¿Cuáles son las características de las lentes de imágenes térmicas infrarrojas en el diseño óptico?

La lente óptica infrarroja debe diseñarse de acuerdo con el píxel y el tamaño del detector, las ocasiones de aplicación específicas y los factores rentables. Las siguientes son las características específicas de las lentes termográficas infrarrojas en diseño óptico.

1. Gran apertura relativa

El diámetro del disco de Avery de un sistema óptico ideal es igual a 2,44λF. La longitud de onda del infrarrojo de onda media en las dos ventanas atmosféricas es de 3 a 5 μm, y la longitud de onda del infrarrojo de onda larga es de 8 a 12 μm, mientras que el tamaño de píxel de los detectores de plano focal infrarrojo típicos es generalmente de 15 a 30 μm. Si el número F es demasiado grande, el diámetro del disco de Airy será mucho mayor que el tamaño del píxel. Por lo tanto, el número F de una lente de imagen térmica infrarroja es generalmente de 1 a 2, que es un sistema de apertura relativa grande.

Cuando el número F es 2, el diámetro del disco de Avery con una longitud de onda de 5 μm es igual a 24,4 μm, y cuando el número F es 1, el diámetro del disco de Avery con una longitud de onda de 10 μm también es igual a 24,4 μm, que ya está muy cerca del tamaño de píxel. Por tanto, para conseguir la resolución espacial que puede alcanzar el detector, se requiere que la dispersión del sistema óptico alcance o se acerque al límite de difracción, por lo que el diseño óptico será más difícil.

2. Escudo frío o parada en frío

En el detector de plano focal infrarrojo enfriado, para evitar la influencia de la luz parásita y la radiación térmica dentro del cilindro de la lente en el detector de plano focal infrarrojo y mejorar su rendimiento de detección, se diseña un escudo frío o un tope en frío en el Dewar del infrarrojo. detector de plano focal (escudo frío o parada en frío). Sólo la radiación infrarroja que ingresa al escudo frío o al tope frío puede llegar al detector de plano focal infrarrojo. De esta manera se puede evitar eficazmente la influencia de la luz parásita sobre el detector de plano focal infrarrojo.

El sistema óptico utilizado en este tipo de detector de plano focal infrarrojo con escudo frío o parada en frío debe utilizar el escudo frío o la parada en frío como diafragma de apertura si quiere aprovechar al máximo los beneficios del escudo frío o la parada en frío.

De lo contrario, el diafragma de apertura del sistema óptico de infrarrojos quedará situado detrás de todo el sistema óptico, o incluso lejos del sistema óptico, destruyendo la simetría del sistema óptico. De esta manera, la simetría del sistema óptico no se puede utilizar para eliminar la aberración vertical, lo que aumenta la dificultad del diseño óptico.

Además, en este caso, no se puede fabricar como un diafragma de iris como una lente de luz visible. Al mismo tiempo, no se puede convertir en una lente de uso general, y una lente que coincida con el detector de plano focal debe diseñarse de acuerdo con el tamaño del escudo frío o el tope frío y su distancia al plano focal.

3. Efecto narciso

El detector de infrarrojos es más frío que el entorno que lo rodea y su radiación puede reflejarse en algunas superficies del sistema óptico y luego caer sobre el detector, formando así una imagen fría del propio detector, con un punto negro en el centro de la imagen. superficie.

El ejemplo más simple es si hay una ventana plana colocada perpendicular al eje óptico frente al sistema óptico de infrarrojos, aparecerán imágenes fantasma de reflejo frío en la superficie de la imagen. Por lo tanto, se deben evitar en la medida de lo posible los reflejos fríos en el diseño de lentes infrarrojas.

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