溫功能，且瞄準精度高、測溫精度高、穩定性好的在線式非接觸可調節焦距，同時實現物象距準確定位，以滿足最小目標情況下測溫準確。
文檔編號G01J5/08GK102735345SQ20111009026
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月12日 優先權日2011年4月12日
發明者張麗麗, 文進, 黃正宇 申請人:無錫瑞藍思科技有限公司