Quelles sont les caractéristiques des lentilles d’imagerie thermique infrarouge dans la conception optique ?

La lentille optique infrarouge doit être conçue en fonction du pixel et de la taille du détecteur, des occasions d'application spécifiques et des facteurs de rentabilité. Voici les caractéristiques spécifiques des lentilles d’imagerie thermique infrarouge dans la conception optique.

1. Grande ouverture relative

Le diamètre du disque Avery d'un système optique idéal est égal à 2,44λF. La longueur d'onde de l'infrarouge à ondes moyennes dans les deux fenêtres atmosphériques est de 3 à 5 μm et la longueur d'onde de l'infrarouge à ondes longues est de 8 à 12 μm, tandis que la taille des pixels des détecteurs infrarouges typiques à plan focal est généralement de 15 à 30 μm. Si le nombre F est trop grand, le diamètre du disque Airy sera beaucoup plus grand que la taille des pixels. Par conséquent, le nombre F d’un objectif d’imagerie thermique infrarouge est généralement compris entre 1 et 2, ce qui correspond à un système à grande ouverture relative.

Lorsque le nombre F est 2, le diamètre du disque Avery avec une longueur d'onde de 5 μm est égal à 24,4 μm, et lorsque le nombre F est 1, le diamètre du disque Avery avec une longueur d'onde de 10 μm est également égal à 24,4 μm, ce qui est déjà très proche de la taille du pixel. Par conséquent, afin d'atteindre la résolution spatiale que le détecteur peut atteindre, la dispersion du système optique doit atteindre ou s'approcher de la limite de diffraction, de sorte que la conception optique sera plus difficile.

2. Bouclier froid ou arrêt froid

Dans le détecteur de plan focal infrarouge refroidi, afin d'éviter l'influence de la lumière parasite et du rayonnement thermique à l'intérieur du barillet d'objectif sur le détecteur de plan focal infrarouge et d'améliorer ses performances de détection, un bouclier froid ou un arrêt froid est conçu dans le Dewar de l'infrarouge. détecteur de plan focal (bouclier froid ou stop froid). Seul le rayonnement infrarouge pénétrant dans l'écran froid ou le stop froid peut atteindre le détecteur de plan focal infrarouge. De cette manière, l'influence de la lumière parasite sur le détecteur de plan focal infrarouge peut être efficacement évitée.

Le système optique utilisé dans ce type de détecteur de plan focal infrarouge avec écran froid ou arrêt froid doit utiliser l'écran froid ou l'arrêt froid comme diaphragme d'ouverture s'il souhaite exploiter pleinement les avantages de l'écran froid ou de l'arrêt froid.

Dans le cas contraire, le diaphragme d'ouverture du système optique infrarouge sera situé derrière l'ensemble du système optique, voire loin du système optique, détruisant la symétrie du système optique. De cette manière, la symétrie du système optique ne peut pas être utilisée pour éliminer l’aberration verticale, ce qui augmente la difficulté de la conception optique.

De plus, dans ce cas, il ne peut pas être réalisé comme un diaphragme à iris comme une lentille de lumière visible. Dans le même temps, il ne peut pas être transformé en objectif à usage général, et un objectif adapté au détecteur de plan focal doit être conçu en fonction de la taille de l'écran froid ou de la butée froide et de sa distance par rapport au plan focal.

3. Effet Narcisse

Le détecteur infrarouge est plus froid que le milieu environnant, et son rayonnement peut être réfléchi par certaines surfaces du système optique puis tomber sur le détecteur, formant ainsi une image froide du détecteur lui-même, avec un point noir au centre de l'image. surface.

L'exemple le plus simple est que s'il y a une fenêtre plate placée perpendiculairement à l'axe optique devant le système optique infrarouge, des images fantômes de réflexion froide apparaîtront sur la surface de l'image. Par conséquent, les réflexions froides doivent être évitées autant que possible lors de la conception des lentilles infrarouges.

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