一種具有彎曲窗口的紅外成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種具有彎曲窗口的紅外成像系統(tǒng)，屬于光學【技術領域】。所述紅外成像系統(tǒng)包括景象生成器、窗口和真空室三個主要部分，景象生成器位于真空室的后部，窗口位于真空室的前部，所述窗口的兩個表面設置為彎曲表面，并且兩個表面共心設計，圓心位于背離景象生成器一側(cè)。本發(fā)明將平行平板窗口改為共心彎曲表面設計可以顯著減小一次反射對景象生成器（及電阻陣列）的影響，而對系統(tǒng)整體結構以及成像質(zhì)量沒有明顯影響，而且共心的彎曲表面設計便于系統(tǒng)的配準，簡化裝調(diào)的難度，窗口彎曲的曲率和景象生成器到窗口距離的共同協(xié)調(diào)可以最大限度抑制景象生成器的內(nèi)部雜散光。
【專利說明】一種具有彎曲窗口的紅外成像系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光學【技術領域】，涉及一種紅外波段成像光學系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著探測制導技術不斷的發(fā)展，各種新型探測器應運而生，對探測器性能指標的檢測也成為關注的焦點。在探測器生產(chǎn)檢測的末期，由于半實物仿真技術具有高仿真度、制作周期短等特點，半實物仿真技術在近些年也在快速發(fā)展。紅外成像系統(tǒng)作為半實物仿真中的關鍵技術，在仿真成像中起到了重要的作用，也得到了各國學者的高度重視。一般的紅外成像系統(tǒng)主要包括:控制系統(tǒng)、景象生成器、光學投影系統(tǒng)三個主要部分。
[0003]在現(xiàn)有的紅外成像系統(tǒng)中主要以模擬紅外目標景象為主，成像質(zhì)量的好壞是評價一個成像系統(tǒng)的主要性能指標。在成像過程中，雜散光對成像質(zhì)量的影響所占比重最大。在紅外目標模擬器中，雜散光的主要來源是透鏡、窗口等內(nèi)部的多次反射。光源芯片作為景象生成器，離景象生成器最近的透光器件是真空室內(nèi)的封裝窗口，窗口表面對景象生成器輻射光線的反射作用最大，盡管窗口表面鍍膜，一次反射的雜散光仍然對光源芯片成像造成一定的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了減小窗口對景象生成器一次反射引入的雜光影響，本發(fā)明對傳統(tǒng)的平行平板的窗口進行了改進，提供了 一種具有彎曲窗口的紅外成像系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種具有彎曲窗口的紅外成像系統(tǒng)，包括景象生成器、窗口和真空室三個主要部分，景象生成器位于真空室的后部，產(chǎn)生虛擬景象，窗口位于真空室的前部，起到透過光線、保護真空室內(nèi)部結構的作用；所述窗口為彎曲窗口，即窗口的兩個表面設置為彎曲表面，并且兩個表面共心設計，這樣有利于系統(tǒng)像差的校正以及系統(tǒng)的軸向裝調(diào)，圓心位于背離景象生成器一側(cè)。
[0006]本發(fā)明中，所述彎曲窗口的曲率半徑大小要根據(jù)景象生成器的尺寸以及景象生成器到窗口的距離決定。
[0007]本發(fā)明中，所述真空室的內(nèi)部為鋁制的發(fā)黑材料，對一次反射光進行充分的吸收。
[0008]本發(fā)明中，所述景象生成器使用的是電阻陣列，電阻陣列由若干微橋結構組成，每一個微橋結構都是一個發(fā)光單元，發(fā)光單元通過微橋結構發(fā)光，多個發(fā)光單元組成所需景象。
[0009]本發(fā)明中，所述紅外成像系統(tǒng)主要用于紅外波段圖像生成，在紅外波段下選用Ge為彎曲窗口的材料。
[0010]本發(fā)明中，將普通的平行平板窗口改為共心的彎曲窗口，根據(jù)光線反射原理，彎曲窗口可以減小電阻陣列在窗口上發(fā)生的一次反射，而一次反射是造成電阻陣列雜光產(chǎn)生的一個主要的原因，與此同時，彎曲窗口將一次反射的光線打在真空室內(nèi)壁上，內(nèi)壁表面的Al制黑色吸收材料可以將雜光吸收，可以減少二次或多次反射的發(fā)生，最大可能的減小窗口反射對電阻陣列成像產(chǎn)生的影響。此外，共心的彎曲窗口設計還便于系統(tǒng)整體的裝調(diào)。
[0011]相比于平行平板窗口，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1、將平行平板窗口改為共心彎曲表面設計可以顯著減小一次反射對景象生成器(及電阻陣列)的影響，而對系統(tǒng)整體結構以及成像質(zhì)量沒有明顯影響。
[0012]2、共心的彎曲表面設計便于系統(tǒng)的配準，簡化裝調(diào)的難度。
[0013]3、窗口彎曲的曲率和景象生成器到窗口距離的共同協(xié)調(diào)可以最大限度抑制景象生成器的內(nèi)部雜散光。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明紅外成像系統(tǒng)的消雜散光方案的結構示意圖。
[0015]圖2為平行平板窗口和彎曲窗口兩種方式下的光線追跡圖。
[0016]圖3為平板窗口在像面成像的照度圖。
[0017]圖4為彎曲窗口在像面成像的照度圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明改進的成像系統(tǒng)的窗口由傳統(tǒng)的平行平板變?yōu)楣残牡膹澢翱谠O計，景象生成器(I)置于真空室(3)的下部，彎曲窗口位于真空室(3)開口的上部。景象生成器(I)由電阻陣列充當，電阻整列由若干微橋結構組成，每一個微橋結構都是一個發(fā)光元。本發(fā)明把窗口的兩個表面設置為彎曲表面，并且兩個表面共心設計，圓心在背離景象生成器(I) 一側(cè)，這樣可以有效的減小入射光線在窗口處發(fā)生的一級反射，從而減小被反射到發(fā)光元表面的雜光強度，盡可能消除雜散光在發(fā)光面元處的影響。同時電阻陣列需要在真空環(huán)境下工作，真空室(3)內(nèi)壁表面是黑的金屬鋁膜，可以有效的吸收一級反射產(chǎn)生的雜散光，盡可能的消除真空內(nèi)壁產(chǎn)生的可能照在發(fā)光元表面的二次反射雜光。
[0020]如圖2對平行窗口和改進彎曲的窗口進行光線追跡，分析像面處的一級反射。設置點光源位于電阻陣列的中心處，窗口材料設置為紅外材料Ge，表面屬性設置為5%的反射特性。由于需要觀察和分析窗口反射對電阻陣列的成像影響所以將觀察像面設置在電阻陣列表面，對光源發(fā)出的光線在兩種窗口情況下進行光線追跡，得到的觀察面處的照度圖如圖3和圖4所示。在平行平板設計中，在電阻陣列中心處存在很強的殘余反射，形成鬼像，影響電阻陣列的成像質(zhì)量，彎曲窗口設計和平行平板設計相比，像面照度更為均勻，有效的削弱了殘余反射產(chǎn)生的峰值，能夠起到改善成像質(zhì)量的作用。
[0021]綜上所述，紅外成像系統(tǒng)中改進的彎曲窗口不僅削弱了窗口一級反射引起的較強參與反射產(chǎn)生的鬼像，均勻了電阻陣列的像面照度，同時彎曲窗口的兩個面共心設計，有利于系統(tǒng)像差的校正以及系統(tǒng)的軸向裝調(diào)。
【權利要求】
1.一種具有彎曲窗口的紅外成像系統(tǒng)，包括景象生成器、窗口和真空室三個主要部分，景象生成器位于真空室的后部，窗口位于真空室的前部，其特征在于所述窗口為彎曲窗口，即窗口的兩個表面設置為彎曲表面，并且兩個表面共心設計，圓心位于背離景象生成器一側(cè)。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有彎曲窗口的紅外成像系統(tǒng)，其特征在于所述真空室的內(nèi)部為鋁制的發(fā)黑材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有彎曲窗口的紅外成像系統(tǒng)，其特征在于所述彎曲窗口的曲率半徑大小由景象生成器的尺寸以及景象生成器到窗口的距離決定。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的具有彎曲窗口的紅外成像系統(tǒng)，其特征在于所述景象生成器使用的是電阻陣列。
5.根據(jù)權利要求1或3所述的具有彎曲窗口的紅外成像系統(tǒng)，其特征在于所述彎曲窗口的材質(zhì)為Ge。
【文檔編號】G02B27/00GK103984095SQ201410256034
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權日:2014年6月11日
【發(fā)明者】錢育龍, 張寅 , 王治樂 申請人:哈爾濱工業(yè)大學