[發(fā)明專利]一種具有高效冷屏的長線陣推掃紅外熱成像系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410121153.1
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103913239A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王躍明;肖喜中;王建宇;郎均慰;陳楊;鮑智康;王晟瑋;莊曉瓊;黃文俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種紅外成像系統(tǒng)，具體是指一種用于高靈敏度紅外熱成像探測的具有高效冷屏的長線陣推掃紅外熱成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

與可見光系統(tǒng)不同，紅外光學(xué)系統(tǒng)探測的是物體的熱輻射。大多數(shù)紅外探測器都必須工作在低溫深冷狀態(tài)下，被封裝在杜瓦瓶中。同時(shí)，為了限制探測器視場以外的不必要的熱輻射，在探測器與杜瓦瓶窗口之間設(shè)置了冷屏。紅外光學(xué)系統(tǒng)在使用制冷型的探測器時(shí)必須考慮出瞳與冷屏的匹配。

傳統(tǒng)的紅外光學(xué)系統(tǒng)多采用以下幾種匹配形式：

1.將冷屏直接作為光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌，相當(dāng)于將光學(xué)系統(tǒng)入瞳直接放置在探測器的冷屏處。這種匹配方式適用于短焦距，但在焦距較長時(shí)，由于入瞳位置遠(yuǎn)離像差的校正位置，使得系統(tǒng)中光學(xué)元件的外形尺寸大大增加，加工裝調(diào)困難。

2.增加中繼成像系統(tǒng)，使出瞳成像在探測器前，實(shí)現(xiàn)出瞳與冷屏的完全匹配。中繼成像系統(tǒng)多采用透鏡組，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜化，同時(shí)降低了整個(gè)紅外成像系統(tǒng)的光學(xué)效率。

3.采用不完全匹配，即冷屏與出瞳不在一個(gè)平面內(nèi)。這種方式存在軸外漸暈，僅適用于目標(biāo)為點(diǎn)目標(biāo)，且視場限制在一定范圍的中心視場。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，且具有高效冷屏的長線陣推掃紅外熱成像系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

光學(xué)系統(tǒng)示意圖如附圖1所示。光學(xué)系統(tǒng)由主鏡1、次鏡2、折轉(zhuǎn)調(diào)焦鏡3、三鏡4和長線陣紅外焦平面5組成。首先來自目標(biāo)的平行光束通過主鏡1，射向次鏡2，經(jīng)其反射到折轉(zhuǎn)調(diào)焦鏡3，光路轉(zhuǎn)折后，射向三鏡4，通過冷屏并最終成像在長線陣紅外焦平面5。光學(xué)系統(tǒng)的入瞳設(shè)置在主鏡1處，出瞳與長線陣紅外焦平面5的冷屏重合。

由于上述技術(shù)方案的使用，本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：本身具備了二次成像的性質(zhì)，出瞳位于探測器前，有利于與冷屏的完全匹配，實(shí)現(xiàn)了高靈敏度；未使用中繼成像系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕；采用了折轉(zhuǎn)調(diào)焦鏡，光學(xué)元件加工裝調(diào)簡單；可用于長焦距紅外熱成像探測。

附圖說明：

圖1是光學(xué)系統(tǒng)光路示意圖。

圖2是本發(fā)明具體實(shí)例中所述的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3是冷屏與光學(xué)系統(tǒng)出瞳完全匹配的示意圖。

圖4是系統(tǒng)光學(xué)傳遞函數(shù)MTF示意圖。

具體實(shí)施方式：

根據(jù)本發(fā)明附圖1中所示的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，我們設(shè)計(jì)了一款高靈敏度長線陣推掃紅外熱成像系統(tǒng)，其技術(shù)指標(biāo)如下：

工作波段：??3～5μm；

探測器規(guī)模：2048×256，像元尺寸30μm；

視場大小：??2°×0.6°；

焦距：??????1000mm；

系統(tǒng)體積：??350mm×230mm×250mm

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如附圖2所示，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：