红外成像仪成像仪过程成像镜头的介绍

 

    红外传播规律也和可见光一样，符合几何光学的一些定 律.因此，红外辐射通过空间传播到目的地，也可经过红外 光学系统而在某一确定的平面上成像.这个平面上的红外辐射能量密度分布图，就是目标的红外图像。下面介绍设备红外辐射、红外成像、红外探测、信息处理.显示等红外成像过程中的主要环节.

 

1、设备红外辐射分布图

 

    由热辐射的基本定律可知，任何温度高于绝对零度的物体，都在不断地向周围空间进行红外辐射.这些进行红外辐射的物体都可以称为红外辐射源.运行设备都是良好的红外辐射源.红外辐射源和背景的温度、形状总有一定的差异，而且红外辐射源本身各部位的温度、形状和表面状况也存在着差异.所有这些差异决定了物体红外辐射的不均匀性，即物体与背景辐射的虹外辐射能量密度不同，物体表面上不同区域辐射的红外辐射能量密度也不同.

 

    物体和背景的红外辐射，以及物体表团不同点的红外辐射，使构成了它们的红外辐射分布图.这个客观存在的红外辐射分布图，便是红外成像的目标.

 

2、红外成像学系统

 

    红外成像和可见光成像基本上都遵守几何成像的规律，即直线传播、反射和折射定律@所以红外成像光学系统和可见光成像光学系统一样，其功能是把目标的辐射分布图会聚在一个确定的像面上.但是，由于红外辐射的波长范围和可见光的波长范围不同，所以在使用材料上和光学设计上也有

很大差别.

 

    红外光学系统一般分为内部光学系统和外部光学系统，通常外部光学系统担负着成像的功能，而内部光学系统担负着图像分解，的任务。此外，红外外部光学系统常称为红外镜头或热成像镜头.

 

    热成像镜头可以分为透射式和反射式两大类.前者用可透过红外线的材料制成，后者则用能很好地反射红外线的镜

面构成.

 

    根据热成像镜头中透镜曲面的形状，又可划分为球面镜和非球面镜.球面镜制造容易，价格便宜，但成像质量较    k差，而用非球面镜则可得到良好质量的图像.

 

    此外，无论是透射键还是反射镜，根据其用途还可划分为望远型与显微型两大类.前者图像均小于目标，而后者图像远大于目标。

 

    下面介绍两种常用的热成像镜头.

 

    1.绪(硅)透镜:使用单晶错材料磨割的热成像镜头，可以在 3-5μm 和3-14μm两个热成像被段上正常工作。而对于只要求透过3-5μm波长红外线的仪器，则可以使用单晶硅材料磨制的镜头。通常，单晶硅材料的价格大约仅为单晶错材料的一半.咱错和硅透镜的镜片可以磨制成各种形状的凸透镜.这种透镜的饶面可以是球面的，也可以是非球币MJ。每个镜头可以是一个透饶，也可由多个透镜组成。采用非坏面透饶，或多个球面透镜构成一个热成像镜头，都可以提高成像质量.磨制好的单晶错透镜，它的透过率大约只有44%。为了 提高其透过率，必须进行镀增透膜的工艺处理。镀膜一般均

在透镜的两面进行，可以镀单层增透膜，也可以镀多层增透膜。单层膜可以使透镜在某个波长上的透过率增加到85%-95%，而多层膜则可以使透镜在某一很大的波长范围内，透过率增大到95%-99%。为了在各种环境中保护透镜表面不受损伤和污染，一般还应在透镜的最外层镀上保护膜，保护膜又称为硬膜，它可以抗御其它物体对其擦伤，并且不怕水、油及其它气体的侵蚀.错和硅透镜都可以用来制作望远型镜头或显微型镜头.

 

    2.玻璃反射镜

 

    由于单晶错或单晶硅的直径都不可能做得很大，因此大口径的热成像镜头多数使用玻璃反射镜.玻璃的价格远远低于单晶硅、单晶错.常用的反射望远型热成像镜头，主要有牛顿式、格里高里式和卡塞格仑式三种类型。玻璃反射镜的本体是由玻璃材料磨制而成，宫的反射面可以是平面、球面、抛物面、椭球面或双曲面。为了提高反射面反射红外线的能力，一般在玻璃上镀一层反射膜。同样，为了防止环境中其它物体的、污染，在反射膜外还镀有保护膜.

 

3、红外成像探测

 

    可见光成像系统显示的图像可以直接由人眼观看，也可    ,以通过可见光电视系统转变为视频信号，最后呈现在电视屏幕上观看。但是3  红外成像系统显示的红外辐射分布图像，是人眼无法看到的，必须将它转变为电信号或视频信号以后，再通过其它方法显示出来   完成红外辐射分布图转变为电信号或视频信号的物理过程，称为红外成像探测。红外成像探测主要可以分为扫描型和非扫描型两类。非扫描型成像探测是将红外光学系统呈现的红外辐射分布的红外辐射能量的平均值，转换为相应的电信号。实验室中使用的红外辐射仪和红外诊断技术中的红外测温仪，都是使用非扫描型红外成像探测.

 

    为将红外辐射分布图像转换成相应的可见光辐射分布图像，必须使用扫描型红外成像探测。对红外辐射分布图像的扫描可以采用光学扫描的方式，也可以采用电子扫描的方式.军事领域中的红外前视系统和红外诊断系统中的红外热电视，都是使用扫描型红外成像探测。

 

    此外，根据需要可以在红外扫描成像系统中采用各种光电探测器或热电探测器。

 

4、信息处理

 

    红外成像仪探测系统输出的电信号或视频信号，必须经过放大处理，才能由屏幕上显示，或由仪表指示出数据。

 

    此外，随着电子计算机技术在红外诊断技术中愈来愈多的应用，更多、更全面的红外辐射信息处理已发展得十分成熟，并且在实际应用中发挥出前所未有的作用。