本專利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(cè)的具有高效傾斜異形冷屏的長(zhǎng)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(cè)的是物體的熱輻射。大多數(shù)紅外探測(cè)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(cè)器視場(chǎng)以外的不必要的熱輻射，在探測(cè)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(cè)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(cè)器的冷屏處。這種匹配方式適用于短焦距，但在焦距較長(zhǎng)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(cè)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(chǎng)限制在一定范圍的中心視場(chǎng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：：本專利的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且具有高效傾斜異形冷屏的長(zhǎng)線陣推掃紅外熱成像系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本專利的技術(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)包括主鏡1、次鏡2、折轉(zhuǎn)調(diào)焦鏡3、三鏡4、傾斜異形冷屏5和線陣紅外焦平面探測(cè)器6。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，通過傾斜異形冷屏5并最終成像在線陣紅外焦平面探測(cè)器6。光學(xué)系統(tǒng)的入瞳設(shè)置在主鏡1處，出瞳位于線陣紅外焦平面探測(cè)器6前。系統(tǒng)采用軸外線視場(chǎng)工作，滿足傾斜異形冷屏5對(duì)光路后工作距的要求。所述的傾斜異形冷屏5在光線入射方向的開口形狀為圓形，開口直徑與光學(xué)系統(tǒng)實(shí)出瞳直徑完全匹配，實(shí)現(xiàn)雜散輻射抑制；傾斜異形冷屏5的下端面為安裝面，安裝面位于線陣紅外焦平面探測(cè)器光敏面所在的平面上，開口形狀為矩形，矩形的長(zhǎng)度比線陣紅外焦平面探測(cè)器兩端各長(zhǎng)5～10mm，寬度與傾斜異形冷屏5上端的光線入射圓形開口直徑相當(dāng)；傾斜異形冷屏5上端的光線入射圓形開口的中心與線陣紅外焦平面探測(cè)器中心像元的連線與線陣紅外焦平面探測(cè)器光敏面法線有一傾斜夾角，該夾角由軸外成像線視場(chǎng)的中心視場(chǎng)的主光線與成像像面的夾角決定；傾斜異形冷屏5下端安裝面與上端圓形開口之間的屏身采用CAD軟件的放樣功能形成，傾斜異形冷屏5的屏身沿線陣探測(cè)器長(zhǎng)度方向，左右對(duì)稱，對(duì)稱面為過線陣紅外焦平面探測(cè)器中心像元，并與長(zhǎng)度方向向量垂直的平面。由于上述技術(shù)方案的使用，本專利的光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：本身具備了二次成像的性質(zhì)，出瞳位于線陣紅外焦平面探測(cè)器前，有利于與傾斜異形冷屏的完全匹配，實(shí)現(xiàn)了高靈敏度；未使用中繼成像系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)單；可用于長(zhǎng)焦距紅外熱成像探測(cè)，特別適用于大口徑高分辨率航天紅外熱成像應(yīng)用。附圖說明：圖1是光學(xué)系統(tǒng)光路示意圖；圖2是傾斜異形冷屏與光學(xué)系統(tǒng)出瞳完全匹配的示意圖；圖3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)本專利附圖1中所示的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款高靈敏度長(zhǎng)線陣推掃紅外熱成像系統(tǒng)，其技術(shù)指標(biāo)如下：具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：元件離軸量/mm曲率半徑/mm間隔/mm主鏡1/420.339d1＝162.879次鏡2/119.328/平面反射鏡3d3＝24.042/d2＝91.11三鏡4d4＝110158.934d5＝9.958探測(cè)器5d7＝47.957/d6＝46.042系統(tǒng)的傾斜異形冷屏與出瞳完全匹配，如附圖2所示，光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)良好，光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)如附圖3所示。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3