[實用新型]紅外定焦光電系統

有效

• 申請號: 201020674176.2
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN201965290U
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 楊耀富;魏書貴;王淑一
• 申請（專利權）人: 河南中光學集團有限公司
• 主分類號: G02B13/14
• 分類號: G02B13/14;G02B13/18;G02B1/02
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 莊振乾

技術領域

本實用新型屬于夜視技術領域，具體涉及一種紅外定焦光電系統。

背景技術：

基于單波段夜視技術從出現發展到現在，已經具有相當完整的理論和比較成熟的技術，但由于其在獲取信息方面局限于幾個μm的光譜范圍內，且為單一模式，這使得系統的應用受到限制。由于夜晚目標的照度太低，紅外線圖像僅能提供單色的黑白圖像，而從信息論的角度分析，單色圖像僅反映景物的亮度信息，而彩色圖像不僅含有亮度信息，還有色度信息，因而彩色圖像所包含的信息量比單色的灰度圖像高的多。基于這們的實際情況，以提高目標探測與識別概率為出發點紅外線熱成像儀多光譜融合彩色夜視技術是今后發展的重要方向，也是目前發展中存在的缺陷。另外，小型化、輕量化是反映熱成像技術進步的一個重要方面，與致冷熱像儀相比，非致冷焦平面具有價格低，體積小，重量輕，功耗低，可靠性高和維護更方便等優點。目前，焦平面陳列規模的不斷增大，像素尺寸的進一步減小，極大提高了焦平面的靈敏度，使得非致冷紅外熱成像系統在具有良好性能的同時，更容易實現小型化與輕量化。現有的紅外光電系統中，多采用定焦光學系統，且由4-6片光學鏡片構成，成本高，制作裝配要求精度高，也增加了維護的麻煩。

實用新型內容

為解決現有技術存在的上述缺陷，本實用新型的目的在于提供一種結構緊湊，成本低廉，成像效果好的紅外定焦光電系統。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案：該紅外定焦光電系統，由透鏡組和探測器構成，其特征在于：所述透鏡組由兩片透鏡構成，所述透鏡采用N型鍺單晶材料，透鏡的物側為球面，像側為非球面，所述透鏡組的調制傳遞函數在20m處及不同溫度下特征頻率20Lp/mm處的全視場均大于0.5，彌散斑小于35μm，紅外鏡頭的F數為1，所述探測器為非致冷紅外探測器。

采用上述技術方案的有益效果：該紅外定焦光電系統中由于受紅外探測器接收面積較小的制約，所以紅外光學系統的視場不太大，軸外像差可以少考慮，因此，在固定焦距的紅外光學系統中，采用較小的F數，即采用F數為1，為增加光學系統透過率和提高光學系統的傳遞函數，結構形式采用兩片透鏡既可，其調制傳遞函數在20m處及不同溫度下特征頻率20Lp/mm處的全視場均大于0.5，彌散斑小于35μm。不同定焦系統的焦距的確定，是根據視場、空間分辨率及識別距離來確定，根據北大西洋公約組織標準化協定，紅外熱像儀光學系統的作用距離分為探測、識別和確認，概率為50％的最低分辨率為1∶3∶6，50％的識別概率在實際使用中效果不可能太好，所以在探測器上所成像的大小最少應占4個像素才能滿足識別的要求。根據紅外光學系統焦距計算公式：f′＝Rnd/h(f′-紅外光學系統焦距、R-識別距離、h-目標寬度、n-目標所占像素數、d-像素尺寸)，可以獲得實際要求的焦距值。紅外熱成像技術實質上是一種波長轉換技術，即把紅外輻射轉換為可見光技術，因圖像的最終接收器是人眼，利用景物本身各部分輻射的差異獲得圖像的細節。目標特征是把目標從背景中區分出來的空間，而最小可分辯溫差(MRTD)是綜合評價系統溫度分辨率和空間分辨率的重要參數，是熱成像系統對目標識別最重要的評價指標，它不僅包括了系統的特性，也包括了觀察者的主觀因素，它表征出熱成像系統熱靈敏度和高頻極限分辨力的綜合度量，是綜合評價熱成像的核心參數。從公式MRTD∝F²/t×MTF(MRTD-最小可分辨溫差、F-紅外鏡頭的F數、t-紅外鏡頭的透過率、MTF-紅外鏡頭的傳遞函數)，由于非致冷式焦平面探測器的光譜響應靈敏度較低，要求光學系統的相對孔徑盡量大，F數選為1。根據公式可以看出，該紅外光學系統具有較好的成像效果。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型的具體實施例作進一步詳細的說明。

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示的紅外定焦光電系統，由透鏡組和探測器3構成，所述透鏡組由兩片透鏡1、2構成，所述透鏡采用N型鍺單晶材料，透鏡的物側為球面，像側為非球面，所述透鏡組的調制傳遞函數在20m處及不同溫度下特征頻率20Lp/mm處的全視場均大于0.5，彌散斑小于35μm，紅外鏡頭的F數為1，所述探測器3為非致冷紅外探測器。