CN102183306B - 用于被动红外成像的室温滤光装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于被动红外成像的室温滤光装置。一种用于对来自场景的红外辐射成像的装置，包括：所述红外辐射的检测器；用于将所述检测器保持在它的操作温度中的外壳；光学系统，在所述外壳之外，用于将所述红外辐射穿过所述窗口聚焦到所述检测器上；以及滤光器。在一个实施例中，所述滤光器是定位在所述光学系统的一个中间聚焦平面上。在另一个实施例中，所述滤光器是在所述光学系统的一个光学元件的表面上，并与所述检测器具有散焦关系。

Description

用于被动红外成像的室温滤光装置

技术领域

本发明涉及红外辐射的成像与检测，尤其是涉及一种用于红外辐射的成像与检测的装置，该装置便于在几种非致冷滤光器中选择滤光器结合红外辐射的冷却式检测器。

背景技术

本领域所熟知，基于冷却式检测器阵列的热红外成像传感器为了不让检测器检测的信号被来自环境中不想要的虚假的自发射信号所淹没，需要在该系统中布置两种设计的元件：i） 收集光学系统（透镜或镜、滤波器和窗口），必须由不吸收红外光的传播材料制成，在所述传感器的灵敏度的波长范围内（以致不会发出可感知的红外辐射量，不会引入噪声和屏蔽将被检测的辐射）；以及ii）所述收集光学系统的入射光瞳，必须是在检测器杜瓦瓶内部的低温冷却空间内在冷屏光圈上成像，继而避免从环境中引入噪声和虚假信号。这些设计设计原则是必需的，因为这些光学元件、所述系统的光学外壳以及环境在红外范围内发出大量的辐射光，在该红外范围内屏蔽将被检测的辐射，并在县城分析光源。然而，在许多例子和情形中，除了成像光学装置和窗口之外，还需要采用许多光谱滤光器，交替地放置在所述传感器系统内的光学组件链上，以便检测和识别和感知在所述系统的视野内的不同光源。这些滤光器可以是窄带的、宽带的、切式、截止式或其他光谱地限制来自场景的进入辐射光的滤光器，以致这些目标能被检测和基于它们的光学特征而被识别。

结果，因为一个光谱滤光器可以是一个自发射红外辐射的光源，在其自身来说，并可反射环境的辐射进入所述检测器，如果简单地放置在收集光学组件链中时，本领域的常规知识和实践是将该滤光器放置在杜瓦瓶内部，以致被冷却到低温：这样确保该滤光器的自发射最小化，并避免该滤光器引入虚假辐射到检测器。这种滤光器冷却方法的主要不足是：一旦该滤光器构建进入杜瓦瓶中时，它不能与另一个不同的滤光器进行交换，不可能获得场景的不同的连续图像以通过不同的窄波长或通过不同的光谱范围来进行分析，以致该系统的光谱能力是非常有限的。

本发明的目的在于提供优于现有技术中的采用冷却式检测器和冷却式滤光器的系统的红外传感器系统，该系统具有以下显著优势：i）增强了光谱能力，能采用连续的光谱滤光器或连续可变滤光器（CVF）或者不同类型的多个滤光器；ii）避免冷却这些滤光器，这导致更简单的更经济的系统。

正如在Kennedy的第5,434,413号美国专利中所教导的，在现有技术中的光学过滤系统是基于冷却光子探测器阵列，该系统可通过以下两种方式来制成：i）通过将滤光器放置为直接接触冷却式检测器（参见Kennedy专利的图1b和图1d），以致该滤光器自身是冷却的，且它自发射的量是非常小的，而作为结果，它产生的信号和背景噪声是最小化的；ii）通过将带通滤光器涂布在真空窗上（参见Kennedy专利的图2），这个窗式由不吸收光的材料制成（参见Kennedy专利的第三栏结尾）：该窗是由不吸收光的材料制成的事实也确保了该窗的自发射是非常小的，而作为结果，它产生的背景噪声是最小化的，即使该窗是非冷却的。在现有技术中包括Kennedy专利所述的滤光器以及真空容器或杜瓦瓶的物理部分，它们都构造在容器内或者涂布或附着在它的窗上。这两种结构都具有以下缺陷（除了在之前构造的专利中所述的内容之外）：

A）这些构造不能在所述系统中应用超过一个滤光器以用于在超过一个光谱范围内或在超过一个波长（这是光谱范围或Kennedy专利的图1d和图2所示的涂层）内进行连续的图像检测：在本例中，例如，当需要从该图像的每个像素测量超过一个窄带信号时，这些滤光器必须在望远镜的光学组件链上的杜瓦瓶之外使用，因而在总体上，缺乏本发明下面所述的特殊的创新性改进，这些滤光器将不得不放在附加的真空容器中并被冷却以避免它们的自身自发射。

B）即使带有这些滤光器的这个附加的冷却，背景辐射反射到检测器，不能避免在光谱范围内产生不想要的噪声。

C）在Kennedy专利的图1b和图1d所示的杜瓦瓶内的滤光器构造通常需要来自检测器制造商的特别工作，因为该滤光器（取决于具体应用）不是标准的，结果需要非常昂贵的价格来支付给杜瓦瓶和检测器构造。

Krakow的第3,770,958号美国专利教导了单个滤光器的应用以及一系列可互换的不发射的非致冷滤光器，放置在杜瓦瓶窗的前面，在一个系统中采用单个或多个堆叠的检测器（不是一个成像阵列）。显然，这样的装置不能容易地扩展为成像阵列探测器的例子。实际上，在单一滤光器的例子中，通常在窗前没有足够的物理空间用于该滤光器使其足够接近于杜瓦瓶窗，以致该阵列的边缘不会接收来自周围环境的虚假辐射。在该专利中的旋转的多个滤光器轮的例子需要一个透镜以放置在杜瓦瓶内以被冷却：这是非常昂贵和麻烦的主张。

Gallivan的第5,408,100号美国专利教导了一种非致冷的不发射的滤光器，在该光学系统中，它是一个在镜头的最后球面凹面上的多层涂布，凹面的半径是等于其表面到检测器的距离。这个装置大体上产生了在由该系统所提供的想要的图像上的有层理的像素阵列的不想要的重影，由于这些像素和分离这些像素的表面通常具有不同的反射率。

这将是非常有利的：在同一系统中采用超过一个滤光器用于比较来自不同光谱范围的信号，以及采用一个标准的红外的基于冷却阵列摄像机的传感器系统，而不需要昂贵的和麻烦的冷却系统用于任意这些滤光器或透镜，并使信号对于噪声率或动态范围的损失最小化，不管这些滤光器是否被冷却。

发明内容

根据本发明所述，提供了一种用于对来自场景的红外辐射成像的装置，包括：（a）所述红外辐射的检测器；（b）外壳，用于将所述检测器保持在它的操作温度中，所述外壳包括可透入所述红外辐射的窗口；（c）光学系统，在所述外壳之外，用于将所述红外辐射穿过所述窗口聚焦到所述检测器上；（d）滤光器；以及（e）用于将所述滤光器定位在所述光学系统的中间聚焦平面上的机构。

根据本发明所述，提供了一种用于对来自场景的红外辐射成像的装置，包括：（a）所述红外辐射的检测器；（b）外壳，用于将所述检测器保持在它的操作温度中，所述外壳包括可透入所述红外辐射的窗口；（c）光学系统，在所述外壳之外，用于将所述红外辐射穿过所述窗口聚焦到所述检测器上，所述光学系统包括：（i）至少一个光学元件；以及（ii）在所述至少一个光学元件的一个元件的表面上，与所述检测器具有散焦关系的滤光器。

一种用于对来自场景的红外辐射成像的装置的一个基础实施例，包括：所述红外辐射的检测器、外壳、在所述外壳之外的光学系统、滤光器（在几乎所有例子中，该滤光器是在所述检测器的光谱范围内不吸收光的），以及用于将所述滤光器定位在或接近于所述光学系统的中间聚焦平面上的机构。所述外壳是用于将所述检测器保持在它的操作温度中，该操作温度通常是低于所述装置的周围环境的温度，也低于所述场景的温度。例如，如果检测器是一个光子检测器，该检测器必须被保持在低温以便工作。所述外壳包括可透入所述红外辐射的窗口。所述光学系统是用于将所述红外辐射穿过所述窗口聚焦到所述检测器上。

优选地，所述滤光器在所述检测器所敏感的波长范围内具有可忽略不计的自发射。术语“可忽略不计（negligible）”是取决于具体应用的，它是指由所述滤光器在所述检测器所敏感的波长范围内发出的辐射不会干扰采用本发明所述的装置用于特定应用。更优选地，所述滤光器是干涉滤光器。例如，该滤光器可以是高通滤光器、低通滤光器、带通滤光器或者带阻滤光器，取决于所需要的应用。

可选地，所述滤光器可以是循环可变滤光器或者线性可变滤光器。

在一些实施例中，所述用于将所述滤光器定位在于所述光学系统的中间聚焦平面上的机构将所述滤光器保持固定在所述中间聚焦平面的合适位置。在其他实施例中，所述装置包括多个所述滤光器，而所述用于将所述滤光器定位在所述光学系统的中间聚焦平面上的机构是这样一个机构，下面所图解的滤光器轮是交替和可逆地将每个所述滤光器定位在所述中间聚焦平面的位置上。

优选地，所述装置包括一个或多个阻流板，用于屏蔽杂散辐射阻止其到达所述检测器。

通常，所述检测器包括多个检测器元件。在下面所述的优选的实施例中，所述检测器是这样的检测器元件的阵列。

优选地，关于所述光学系统的图像空间，所述光学系统在所述中间聚焦平面内是远心的。

一种用于对来自场景的红外辐射成像的装置的另一个基础实施例，包括：所述红外辐射的检测器、外壳，以及在所述外壳之外的光学系统。所述外壳是用于将所述检测器保持在它的操作温度中，该操作温度通常是低于所述装置的周围环境的温度，也低于所述场景的温度。例如，如果检测器是一个光子检测器，该检测器必须被保持在低温以便工作。所述外壳包括可透入所述红外辐射的窗口。所述光学系统是用于将所述红外辐射穿过所述窗口聚焦到所述检测器上。所述光学系统包括一个或多个光学元件。该光学元件可以是折射的（例如，透镜）、反射的（例如，镜）、衍射的（例如，衍射光栅），或者菲涅尔型光学元件。在（其中一个）光学元件的表面有一个滤光器，该滤光器与所述检测器具有散焦关系。术语“散焦关系（defocusing relationship）”是指：由所述检测器发出的光以及由所述滤光器反射回到所述检测器的光是足够散焦的，以致该反射光不会被感知为在所述场景的图像上的重影。总的来说，所述滤光器不会远离所述光学系统的中间聚焦平面，以获得足够的散焦。

优选地，所述滤光器在所述检测器所敏感的波长范围内具有可忽略不计（如上面所定义）的发射。优选地，所述滤光器是干涉滤光器。例如，该滤光器可以是高通滤光器、低通滤光器、带通滤光器或者带阻滤光器，取决于所需要的应用。

优选地，所述装置包括一个或多个阻流板，用于屏蔽杂散辐射阻止其到达所述检测器。

通常，所述检测器包括多个检测器元件。在下面所述的优选的实施例中，所述检测器是这样的检测器元件的阵列。

优选地，如果有多于一个光学元件，具有滤光器在其表面上的光学元件是最接近于所述窗口的光学元件。更优选地，具有滤光器在其表面上的光学元件的表面是最接近于所述窗口的光学元件的表面。更优选地，所述的装置还包括冷屏，在所述外壳内，在所述窗口与所述检测器之间。具有滤光器在其表面上的光学元件的表面是凹向所述窗口，且该表面的曲度半径等于所述表面与所述冷屏的光圈的距离。

优选地，所述滤光器是与所述窗口间隔分开的。

附图说明

这里描述了多种实施例，仅通过实施例的方式结合附图进行说明，其中：

图1显示了本发明所述的装置的第一个实施例；

图2显示了图1所示的装置的中间聚焦平面处的安装在支持物上的滤光器和插入进托架上的滤光器；

图3显示了用于与图1所示的装置结合使用的滤光器轮；

图4显示了图1所示的装置的变体，其包括用于阻遏杂散辐射的折流板；

图5显示了图1所示的装置的远心的变体；

图6显示了本发明所述的装置的第二个实施例。

具体实施方式

根据本发明所述的一种用于对来自场景的红外辐射成像的装置的原理和操作将根据附图以及相关说明而得到更好的理解。

本发明特别地涉及一种连续过滤所检测的红外辐射的光谱范围的新方法，它避免了冷却这些滤光器，同时也不会明显地丧失由冷却给予的低噪声优势 ，还比现有技术增加了这样的优势：在一个紧凑的过滤中容易扫描不同波长，并降低成本。

传统的对峙检测和对象的识别在光谱的红外区域展示了窄的光谱吸收特征，是由仪器仪表完成的，它能感知光谱的辐射强度，该辐射强度在宽的光谱范围内与波长成函数关系，或者感知由特定的光谱滤光器所选择的材料的光谱辐射，在适用于该材料的窄区域的光谱内。这是因为波长与辐射强度所成的函数的形状是直接与该材料的特定光谱特性相关的，并与它的化学成分相关，能被用于它的检测、识别或鉴别和成像。与之相反，缺乏光谱能力的仪器，例如红外辐射照相机，仅测量或显示在全光谱范围内由场景发出的辐射的整体，而不能区分材料的不同成分或不同类型，因为在这样的例子中，信号是仅与温度和有问题的材料的平均发射率相关的，而不产生材料特异性信息。

因此，拥有一种带有红外冷却检测器阵列的红外光学检测系统将是可取的，它能对于由对象发出的红外辐射进行成像，以便通过检测和比较该对象的光谱特征或在不同光谱的窄波长带内的发射情况，在相对简单和便宜的光学机械装置识别和定位该对象 。

为了这个目标，多年来人们已经开发并销售了许多类型的辐射测量仪器，这些仪器带有部分或全部光谱能力。一些类型的仪器在它们的设计和制造上是非常复杂的，由于需要用于光散射（通过棱镜、光栅等子系统）或者干涉测量处理（通过干涉仪）的装置，所测量的辐射与所检测的对象发生相互作用。这样使得这类仪器通常很庞大、沉重和昂贵。简化的仪器是基于光谱的特异性辐射过滤；这需要将该滤光器冷却到低温，这个滤光须由被过滤的辐射的完全或部分吸收来完成，且该滤光器放置在杜瓦瓶内，恰好在检测器之前；此外，该检测器可由大的非特异信号所淹没，由于该滤光器自身的红外发射或者源于环境的辐射和由该滤光器的反射，使得该检测器不能检测抢手的信号。这需要冷却该滤光器，使该仪器的设计和实施变得复杂。

根据本发明所述，对于一定距离的特定材料的检测和成像是由一种基于阵列的红外照相机结合材料特异性的过滤的光学系统来完成，避免了对滤光器的冷却，同时提供了部分或全部光谱能力以用于单个或多个材料的检测，而不会丧失由冷却滤光器具有的减少大多数噪声的优点。这个解决方案是由以下几个元件来提供的：i）任意滤光器，在所述系统中被这样设计以致在所述检测器敏感的波长范围内，该滤光器只吸收最小的自发射辐射；ii）所述系统的光学设计，确保除了来自被研究的对象的特定过滤的辐射之外，到达所述检测器的虚假辐射只是源自该检测器自身的冷却区域，或来自在杜瓦瓶内的冷却区域，因此可忽略不计；这样的方案可被获得，例如，以在不吸收的基底上的一个不吸收的滤光器（单个或多个在一个旋转的滤光器轮上，或者一个连续循环可变光谱滤光器，称为CVF，或者线性可变光谱滤光器，称为LVF）放置在或接近于所述收集光学系统的中间成像平面，并结合光学中继来对在所述检测器阵列上的中间成像平面进行成像，或者以涂布在凹球面透镜表面的不吸收的滤光器（通常也结合附加的光学元件，用于在所述检测器阵列上成像）放置在离开冷却罩一定距离之处，该距离等于这个透镜表面的曲面半径；以及iii）冷却的基于检测器阵列的红外照相机：实际上，所述检测器阵列的自发射在本例中是可忽略不计的，因为它是冷却的，因此，它可被用作所要检测的信号的背景，而不影响要检测的那些信号和背景噪声。反射阻流板是必要的，以便阻遏残留的杂散辐射到达所述检测器。

本发明所述的一种用于在连续的红外光谱的单个或多个特定的窄光谱范围内感知红外信号的系统是这样设计的，以致由所述检测器记录的几乎所有信号是仅来自两个可能的来源：在所述滤光器的发射的波长范围内检测到的对象特异性自发射（使能识别），以及由冷却式检测器或在杜瓦瓶内的冷却区域发出的非常微小的发射，作为背景没有其他或者没有其他来自环境的虚假发射。

现在参考附图，图1显示了用于对场景26（例如气体云）在电磁光谱的红外区成像的装置10的第一个实施例。这个成像是由光子检测器阵列20来完成的，该光子检测器阵列20是由传统方法来冷却的，被安装在杜瓦瓶12内的一个冷却的指状物14上。由诸如装在冷却指状物14内的液氮等低温液体18来提供该冷却。由杜瓦瓶12的真空16将检测器阵列20热隔绝于所述装置的外部环境。该检测器阵列20进一步由冷屏22屏蔽杂散红外辐射，该冷屏22与冷却指状物14热接触而被冷却。来自场景26的红外辐射通过一个窗口24由望远镜28而被聚焦在检测器阵列20上，该望远镜28的光学组件在图1中由透镜30和32来表示。（每个透镜30和32实际上是一组一个或多个透镜，在图1中简化为单个透镜来表示。）窗口24和光学组件30和32是由以下材料制成：例如，锗，硫化锌或硒化锌，它们可透过红外光。窗口24和光学组件30和32的表面是涂布了抗反射涂层的。

为简化说明，与检测器阵列20相关联的图像采集电子设备未在图1中示出。

滤光器36A是定位在中间聚焦平面34上或接近于该平面34的望远镜28的光路内，以致来自场景26的所有光线都由望远镜28穿过滤光器36A聚焦在检测器阵列20上。

图2显示了将滤光器36A定位在处于中间聚焦平面34上的望远镜28的光路内的一种方法。以托架54提供装置10，该托架54用于支撑一个矩形的支持物52，滤光器36A安装在该支持物52内，基本上与中间聚焦平面34一致。当支持物52被插入带有滤光器36A的托架52中处于如图1所示的望远镜28的光路中时，透镜组30和32相对于支持物52的位置被显示在图2的虚线内。只要支持物52安装在所示的托架54内，滤光器36A将固定在处于中间聚焦平面34上的望远镜28的光路内的合适位置上。也提供了类似的支持物将其他滤光器36B、36C、36D等安装在该支持物内，以致滤光器36A能与其他滤光器进行交换，例如，用于通过在不同波长的图像的比较来检测某种气体，或者用于识别带有不同光谱特征的不同材料。

图3显示了将滤光器36A定位处于中间聚焦平面34上的望远镜28的光路内的另一种方法。在图3中，滤光器36A是四个滤光器36A、36B、36C和36D之一，它们都安装在滤光器轮38上。滤光器轮38被安装在装置10内，基本上与中间聚焦平面34一致，并围绕它的中心旋转，以在望远镜28的光路内定位四个滤光器36A、36B、36C和36D之一，正如所需要的。当滤光器36A处于如图1所示的望远镜28的光路中时，透镜组30和32相对于滤光器轮38的位置被显示在图3中的虚线内。只包括四个滤光器36的滤光器轮38是仅作为简化解释之用。滤光器轮38可包括许多滤光器，例如，用于通过在不同波长的图像的比较来检测某种气体，或者用于识别带有不同光谱特征的不同材料。

可选地，所述滤光器是定位在中间聚焦平面34内的望远镜28的光路内，该滤光器是循环可变滤光器，它具有围绕其圆周的连续可变传播的波长，或者是线性可变滤光器，它具有沿着它的其中一个维度垂直于望远镜28的光路的连续可变传播的波长。

这些优选实施例的所有滤光器都是例如干涉滤光器这类滤光器，它们几乎不会在检测器阵列20的灵敏度的光谱窗口内吸收和发出辐射。

图4显示了图1的实施例的一个变体，其中，阻流板42已经被加入以便阻止源自装置10的环境中的红外辐射到达检测器阵列20。显示在图4中的这样的自发射例子是来自装置10的其中一个内壁40的光线44。阻流板42是一个在侧面的高反射度镜子，它面对望远镜28，且在这个例子中，它的形状类似于一个椎体的锥部，在它的中央由一个光圈。诸如阻流板42的阻止杂散辐射到达检测器阵列29的阻流板对于接近检测器阵列20边缘的检测器元件比对着检测器阵列20的中部的检测器元件更为重要。

可选地或附加地，通过构造带有光学元件的望远镜28来避免虚假辐射到达检测器阵列20，这些光学元件对于在中间聚焦平面34内的望远镜28的图像空间是远心的，以致来自场景26的中央光线是垂直于滤光器36A。这样的一个远心装置对于接近检测器阵列20的边缘的检测器元件，以及对着检测器阵列20的中部的检测器元件，都是同样有益的。

图5显示了实施例10的这样一个远心变体10，在望远镜28内带有两个物镜30A和30B以及两个中继透镜32A和32B。来自一定距离的场景的中央的光线70、72和74被聚焦到检测器阵列20的中心。来自该场景的一侧的光线76、78和80被聚焦到检测器阵列20的一个边缘。中央光线72和78是垂直于滤光器36A的。这样一个设计保证了：当所有来自该场景的光线横穿滤光器36A后，被聚焦到检测器阵列20上，由滤光器36A反射的任意其他到达检测器阵列20的光线是可忽略不计的，因为光线源自一个冷的区域，也就是，接近检测器自身的区域，该区域由图1所示的低温液体18来保持冰冻状态。

图4所示的阻流板与图5所示的远心装置使由滤光器36A反射到检测器阵列20的光线最小化。这样的反射光主要是产生自杂散辐射，因为滤光器36A作为对于这些波长的一个镜子，可容易地引导大量的不希望的来自装置10的环境的光子到达检测器阵列20，该滤光器36A对于所有波长是高反射性的，除了滤光器36A高传播率的波长之外。在该光学组件链的其他组件，例如透镜组30和32，被抗反射涂料所涂布，用于同样的目的。

图6显示了用于对场景26成像的装置的第二个实施例10’。实施例10’类似于实施例10，除了在望远镜28内，已经放置的透镜组32带有一组一个或多个透镜46，这些透镜的表面48最接近于检测器阵列20，凹向检测器阵列20。这里，该滤光器不是从望远镜28的聚焦光学系统中分离的光学元件，而是在表面48上的不吸收的涂层50。为了简化图解，涂层50的厚度在图6中是非常夸大的。表面48的曲度的半径是等于在表面48与沿着望远镜28的光轴的冷却罩22的光圈之间的距离d。因此，涂层50的曲度的半径也是等于在表面48与沿着望远镜28的光轴的冷却罩22的光圈之间的距离d。在本例中，对于望远镜28的光学系统，不需要包括一个中间聚焦平面，而可能仅通过替换透镜组46，或至少通过替换最接近于检测器阵列20的透镜组46，来连续监测穿过多个滤光镜的辐射，这是一个比在图1-5所示的实施例所采用的方法更为麻烦的方法。

由表面48和在冷屏22自身上（而不是在Gallivan的装置内的检测器阵列20上）的滤光器50来成像的冷屏22具有这样的优势：图6所示的设计保持了由表面48和在检测器阵列20上的滤光器50所反射的冷冻区域，而并不会将由于检测器平面的非均匀发射导致的虚假重影导入到由检测器阵列20所获得的图像上。

类似于装置10，装置10’可选地包括一个或多个阻流板，以阻止来自环境的杂散发射到达检测器阵列20。

虽然本发明已经根据有限数量的实施例进行了描述，但需要明确的是，本发明的许多变化、修饰和其他应用都是可以实现的。因此，在权利要求中所叙述的本发明的保护范围并不限于这里所描述的实施例。

Claims (12)

1.一种用于对来自场景的红外辐射成像的装置，所述辐射包括多个波长带，所述装置包括：

(a)所述红外辐射的检测器，包括多个检测器元件；

(b)外壳，用于将所述检测器保持在它的冷却的操作温度中，所述外壳包括可透入所述红外辐射的窗口；

(c)光学系统，在所述外壳之外，用于将所述红外辐射穿过所述窗口聚焦到所述检测器上；

(d)非致冷的光谱滤光器，在所述检测器所敏感的波长范围内具有可忽略不计的自发射，所述光谱滤光器包括多个滤光器，每个所述滤光器具有各自不同的通带，当每个所述滤光器被定位在对应于所有波长带的单一的中间聚焦平面上时，它们用于过滤红外辐射，所述单一的中间聚焦平面是在所述光学系统的第一光学组件与第二光学组件之间；以及

(e)用于将所述滤光器定位在对应于所有波长带的所述单一的中间聚焦平面上的机构；

其中，关于所述光学系统的图像空间，所述光学系统在所述中间聚焦平面内是远心的；所述机构是可操作地交替和可逆地将所述滤光器定位在所述中间聚焦平面。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述光谱滤光器是干涉滤光器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述光谱滤光器是循环可变滤光器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述光谱滤光器是线性可变滤光器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述机构将所述光谱滤光器保持固定在所述中间聚焦平面的合适位置。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

(f)至少一个阻流板，用于屏蔽杂散辐射阻止其到达所述检测器。

7.一种用于对来自场景的红外辐射成像的装置，包括：

(a)所述红外辐射的检测器；

(b)外壳，用于将所述检测器保持在它的冷却的操作温度中，所述外壳包括可透入所述红外辐射的窗口；

(c)冷屏，在所述外壳内，在所述窗口与所述检测器之间；以及

(d)光学系统，在所述外壳之外，用于将所述红外辐射穿过所述窗口聚焦到所述检测器上，所述光学系统包括：

(i)至少一个光学元件；以及

(ii)在所述至少一个光学元件中的一个光学元件的表面上，非致冷的滤光器由不同于所述光学元件的材料制成，并具有对于所述检测器的散焦关系；所述散焦关系是指由所述检测器发出的光以及由所述滤光器反射回到所述检测器的光是足够散焦的，以致该反射光不会被感知为在所述场景的图像上的重影；所述滤光器在所述检测器所敏感的波长范围内具有可忽略不计的自发射；所述一个光学元件是最接近于所述窗口的光学元件；所述一个光学元件的所述表面是最接近于所述窗口的所述一个光学元件的表面，所述滤光器在该光学元件的表面上；所述一个光学元件的所述表面是凹向所述窗口，且该表面的曲度半径等于所述表面与所述冷屏的光圈的距离，所述滤光器在该光学元件的表面上。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述滤光器是干涉滤光器。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

(e)至少一个阻流板，用于屏蔽杂散辐射阻止其到达所述检测器。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述检测器包括多个检测器元件。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述滤光器是与所述窗口间隔分开的。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：对于红外辐射，所述滤光器具有比所述光学元件更窄的通带。