一种激光测云仪光学系统及其分光反射镜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种激光测云仪光学系统及其分光反射镜，分光反射镜包括镜体，所述镜体包括中心处的透光区和透光区之外的反光区，且该镜体具有上、下两个表面，上、下表面的透光区均镀有增透膜，上表面的反光区镀有全反膜，下表面的反光区涂有消光漆。本发明的激光测云仪光学系统中的分光反射镜通过在两表面的不同区域分别镀不同膜的方法来实现分光的功能，能够使发射光有效通过，接收光有效反射，既保证大部分激光发射至透镜小部分激光反射至能量检测同时将接收信号反射至接收器，并能有效提高光的利用率，减小杂散光干扰，且结构简单，便于安装调试且性能良好，具有很高的实用价值和深厚的经济意义。
【专利说明】一种激光测云仪光学系统及其分光反射镜
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光测云仪光学系统及其分光反射镜。
【背景技术】
[0002]激光测云仪是根据激光测距原理，发射器发射激光脉冲到大气中，接收器接收云层和大气的后向散射信号，经反演运算而判断云层并计算云底高度值。激光测云仪可准确测量云底高度、穿透厚度等。
[0003]激光测云仪光学系统设计的合理性直接决定了测云仪的测量能力和性能，是测云仪的核心部件之一。在激光测云仪单光路光学系统中，分光反射镜位于发射器和透镜之间，分光反射镜的中心位于透镜的光轴上，与透镜光轴呈45度放置，发射光先通过分光反射镜再经透镜出射，接收光经过透镜入射后被分光反射镜反射而被接收器接收。为保证设备的测量性能需要使通过透镜出射的发射光最大程度地发射出去并使接收光最大程度地被接收器接收。
[0004]中国专利号200910304950.2公开了一种激光测云仪光学系统，包括激光发射器、激光接收器、发射光学系统和接收光学系统，发射光学系统和接收光学系统共用一套光学透镜，在该光学透镜与其下方焦平面之间斜置有分光反射镜，该分光反射镜位于光学透镜的光轴上。这里的分光反射镜为半反半透镜，具有38%的反射率，这种半反半透分光反射镜容易造成发射光被分光反射镜反射后，很强的反射光再经内壁多次反射后直接进入接收器从而给系统带来很强的杂散光干扰。
[0005]中国专利号200810246212.2公开了半导体激光云高自动测量仪光机系统，分束镜前设有与分束镜平行的平面反射镜，该平面反射镜中央有发光光源出射光孔，即一个分束镜再配合一个带孔的全反平面镜来实现分光功能、由于该分束镜需要与一带孔全反平面镜配合使用，其系统结构复杂，成本高；对全反镜和分光反射镜的安装精度要求较高。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种分光反射镜，以解决现有激光测云仪分光反射镜使用时容易带来杂散光干扰或结构复杂、安装精度高的问题，同时提供一种使用该分光反射镜的激光测云仪光学系统。
[0007]为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是:一种分光反射镜，包括镜体，所述镜体包括中心处的透光区和透光区之外的反光区，所述透光区为激光光束从分光反射镜上通过的区域，所述反光区为接收光被反射的区域；该镜体具有上、下两个表面，上、下表面的透光区均镀有增透膜，上表面的反光区镀有全反膜，下表面的反光区涂有消光漆。
[0008]所述透光区为梯形或椭圆形结构的区域。
[0009]本发明激光测云仪光学系统所采用的技术方案是:一种激光测云仪光学系统，包括激光发射器、激光接收器、发射光学系统和接收光学系统，发射光学系统和接收光学系统共用一套透镜，在该透镜与其激光发射器之间放置有分光反射镜，该分光反射镜的中心位于透镜的光轴上，与透镜光轴呈45度放置，所述分光反射镜包括镜体，所述镜体包括中心处的透光区和透光区之外的反光区，且该镜体具有上、下两个表面，上表面朝向透镜，下表面朝向激光发射器；上、下表面的透光区均镀有增透膜，上表面的反光区镀有全反膜，下表面的反光区涂有消光漆。
[0010]所述透光区为梯形或椭圆形结构的区域。
[0011]本发明的激光测云仪光学系统及其分光反射镜通过在分光反射镜两表面的不同区域分别镀不同膜的方法来实现分光的功能，能够使发射光有效通过，接收光有效反射，既保证大部分激光发射至透镜小部分激光反射至能量检测同时将接收信号反射至接收器，并能有效提高光的利用率，减小杂散光干扰，且结构简单，便于安装调试且性能良好，具有很高的实用价值和深厚的经济意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明激光测云仪光学系统的结构原理图；
[0013]图2为本发明分光反射镜的结构原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
[0015]如图1所示为本发明激光测云仪光学系统实施例的结构原理图，由图可知，该系统包括激光发射器1、激光接收器4、发射光学系统和接收光学系统，发射光学系统和接收光学系统共用一套光学透镜3，在该光学透镜与其下方的激光发射器之间斜置有与透镜光轴成45度的分光反射镜2，且该分光反射镜的中心位于光学透镜的光轴上。该分光反射镜包括中心处的透光区和透光区之外的反光区，发射光通过透光区发射出去，接收光通过反光区反射被接收器接收。
[0016]另外，该系统还包括分光反射镜朝向激光发射器一侧设置的能量检测装置5，通过分光反射镜将光源的小部分光水平分出实现激光光源能量的监测。
[0017]如图2所示，本发明的分光反射镜包括镜体，镜体包括中心处的透光区21和透光区之外的反光区22，且该镜体具有上、下两个表面，上、下表面的透光区均镀有增透膜，上表面的反光区镀有全反膜，下表面的反光区涂有消光漆。此处增透膜和全反膜的中心波长均为905nm ;消光漆优选黑消光漆。
[0018]根据激光光源的不同，有效利用激光光束的横截面为长方形或圆形，其透射激光光束在45度放置的分光反射镜上通过区域的截面则对应为梯形结构或椭圆形结构，为达到最优的透射及反射效果，分光反射镜上对应透射激光光束区域的透光区设为与之对应的梯形结构或椭圆形结构；若为梯形结构，则在使用时梯形的下底(长底)朝上放置，如图1所示。
[0019]本发明还提供了一种分光反射镜，具体结构如上所述。
[0020]本发明的工作原理如下:该分光反射镜采用上、下表面的不同区域分别镀不同膜的方法来实现有效分光的功能，其中朝向激光发射器的一面为下表面(A面)，朝向透镜的一面为上表面(B面)。本实施例的激光光束呈长方形，在45度放置的分光镜上的投影为阴影区域一透光区21，此区域为有效利用的发射光通过分光镜的区域，此区域A面、B面均镀905nm的增透膜，使发射光最大程度通过，阴影以外的区域——反光区的A面涂黑消光漆以减小发射光的反射而造成的杂散光干扰，同时发射光被A面反射的一小部分光被激光能量接收以完成激光能量检测的功能，反光区的B面镀905nm的全反膜使接收光被接收器有效接收。
[0021]以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在【具体实施方式】及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种分光反射镜，其特征在于:包括镜体，所述镜体包括中心处的透光区和透光区之外的反光区，所述透光区为激光光束从分光反射镜上通过的区域，所述反光区为接收光被反射的区域；该镜体具有上、下两个表面，上、下表面的透光区均镀有增透膜，上表面的反光区镀有全反膜，下表面的反光区涂有消光漆。
2.根据权利要求1所述的分光反射镜，其特征在于:所述透光区为梯形或椭圆形结构的区域。
3.一种激光测云仪光学系统，包括激光发射器、激光接收器、发射光学系统和接收光学系统，发射光学系统和接收光学系统共用一套透镜，在该透镜与其激光发射器之间放置有分光反射镜，该分光反射镜的中心位于透镜的光轴上，与透镜光轴呈45度放置，其特征在于:所述分光反射镜包括镜体，所述镜体包括中心处的透光区和透光区之外的反光区，且该镜体具有上、下两个表面，上表面朝向透镜，下表面朝向激光发射器；上、下表面的透光区均镀有增透膜，上表面的反光区镀有全反膜，下表面的反光区涂有消光漆。
4.根据权利要求3所述的激光测云仪光学系统，其特征在于:所述透光区为梯形或椭圆形结构的区域。
【文档编号】G01S7/48GK104330843SQ201410350450
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】肖巧景, 王国新, 王福山, 滕军 申请人:凯迈（洛阳）环测有限公司