一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地震探測設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種利用光學(xué)成像的方式進(jìn)行地震預(yù)測預(yù)報(bào)的成像儀，具體的說是一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀。
【背景技術(shù)】
[0002]地震預(yù)測預(yù)報(bào)是當(dāng)今世界最重要的科學(xué)難題之一，現(xiàn)代技術(shù)和空間技術(shù)的發(fā)展，證實(shí)地震之前的前兆現(xiàn)象是確實(shí)存在的，并預(yù)言地震預(yù)測最終是能夠?qū)崿F(xiàn)的。地震前引發(fā)的行進(jìn)式電離層擾動，將導(dǎo)致氣輝強(qiáng)度的變化，通過氣輝光電探測技術(shù)，就能夠診斷出電離層的變化，用于對電離層的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而實(shí)現(xiàn)地震的預(yù)測預(yù)報(bào)。
[0003]對于氣輝的研究，過去都是以發(fā)射火箭，搭載氣輝光度計(jì)進(jìn)行探測，這些方法成本高，不夠?qū)崟r(shí)快速。近些年來，地基氣輝成像探測技術(shù)得到快速發(fā)展，對于氣輝輻射來說，屬于單點(diǎn)波長微弱輻射(例如557.7nm和630nm波長氣輝)，要求濾光片具有超窄帶濾波特性，同時(shí)具有較大口徑，而傳統(tǒng)濾光片實(shí)現(xiàn)單波長的超窄帶濾波工藝復(fù)雜，限定了濾光片尺寸不能太大，同時(shí)價(jià)格昂貴，目前主要依賴于進(jìn)口，因此不能滿足目前高信噪比、高精度氣輝探測需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出了一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，通過在光路中增加的濾光結(jié)構(gòu)，提高了信噪比，滿足當(dāng)前的探測需求。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來具體實(shí)現(xiàn):
[0006]—種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，包括會聚透鏡組、濾光組件、轉(zhuǎn)像鏡組件和探測器組件，其中:
[0007]所述會聚透鏡組，用于將大視場孔徑光束會聚為小角度光束，并發(fā)射給轉(zhuǎn)像鏡組件；
[0008]所述轉(zhuǎn)像鏡組件，包括一個場鏡和一組對稱布置在光路上的兩個轉(zhuǎn)像鏡組，其中所述場鏡接收所述會聚透鏡組的光束并依次射入兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組，經(jīng)過兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組的光束射入所述探測器組件；
[0009]所述濾光組件，置于所述轉(zhuǎn)像鏡組之間；
[0010]所述探測器組件，用于探測光束信號。
[0011 ]兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組分別為前轉(zhuǎn)像鏡組和后轉(zhuǎn)像鏡組，所述前轉(zhuǎn)像鏡組與所述后轉(zhuǎn)像鏡組的透鏡呈對稱分布，并且所述濾光組件置于所述前轉(zhuǎn)像鏡組和所述后轉(zhuǎn)像鏡組之間，其中所述前轉(zhuǎn)像鏡組包括第一凸透鏡、第一凹透鏡、第二凸透鏡、第三凸透鏡，四個透鏡沿著主光軸依次布置;所述第一凸透鏡與第一凹透鏡之間的距離遠(yuǎn)大于所述第一凹透鏡與第三凸透鏡之間的距離。
[0012]優(yōu)選地，所述會聚透鏡組為魚眼鏡組。
[0013]優(yōu)選地，所述魚眼鏡組采用準(zhǔn)像方遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)，即魚眼鏡組的像方主光線與光軸平行，其中負(fù)透鏡的光焦度優(yōu)選為0.02-0.06，但不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)使用需求而進(jìn)行調(diào)整。
[0014]優(yōu)選地，所述濾光組件為F-P窄帶干涉濾光片。
[0015]優(yōu)選地，所述F-P窄帶干涉濾光片采用兩片平板透鏡，平行放置在光路中，并且兩個透鏡之間保持確定的距離。
[0016]所述F-P窄帶干涉濾光片的反射率大于95%。
[0017]優(yōu)選地，所述探測器組件為科學(xué)級CXD相機(jī)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn):
[0019]所述的魚眼鏡頭采用準(zhǔn)像方遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)，像面照度均勻性好，在設(shè)計(jì)中增加了前組負(fù)透鏡的光焦度，使得系統(tǒng)后工作距離增大，實(shí)現(xiàn)了大視場成像;所述的轉(zhuǎn)像鏡組包含一個場鏡和一組對稱的轉(zhuǎn)像鏡組，場鏡用于魚眼鏡頭與后面轉(zhuǎn)像鏡組的系統(tǒng)光闌匹配連接，對稱的轉(zhuǎn)像鏡組為小視場、無畸變系統(tǒng)，將通過魚眼鏡組的大視場大相對孔徑光束整形為小角度光束，接近平行光入射到F-P窄帶干涉濾光片表面，保證干涉濾光片不發(fā)生波長漂移及透光率降低等問題;所述的濾光組件為F-P窄帶干涉濾光片，是由兩塊反射率大于95 %的平板透鏡組成，兩塊平板透鏡間的平行度為1/20-1/100波長，透鏡之間具有一定的間隔，這個間隔決定了采樣干涉的光束之間的光程差，也決定了窄帶濾光的峰值透光率波長位置及半帶寬度，濾光組件進(jìn)行譜線選擇，可實(shí)現(xiàn)波長點(diǎn)557.7nm、630nm，帶寬Inm的超窄帶濾波;所述的探測器組件為科學(xué)級CCD相機(jī)，實(shí)現(xiàn)探測成像，為后期數(shù)據(jù)處理提供數(shù)據(jù)。
[0020]本發(fā)明的用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀的有益效果在于:本發(fā)明采用的F-P窄帶濾光組件，可實(shí)現(xiàn)Inm單波長點(diǎn)濾光，提高了整個系統(tǒng)的信噪比。同時(shí)系統(tǒng)采用一體化成像設(shè)計(jì)方法，從魚眼鏡頭到轉(zhuǎn)像鏡組及濾波片，系統(tǒng)中所有光學(xué)鏡片通過光學(xué)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合評價(jià)系統(tǒng)像差及加工公差，實(shí)現(xiàn)了更小像差、更高氣輝成像像質(zhì)，為地震預(yù)測預(yù)報(bào)提供更準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0021 ]下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]圖1為本發(fā)明提供的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]本發(fā)明的用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀光學(xué)系統(tǒng)焦距為4mm，視場角為120°，相對孔徑2.8，？-?窄帶干涉濾光片直徑50臟，兩個氣輝觀測波長點(diǎn)為557.711111、63011111，帶寬均為lnm。具體結(jié)構(gòu)及光路圖如圖1所示，包括:魚眼鏡組、場鏡、轉(zhuǎn)像鏡組、F-P窄帶濾光片、科學(xué)級(XD相機(jī)。
[0025]如圖1所示，光線經(jīng)過魚眼鏡頭I后通過場鏡2，場鏡2置于魚眼鏡頭I焦面附近，再經(jīng)過轉(zhuǎn)像鏡組4(前轉(zhuǎn)像鏡組41和后轉(zhuǎn)像鏡組42)，轉(zhuǎn)像鏡組中間為平行光路，平行光路中放置F-P窄帶干涉濾光片3，進(jìn)行譜線選擇，滿足一定波長(557.7nm、630nm)的光線，進(jìn)入后成像在CCD相機(jī)靶面5上。實(shí)線和虛線分別表示的是0°和60°入射的光線。
[0026]下面結(jié)合本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步闡述:
[0027]—種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，包括會聚透鏡組、濾光組件、轉(zhuǎn)像鏡組件和探測器組件，其中:
[0028]所述會聚透鏡組，用于將大視場孔徑光束會聚為小角度光束，并發(fā)射給轉(zhuǎn)像鏡組件；
[0029]所述轉(zhuǎn)像鏡組件，包括一個場鏡和一組對稱布置在光路上的兩個轉(zhuǎn)像鏡組，其中所述場鏡接收所述會聚透鏡組的光束并依次射入兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組，經(jīng)過兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組的光束射入所述探測器組件；
[0030]所述濾光組件，置于所述轉(zhuǎn)像鏡組之間；
[0031 ]所述探測器組件，用于探測光束信號。
[0032]兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組分別為前轉(zhuǎn)像鏡組和后轉(zhuǎn)像鏡組，所述前轉(zhuǎn)像鏡組與所述后轉(zhuǎn)像鏡組的透鏡呈對稱分布，并且所述濾光組件置于所述前轉(zhuǎn)像鏡組和所述后轉(zhuǎn)像鏡組之間，優(yōu)選地，所述前轉(zhuǎn)像鏡組包括第一凸透鏡、第一凹透鏡、第二凸透鏡、第三凸透鏡，四個透鏡沿著主光軸依次布置;所述第一凸透鏡與第一凹透鏡之間的距離遠(yuǎn)大于所述第一凹透鏡與第三凸透鏡之間的距離。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明技術(shù)方案的理解，所述前轉(zhuǎn)像鏡組并不限于本實(shí)施例所述的四個透鏡，在實(shí)施的過程中可根據(jù)使用的需要而進(jìn)行調(diào)整。
[0033]優(yōu)選地，所述會聚透鏡組為魚眼鏡組。
[0034]優(yōu)選地，所述魚眼鏡組采用準(zhǔn)像方遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)，即魚眼鏡組的像方主光線與光軸平行，其中負(fù)透鏡的光焦度優(yōu)選為0.02-0.06但不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)使用需求而進(jìn)行調(diào)整。
[0035]優(yōu)選地，所述濾光組件為F-P窄帶干涉濾光片。
[0036]優(yōu)選地，所述F-P窄帶干涉濾光片采用兩片平板透鏡，平行放置在光路中，并且兩個透鏡之間保持確定的距離。
[0037]所述F-P窄帶干涉濾光片的反射率大于95%。
[0038]優(yōu)選地，所述探測器組件為科學(xué)級CXD相機(jī)。
[0039]在本發(fā)明中，通過調(diào)節(jié)F-P窄帶干涉濾光片3兩塊平行平板的間隔，可以改變窄帶濾光的峰值透光率波長位置及半帶寬度，即:可以通過調(diào)整間隔控制觀測波長點(diǎn)及觀測波長點(diǎn)帶寬，因此，本發(fā)明也可以觀測其他波長點(diǎn)氣輝目標(biāo)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，包括會聚透鏡組、濾光組件、轉(zhuǎn)像鏡組件和探測器組件，其特征在于，其中: 所述會聚透鏡組，用于將大視場孔徑光束會聚為小角度光束，并發(fā)射給轉(zhuǎn)像鏡組件； 所述轉(zhuǎn)像鏡組件，包括一個場鏡和一組對稱布置在光路上的兩個轉(zhuǎn)像鏡組，其中所述場鏡接收所述會聚透鏡組的光束并依次射入兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組，經(jīng)過兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組的光束射入所述探測器組件； 所述濾光組件，置于所述轉(zhuǎn)像鏡組之間； 所述探測器組件，用于探測光束信號。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，其特征在于，所述會聚透鏡組為魚眼鏡組。3.如權(quán)利要求1所述的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，其特征在于，所述魚眼鏡組采用準(zhǔn)像方遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)，即魚眼鏡組的像方主光線與光軸平行。4.如權(quán)利要求1所述的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，其特征在于，所述濾光組件為F-P窄帶干涉濾光片。5.如權(quán)利要求4所述的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，其特征在于，所述F-P窄帶干涉濾光片采用兩片平板透鏡，平行放置在光路中，并且兩個平板透鏡之間保持確定的距離。6.如權(quán)利要求5所述的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，其特征在于，兩個平板透鏡之間的平行度為1/20-1/100波長。7.如權(quán)利要求5所述的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，其特征在于，所述F-P窄帶干涉濾光片的反射率大于95%。8.如權(quán)利要求1所述的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，其特征在于，所述探測器組件為科學(xué)級CXD相機(jī)。9.如權(quán)利要求1所述的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，其特征在于，兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組分別為前轉(zhuǎn)像鏡組和后轉(zhuǎn)像鏡組，所述前轉(zhuǎn)像鏡組與所述后轉(zhuǎn)像鏡組的透鏡呈對稱分布，并且所述濾光組件置于所述前轉(zhuǎn)像鏡組和所述后轉(zhuǎn)像鏡組之間。10.如權(quán)利要求9所述的一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，其特征在于，其中所述前轉(zhuǎn)像鏡組包括第一凸透鏡、第一凹透鏡、第二凸透鏡、第三凸透鏡，四個透鏡沿著主光軸依次布置，所述第一凸透鏡與第一凹透鏡之間的距離遠(yuǎn)大于所述第一凹透鏡與第三凸透鏡之間的距離。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于地震預(yù)測預(yù)報(bào)的地基氣輝成像儀，包括會聚透鏡組、濾光組件、轉(zhuǎn)像鏡組件和探測器組件，其中：所述會聚透鏡組，用于將大視場孔徑光束會聚為小角度光束，并發(fā)射給轉(zhuǎn)像鏡組件；所述轉(zhuǎn)像鏡組件，包括一個場鏡和一組對稱布置在光路上的兩個轉(zhuǎn)像鏡組，其中所述場鏡接收所述會聚透鏡組的光束并依次射入兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組，經(jīng)過兩個所述轉(zhuǎn)像鏡組的光束射入所述探測器組件；所述濾光組件，置于所述轉(zhuǎn)像鏡組之間；所述探測器組件，用于探測光束信號。本發(fā)明采用的F-P窄帶濾光組件，可實(shí)現(xiàn)1nm單波長點(diǎn)濾光，提高了整個系統(tǒng)的信噪比。
【IPC分類】G01J3/45
【公開號】CN105588641
【申請?zhí)枴緾N201610070737
【發(fā)明人】田維堅(jiān), 董會, 孔倩倩, 溫亞楠, 肖相國, 張宏建, 朱建鑫, 孫國光, 張清芬
【申請人】青島市光電工程技術(shù)研究院
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年2月1日