CN103913239A - 一种具有高效冷屏的长线阵推扫红外热成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高效冷屏的长线阵推扫红外热成像系统，由主镜、次镜、折转调焦镜、三镜、机械结构、长线阵红外焦平面、冷屏和制冷杜瓦组成。来自目标的光束依次经过主镜、次镜、折转调焦镜、三镜，最终成像在红外焦平面上。光学系统的出瞳位于探测器前，与冷屏完全匹配，实现了100%冷光阑。系统结构紧凑，重量轻，体积小，加工装调简单，可用于高灵敏度红外热成像探测。

Description

一种具有高效冷屏的长线阵推扫红外热成像系统

技术领域：

本发明涉及一种红外成像系统，具体是指一种用于高灵敏度红外热成像探测的具有高效冷屏的长线阵推扫红外热成像系统。

背景技术：

与可见光系统不同，红外光学系统探测的是物体的热辐射。大多数红外探测器都必须工作在低温深冷状态下，被封装在杜瓦瓶中。同时，为了限制探测器视场以外的不必要的热辐射，在探测器与杜瓦瓶窗口之间设置了冷屏。红外光学系统在使用制冷型的探测器时必须考虑出瞳与冷屏的匹配。

传统的红外光学系统多采用以下几种匹配形式：

1.将冷屏直接作为光学系统的孔径光阑，相当于将光学系统入瞳直接放置在探测器的冷屏处。这种匹配方式适用于短焦距，但在焦距较长时，由于入瞳位置远离像差的校正位置，使得系统中光学元件的外形尺寸大大增加，加工装调困难。

2.增加中继成像系统，使出瞳成像在探测器前，实现出瞳与冷屏的完全匹配。中继成像系统多采用透镜组，导致系统复杂化，同时降低了整个红外成像系统的光学效率。

3.采用不完全匹配，即冷屏与出瞳不在一个平面内。这种方式存在轴外渐晕，仅适用于目标为点目标，且视场限制在一定范围的中心视场。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，且具有高效冷屏的长线阵推扫红外热成像系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

光学系统示意图如附图1所示。光学系统由主镜1、次镜2、折转调焦镜3、三镜4和长线阵红外焦平面5组成。首先来自目标的平行光束通过主镜1，射向次镜2，经其反射到折转调焦镜3，光路转折后，射向三镜4，通过冷屏并最终成像在长线阵红外焦平面5。光学系统的入瞳设置在主镜1处，出瞳与长线阵红外焦平面5的冷屏重合。

由于上述技术方案的使用，本发明的光学系统的优点是：本身具备了二次成像的性质，出瞳位于探测器前，有利于与冷屏的完全匹配，实现了高灵敏度；未使用中继成像系统，结构简单，体积小，质量轻；采用了折转调焦镜，光学元件加工装调简单；可用于长焦距红外热成像探测。

附图说明：

图1是光学系统光路示意图。

图2是本发明具体实例中所述的光学系统结构图。

图3是冷屏与光学系统出瞳完全匹配的示意图。

图4是系统光学传递函数MTF示意图。

具体实施方式：

根据本发明附图1中所示的光学系统结构，我们设计了一款高灵敏度长线阵推扫红外热成像系统，其技术指标如下：

工作波段：  3～5μm；

探测器规模：2048×256，像元尺寸30μm；

视场大小：  2°×0.6°；

焦距：      1000mm；

系统体积：  350mm×230mm×250mm

系统结构如附图2所示，具体结构参数如下：

元件	离轴量/mm	曲率半径/mm	间隔/mm
				主镜1	/	420.339	d1=162.879
次镜2	/	119.328	/
				平面反射镜3	d3=24.042	/	d2=91.11
三镜4	d4=110	158.934	d5=9.958
				探测器5	d7=47.957	/	d6=46.042

系统的冷屏与出瞳完全匹配，如附图3所示。

Claims (1)

1.一种具有高效冷屏的长线阵推扫红外热成像系统，它由主镜（1）、次镜（2）、折转调焦镜（3）、三镜（4）、长线阵红外焦平面（5），其特征在于：来自目标的光束依次经过主镜（1）、次镜（2）、折转调焦镜（3）、三镜（4），最终成像在红外焦平面上；所述的成像系统的光学系统的入瞳位于主镜（1）上，系统的出瞳与长线阵红外焦平面（5）的冷屏重合。