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一種具有高效冷屏的長線陣推掃紅外熱成像系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有高效冷屏的長線陣推掃紅外熱成像系統，由主鏡、次鏡、折轉調焦鏡、三鏡、機械結構、長線陣紅外焦平面、冷屏和制冷杜瓦組成。來自目標的光束依次經過主鏡、次鏡、折轉調焦鏡、三鏡，最終成像在紅外焦平面上。光學系統的出瞳位于探測器前，與冷屏完全匹配，實現了100%冷光闌。系統結構緊湊，重量輕，體積小，加工裝調簡單，可用于高靈敏度紅外熱成像探測。
【專利說明】一種具有高效冷屏的長線陣推掃紅外熱成像系統
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種紅外成像系統，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。
【背景技術】:
[0002]與可見光系統不同，紅外光學系統探測的是物體的熱輻射。大多數紅外探測器都必須工作在低溫深冷狀態下，被封裝在杜瓦瓶中。同時，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置了冷屏。紅外光學系統在使用制冷型的探測器時必須考慮出瞳與冷屏的匹配。
[0003]傳統的紅外光學系統多采用以下幾種匹配形式:
[0004]1.將冷屏直接作為光學系統的孔徑光闌，相當于將光學系統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，由于入瞳位置遠離像差的校正位置，使得系統中光學元件的外形尺寸大大增加，加工裝調困難。
[0005]2.增加中繼成像系統，使出瞳成像在探測器前，實現出瞳與冷屏的完全匹配。中繼成像系統多采用透鏡組，導致系統復雜化，同時降低了整個紅外成像系統的光學效率。
[0006]3.采用不完全匹配，即冷屏與出瞳不在一個平面內。這種方式存在軸外漸暈，僅適用于目標為點目標，且視場限制在一定范圍的中心視場。

【發明內容】
:
[0007]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結構簡單，且具有高效冷屏的長線陣推掃紅外熱成像系統。
[0008]為了達到上述目的，本發明的技術方案是:
[0009]光學系統示意圖如附圖1所示。光學系統由主鏡1、次鏡2、折轉調焦鏡3、三鏡4和長線陣紅外焦平面5組成。首先來自目標的平行光束通過主鏡1，射向次鏡2，經其反射到折轉調焦鏡3，光路轉折后，射向三鏡4，通過冷屏并最終成像在長線陣紅外焦平面5。光學系統的入瞳設置在主鏡I處，出瞳與長線陣紅外焦平面5的冷屏重合。
[0010]由于上述技術方案的使用，本發明的光學系統的優點是:本身具備了二次成像的性質，出瞳位于探測器前，有利于與冷屏的完全匹配，實現了高靈敏度；未使用中繼成像系統，結構簡單，體積小，質量輕；采用了折轉調焦鏡，光學元件加工裝調簡單；可用于長焦距紅外熱成像探測。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0011]圖1是光學系統光路不意圖。
[0012]圖2是本發明具體實例中所述的光學系統結構圖。
[0013]圖3是冷屏與光學系統出瞳完全匹配的示意圖。
[0014]圖4是系統光學傳遞函數MTF不意圖。【具體實施方式】:
[0015]根據本發明附圖1中所示的光學系統結構，我們設計了一款高靈敏度長線陣推掃紅外熱成像系統，其技術指標如下:
[0016]工作波段:3~5μπι;
[0017]探測器規模:2048 X 256，像元尺寸30 μ m ;
[0018]視場大小:2°Χ0.6° ;
[0019]焦距:1000mm;
[0020]系統體積:350mmX 230mm X 250mm
[0021]系統結構如附圖2所示，具體結構參數如下:
[0022]
【權利要求】
1.一種具有高效冷屏的長線陣推掃紅外熱成像系統，它由主鏡(I)、次鏡(2)、折轉調焦鏡(3)、三鏡(4)、長線陣紅外焦平面(5)，其特征在于:來自目標的光束依次經過主鏡(I)、次鏡(2)、折轉調焦鏡(3)、三鏡(4)，最終成像在紅外焦平面上；所述的成像系統的光學系統的入瞳位于主鏡(I)上，系統的出瞳與長線陣紅外焦平面(5)的冷屏重合。
【文檔編號】G01J5/00GK103913239SQ201410121153
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】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 申請人:中國科學院上海技術物理研究所