[發(fā)明專利]基于FPA非制冷紅外熱成像的菲涅耳透鏡光學讀出系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210161403.5
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102798472A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 惠梅;王文娟;龔誠;趙躍進
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10;G01J5/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于FPA非制冷紅外熱成像的菲涅耳透鏡光學讀出系統(tǒng)，其特征在于：

該系統(tǒng)為MEMS紅外熱成像系統(tǒng)，系統(tǒng)由照明光路、焦平面陣列微懸臂梁FPA、紅外透鏡、菲涅爾透鏡、光電探測器及顯示器組成。

2.如權利要求1所述的基于FPA非制冷紅外熱成像的菲涅耳透鏡光學讀出系統(tǒng)，其特征在于：紅外透鏡將熱輻射目標共軛成像在FPA后表面上，使FPA小單元發(fā)生受熱變形偏轉，照明光路出射的平行光經(jīng)FPA前表面反射后到達菲涅爾透鏡，經(jīng)過菲涅耳透鏡多相位階數(shù)浮雕結構的衍射，成像在光電探測器上，顯示器顯示焦平面陣列受熱偏轉前后的光場信息。

3.如權利要求2所述的基于FPA非制冷紅外熱成像的菲涅耳透鏡光學讀出系統(tǒng)，其特征在于：菲涅耳透鏡讀出方法利用的是衍射成像，對位相和振幅都有調制作用，經(jīng)過菲涅爾透鏡前的光波是平面波，經(jīng)過菲涅爾透鏡的位相調制后，波形可變?yōu)槿我獠妗?/p>

4.如權利要求3所述的基于FPA非制冷紅外熱成像的菲涅耳透鏡光學讀出系統(tǒng)，其特征在于：折射光學系統(tǒng)中，只能通過改變曲面的曲率或使用不同的光學材料校正像差，而菲涅爾透鏡則可以通過改變透鏡的位置，槽寬與槽深以及槽型結構來產(chǎn)生任意波面，大大增加了設計變量，起到精準成像的目的，可以提高探測靈敏度和成像質量。

5.如權利要求3所述的基于FPA非制冷紅外熱成像的菲涅耳透鏡光學讀出系統(tǒng)，其特征在于：因為菲涅耳透鏡波帶半徑的奇數(shù)序或偶數(shù)序各自發(fā)出的次波到達參考點的光程差為波長的整數(shù)倍，所以光波經(jīng)過衍射到達該點時引起的光振動的位相相同，光強加強，達到衍射成像的目的。

6.如權利要求5所述的基于FPA非制冷紅外熱成像的菲涅耳透鏡光學讀出系統(tǒng)，其特征在于：菲涅耳透鏡是一種二元光學衍射元件，是一種純相位衍射元件，為得到高的衍射效率，可做成多相位階數(shù)的浮雕結構，利用亞波長結構及連續(xù)相位面型，可以達到接近100％的衍射效率。

7.如權利要求6所述的基于FPA非制冷紅外熱成像的菲涅耳透鏡光學讀出系統(tǒng)，其特征在于：菲涅爾透鏡使用亞波長結構得到寬帶、大視場、消反射和偏振等特性，因此，菲涅爾透鏡可以放置在離FPA很近的位置，實現(xiàn)光學讀出系統(tǒng)的小型化。

8.如權利要求2所述的基于FPA非制冷紅外熱成像的菲涅耳透鏡光學讀出系統(tǒng)，其特征在于：采用單片菲涅爾透鏡衍射成像，取代傳統(tǒng)光學讀出方法的多片透鏡成像系統(tǒng)，減小了光學讀出系統(tǒng)的體積和重量。