[實(shí)用新型]一種熱紅外成像系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920244895.8
• 申請(qǐng)日: 2009-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN201548753U
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬小龍;楊建峰;李婷;賀映紅;常凌穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G02B27/00
• 分類號(hào): G02B27/00;G02B1/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 康凱

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型是一種工作于熱紅外波段的成像光學(xué)系統(tǒng)。具體地說，是一種物距為有限遠(yuǎn)的、工作于熱紅外波段的、物方遠(yuǎn)心的、具有100％冷光闌效率、畸變非常小的光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

廣義上講，波長(zhǎng)從0.9微米到1000微米電磁輻射都可稱之為紅外輻射。大氣對(duì)于不同波段的紅外輻射透過率是不同的，一般說來對(duì)于紅外輻射有兩個(gè)波段透過率較高，一個(gè)是3微米到5微米，稱之為中紅外波段；另一個(gè)是8微米到12微米，稱之為熱紅外波段。

同可見光輻射一樣，紅外輻射也是一種電磁波，只不過波長(zhǎng)更長(zhǎng)一些。紅外輻射也同樣遵守反射定律和折射定律，因此同樣可以像可見光一樣通過光學(xué)系統(tǒng)成像。

紅外成像同可見光成像也有許多明顯不同之處。首先從目標(biāo)特性來說，紅外輻射由目標(biāo)自身輻射而出，是一種被動(dòng)成像系統(tǒng)；可見光則是由目標(biāo)反射其他光源(如太陽)的輻射，屬于主動(dòng)成像系統(tǒng)；其次，紅外成像系統(tǒng)的探測(cè)器經(jīng)常需要制冷，并且探測(cè)器內(nèi)置冷光闌。探器制冷可以大大降低暗電流，提高探測(cè)器靈敏度。探測(cè)器內(nèi)的冷光闌的作用是攔掉視場(chǎng)外的雜散輻射。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種工作于熱紅外波段的光學(xué)系統(tǒng)，是一種物距為有限遠(yuǎn)的、物方遠(yuǎn)心的、具有100％冷光闌效率、畸變非常小的光學(xué)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種熱紅外成像系統(tǒng)，包括位于同光軸的鏡頭和探測(cè)器，所述探測(cè)器從靠近鏡頭的一側(cè)起依次包括探測(cè)器窗口、冷光闌以及成像焦面，

其特殊之處在于：

所述鏡頭由五個(gè)鏡片組成，具體的從遠(yuǎn)離探測(cè)器的一側(cè)起依次包括第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片、第四鏡片以及第五鏡片；

所述第一鏡片是由鍺磨制而成的正光焦度的平面向物方的平凸鏡；

所述第二鏡片是由鍺磨制而成的正光焦度的彎向像方的彎月鏡；

所述第三鏡片是由Amtirl磨制而成的負(fù)光焦度的雙凹鏡；

所述第四鏡片是由Amtirl磨制而成的負(fù)光焦度的彎向像方的彎月鏡；

所述第五鏡片是由鍺磨制而成的正光焦度的平面向像方的平凸鏡。

上述第一鏡片的入射面距離物面80mm，其在焦平面成0.6倍的像。

本實(shí)用新型整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)由五個(gè)鏡片組成，其中三個(gè)鍺鏡片，兩個(gè)Amtirl鏡片，其中Amtirl鏡片是一種鍺玻璃鏡片的混合體，德國(guó)代號(hào)為IG2，Amtirl為美國(guó)代號(hào)，它是一種用于熱紅外波段的玻璃。工作時(shí)，物面距第一鏡片的入射面80mm，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)縮小0.6倍呈于焦平面。

由于是具有100％冷光闌效率。這是由鏡頭設(shè)計(jì)決定的，所謂100％冷光闌效率是指所有聚焦于焦面的光都是目標(biāo)所發(fā)出的，系統(tǒng)完全去除背景的雜散輻射，從而可以大大提高圖像對(duì)比度。

由于成像系統(tǒng)是理想的物方遠(yuǎn)心，并且畸變小于萬分之五，所以此系統(tǒng)非常適合于將熱紅外光纖傳像束轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的耦合器件。此系統(tǒng)物方數(shù)值孔徑為0.133，如果熱紅外傳像束的光纖數(shù)值孔徑大于光學(xué)系統(tǒng)物方數(shù)值孔徑，則系統(tǒng)接受到信號(hào)完全是傳像束的信號(hào)，由此可以大大提高信號(hào)耦合的效率。

附圖說明

圖1是整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)側(cè)視剖面圖；

圖2是光學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)曲線；

圖3是光學(xué)系統(tǒng)像差曲線；

圖4是光學(xué)系統(tǒng)球差曲線和畸變曲線；

其中a表示球差曲線、b表示畸變曲線。

附圖標(biāo)號(hào)說明：1-第一鏡片，2-第二鏡片，3-第三鏡片，4-第四鏡片，5-第五鏡片，6-冷光闌，7-鏡頭，8-探測(cè)器。

具體實(shí)施方式

參見圖1，一種熱紅外成像系統(tǒng)，包括位于同光軸的鏡頭7和探測(cè)器8，探測(cè)器8從靠近鏡頭7的一側(cè)起依次包括探測(cè)器8窗口、冷光闌6以及成像焦面，鏡頭7由五個(gè)鏡片組成，具體的從遠(yuǎn)離探測(cè)器8的一側(cè)起依次包括第一鏡片1、第二鏡片2、第三鏡片3、第四鏡片4以及第五鏡片5；第一鏡片1是由鍺磨制而成的正光焦度的平面向物方的平凸鏡；第二鏡片2是由鍺磨制而成的正光焦度的彎向像方的彎月鏡；第三鏡片3是由Amtirl磨制而成的負(fù)光焦度的雙凹鏡；第四鏡片4是由Amtirl磨制而成的負(fù)光焦度的彎向像方的彎月鏡；第五鏡片5是由鍺磨制而成的正光焦度的平面向像方的平凸鏡；第二鏡片2與第三鏡片3相連在一起；第一鏡片1的入射面距離物面80mm，其在焦平面成0.6倍的像。