集成式光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)設(shè)計

褚旭紅，趙躍進(jìn)，董立泉，劉　明

(北京理工大學(xué) 光電學(xué)院 北京市精密光電測量儀器和技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

?

集成式光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)設(shè)計

褚旭紅，趙躍進(jìn)*，董立泉，劉明

(北京理工大學(xué) 光電學(xué)院 北京市精密光電測量儀器和技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

本文對讀出原理、像差要求、圖譜質(zhì)量進(jìn)行深入研究，進(jìn)而對讀出技術(shù)進(jìn)行深度整合與簡化，實(shí)現(xiàn)光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)小型化、輕量化、集成化。首先，從FPA的熱-機(jī)械效應(yīng)出發(fā)，介紹了光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)的工作原理；然后，針對通常采用的光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)體積大、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜缺陷，提出了高集成度的新型光讀出系統(tǒng)；接著，在分析討論讀出光路像差容限、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對以異形棱鏡為核心元件的光讀出系統(tǒng)進(jìn)行了具體的光學(xué)仿真設(shè)計；最后，設(shè)計了集光、機(jī)、電、軟技術(shù)的集成式光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)。對系統(tǒng)樣機(jī)測試結(jié)果表明：在確保成像性能的前提下，光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)的體積減小到175 mm×83 mm×105 mm。以異形棱鏡為核心元件的光讀出技術(shù)，在滿足成像精度和靈敏度的前提下，可減小讀出系統(tǒng)的復(fù)雜程度，有效降低了光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)的體積和重量，從而促進(jìn)光讀出FPA成像系統(tǒng)的工業(yè)化應(yīng)用。

FPA；紅外成像；光讀出；異形棱鏡

1　引　言

紅外成像技術(shù)在軍用、民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的制冷型紅外成像系統(tǒng)受體積、重量、功耗、制作工藝、使用條件、價格等因素的限制，不利于其普及推廣應(yīng)用。自1996年 Thomas Thundat等人[1-4]發(fā)展了一種基于電壓電阻微懸臂梁技術(shù)的紅外探測器，雙材料微懸臂梁用于紅外探測器的可行性逐漸被重視并迅速發(fā)展起來。雙材料微懸臂梁紅外探測器是基于紅外輻射致熱機(jī)械變形原理的器件[5-6]，其采用某種吸收紅外材料將吸收的紅外線轉(zhuǎn)化為熱量，并將該熱量傳導(dǎo)至雙材料懸臂梁令其發(fā)生變形。光讀出技術(shù)則是利用光學(xué)方式探測雙材料微懸臂梁的變形量并還原為紅外熱輻射量。當(dāng)微懸臂梁形成陣列(FPA)對外界紅外輻射場響應(yīng)、光系統(tǒng)對微懸臂梁陣列各單元的變化量進(jìn)行探測并按空間位置還原后，即可得到外界紅外輻射場分布。

目前，很多雙材料懸臂梁焦平面陣列紅外成像光學(xué)系統(tǒng)的研究集中在如何進(jìn)一步提高成像系統(tǒng)的探測靈敏度，其大多數(shù)系統(tǒng)的光路都是采用4f系統(tǒng)[7-11]，讀出系統(tǒng)鏡片數(shù)量多，體積大、重量重，功耗大。本文對FPA紅外成像系統(tǒng)的光讀出技術(shù)進(jìn)行了深入分析與討論，提出了以異形棱鏡為核心的高集成度光讀出方法。在分析討論讀出光路像差容限、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對以異形棱鏡為核心元件的光讀出系統(tǒng)進(jìn)行了光學(xué)仿真設(shè)計。最后，設(shè)計了集光、機(jī)、電、軟技術(shù)的完整的集成式光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)。系統(tǒng)樣機(jī)試制及樣機(jī)測試結(jié)果表明，集成式光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)可以在確保成像質(zhì)量、探測靈敏度的前提下，有效減小體積、重量、功耗，簡化讀出系統(tǒng)，提高成像系統(tǒng)的可靠性。

2　理論分析

2.1光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)組成與工作原理

光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)主要由紅外成像鏡頭(IR LENS)、真空封裝的FPA(FPA In Vacuum)、光讀出系統(tǒng)(Optical Readout System)和圖像處理系統(tǒng)(Imaging System)組成，如圖1所示。

圖1　FPA紅外成像系統(tǒng) Fig.1　Principle schematic diagram of IR FPA imaging system

目標(biāo)的紅外輻射被紅外成像鏡頭聚焦成像在真空封裝的FPA上。真空封裝的FPA是基于熱-機(jī)械轉(zhuǎn)換的熱探測器件，輸出信號為像元在紅外輻射作用下的角度變化量。該器件基于MOEMS技術(shù)，每個像元由微懸臂梁支撐的反射單元組成，微懸臂梁由熱膨脹系數(shù)差異較大的兩層材料(SiNx-Au/Al)組合構(gòu)成[12]，如圖2所示。

圖2　FPA原理圖 Fig.2　Principle schematic of FPA

雙材料梁吸收來自目標(biāo)的紅外熱輻射后，產(chǎn)生彎曲形變，從而引起像元反射單元產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)Δθ[13]。該偏轉(zhuǎn)角的量值與其吸收的熱輻射相關(guān)。偏轉(zhuǎn)角Δθ為光讀出系統(tǒng)的輸入信號，光讀出系統(tǒng)是基于阿貝二次成像理論、利用空間濾波原理實(shí)現(xiàn)的非接觸測量系統(tǒng)，其組成如圖3所示。

圖3　光讀出系統(tǒng) Fig.3　Sketch of optical readout system

該系統(tǒng)屬于4f系統(tǒng)的變形。光源發(fā)出的光被準(zhǔn)直鏡頭組準(zhǔn)直以后，照亮FPA并被FPA各個像元反射；被FPA每個像元反射以后的光線由傅里葉變換鏡頭組聚焦成像在譜平面上，由譜平面放置的濾波器進(jìn)行濾波。FPA像元吸收熱產(chǎn)生形變前后，譜平面上的光能量分布如圖4所示。

圖4　讀出系統(tǒng)譜平面譜圖 Fig.4　Flat spectrum of optical readout system

像元吸熱產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角Δθ，引起譜平面上譜能量分布產(chǎn)生Δx的平移量。需要特別說明的是，光讀出系統(tǒng)主要探測Δx，所以其波長可以選擇可見光。

在譜平面上放置刀口濾波器后，通過濾波器的光束能量ΔE將隨著Δx的變化而變化。因此，被傅里葉逆變換鏡頭再次聚焦成像在CCD上的光束能量，將包含F(xiàn)PA像元偏轉(zhuǎn)角Δθ信息。圖像處理系統(tǒng)對CCD的輸出信號進(jìn)行一定處理后，輸出人眼可見的目標(biāo)物體紅外熱圖像。特別說明的是，光讀出系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)對FPA結(jié)構(gòu)單元偏轉(zhuǎn)角的測量，因此，考慮到光學(xué)材料、器件等因素的影響，通常采用可見光讀出系統(tǒng)。

2.2異形棱鏡光讀出系統(tǒng)方案設(shè)計

從光學(xué)角度看，該光讀出系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是系統(tǒng)中具有兩個探測器——FPA和CCD。系統(tǒng)的探測靈敏度、空間分辨率等各項(xiàng)光電技術(shù)指標(biāo)，都同時受這兩個探測器性能的限制。該系統(tǒng)的另一個特點(diǎn)是，系統(tǒng)整體為被動紅外成像，但卻帶有一個可見光光源。以FPA為界，系統(tǒng)的前半部分工作波段為紅外，后半部分的工作波段為可見光，且前半部分和后半部分有相互獨(dú)立的物象共軛面。在光學(xué)設(shè)計過程中，這兩部分可以單獨(dú)進(jìn)行。對系統(tǒng)后半部分來說， FPA所在位置是前半部分的像平面，同時也是后半部分的物平面，后半部分的像平面是CCD面，系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計可以分段、分步進(jìn)行，根據(jù)CCD及FPA像元尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，而不必優(yōu)化至衍射極限。

自20世紀(jì)90年代開始，隨著現(xiàn)代光學(xué)制造技術(shù)的發(fā)展，非球面、自由曲面加工技術(shù)逐漸成熟，使得非球面廣泛應(yīng)用于光學(xué)各個領(lǐng)域[14-18]。根據(jù)上述光讀出系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計與制造技術(shù)，綜合考慮光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)的難度、成本、系統(tǒng)性能改善、體積重量、功耗、可靠性、裝調(diào)復(fù)雜程度等問題，本文提出了新型的高集成度光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)，如圖5所示。

圖5　集成式光讀出系統(tǒng) Fig.5　Sketch of integrated optical readout system

該方案是在圖3基礎(chǔ)上，反復(fù)進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)、整合，其特點(diǎn)是：照明和傅里葉變換由一個異型棱鏡獨(dú)立完成，大大減少了光學(xué)元件的數(shù)量，從而使成像系統(tǒng)體積、重量都大大降低。隨著元件數(shù)量減少，功耗、復(fù)雜度都得以下降，可靠性隨之提高。該系統(tǒng)自照明至濾波的光路，結(jié)構(gòu)完全對稱，自FPA(序號3)至像面的光路，也屬于對稱結(jié)構(gòu)，結(jié)合非球面的運(yùn)用，對系統(tǒng)像差進(jìn)行進(jìn)一步修正，可以使系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步提升。

3　系統(tǒng)設(shè)計

3.1設(shè)計分析

根據(jù)系統(tǒng)成像原理，本系統(tǒng)獲得的紅外圖像是灰度圖像。評價該成像系統(tǒng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)分兩大類：一類是評價系統(tǒng)所成圖像與目標(biāo)物的相似程度，如空間分辨率、畸變等；另一類是體現(xiàn)系統(tǒng)的最小可測量信號值，如噪聲等效溫差NETD。

3.1.1照明通道設(shè)計要求

照明通道要為讀出系統(tǒng)提供讀出光束，其不平行度，會引起譜平面上譜加寬，如圖6所示。

圖6　照明光束不平行形引起的譜展寬 Fig.6　Spectrum extended width of under un-paralled light beam

其中，虛線為不同角度的照明光引起的譜平面能量分布，在總能量相等的情況下，其顯示效果為各條虛線的疊加。理想狀態(tài)下，譜平面上獲得的是FPA的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣，強(qiáng)度分布可以表示為：

(1)

式中：

在橫向光強(qiáng)分布為：

(2)

中央亮斑的橫向?qū)挾葹椋?/p>

(3)

在光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)中，a為FPA像元線性尺寸，f為光讀出系統(tǒng)讀出通道的傅里葉變換鏡頭焦距，λ為光讀出系統(tǒng)采用的照明光的波長。

3.1.2讀出通道設(shè)計要求

根據(jù)圖3可知，光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)是基于傅里葉光學(xué)設(shè)計的。根據(jù)傅里葉變換鏡頭對衍射光成像的特點(diǎn)可知，傅里葉變換鏡頭需要滿足以下要求[19]:(1)對兩組物像共軛面修正像差。第一組為無窮遠(yuǎn)的物面和位于焦平面的像面，光闌在前焦面上(正向光路)；第二組為位于前焦面的物面和無窮遠(yuǎn)的像面，光闌在后焦面上(逆向光路)。(2)補(bǔ)償譜點(diǎn)位置的非線性誤差，即平行于光軸出射的主光線需滿足正弦條件。(3)嚴(yán)格修正畸變以外的各種單色像差，使全視場像差達(dá)到衍射極限。

3.1.3譜平面譜分布要求

根據(jù)圖5可知，經(jīng)過FPA的平行光線，從異型棱鏡表面b射入，d射出，相當(dāng)于厚透鏡。根據(jù)像差理論，譜平面上的球差為：

(4)

根據(jù)式(4)，譜平面的球差由兩部分組成。式(4)的前一項(xiàng)為物方球差的貢獻(xiàn)，這部分球差由FPA前端的紅外光學(xué)鏡頭決定，讀出系統(tǒng)無法進(jìn)行修正，另一部分由b面到d面光學(xué)變換的過程造成，該像差會引起譜寬度增加，從而影響成像系統(tǒng)探測靈敏度，造成NETD下降。為確保成像系統(tǒng)的性能，其值應(yīng)遠(yuǎn)小于中心亮斑的寬度，設(shè)定為0.1Δx。

3.2仿真結(jié)果

根據(jù)3.1的分析，光讀出系統(tǒng)首先滿足成像的空間分辨要求，即將FPA清晰成像在CCD表面上。這與FPA像元和CCD像元的像元線性尺寸直接相關(guān)。其次，滿足譜平面獲得清晰譜的要求，從而確保光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)的探測靈敏度。這與照明光波長、FPA像元線性尺寸、讀出系統(tǒng)傅里葉變換焦距相關(guān)。

本文采用的主要器件參數(shù)如表1所示。

表1　主要器件參數(shù)

綜上分析，結(jié)合本文所采用的主要器件的參數(shù)，建立以異形棱鏡為核心器件的光讀出系統(tǒng)的仿真模型，并完成系統(tǒng)仿真、優(yōu)化，如圖7。

根據(jù)圖7可以看出，分照明通道和讀出通道兩個結(jié)構(gòu)，根據(jù)3.1的設(shè)計要求，以譜平面上的彌散斑(圖7(b))和像平面上的彌散斑(圖7(c))為完成判據(jù)。

從仿真結(jié)果看出，圖5所示系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一步簡化，其核心元件異形棱鏡也得到進(jìn)一步簡化：a面和d面簡化為平面，只留b面為復(fù)雜的自由曲面，如圖8所示。

圖8　異形棱鏡 Fig.8　Special-shaped prism

異形棱鏡由膠合的分束棱鏡和平凸透鏡膠合而成，其中：分束棱鏡為膠合的直角棱鏡，在直角棱鏡的斜面上50%光束透射，50%光束反射折轉(zhuǎn)90°；平凸透鏡的凸面為關(guān)鍵面，對光源發(fā)出的光進(jìn)行準(zhǔn)直，對FPA反射的光進(jìn)行傅里葉變換。根據(jù)使用條件、需求，結(jié)合加工難度、成本、材料性能等因素，本文使用的異形棱鏡采用的是常規(guī)光學(xué)材料K9玻璃。

3.3設(shè)計結(jié)果

根據(jù)仿真數(shù)據(jù)，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計如圖9所示。

圖9　光讀出系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果 Fig.9　Design result of optical readout system

其核心元件異形棱鏡結(jié)構(gòu)組及讀出系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果，如圖10所示。

圖10　光讀出系統(tǒng)設(shè)計圖 Fig.10　Design model of optical readout system

圖10(a)是成像系統(tǒng)總裝配圖，圖10(b)是以異形棱鏡為核心的讀出光路爆炸圖，所有光學(xué)零件都安裝在該組件中，因此，系統(tǒng)裝配難度大大降低，工作可靠性得以提高。

4　驗(yàn)證與測試

根據(jù)3.3的設(shè)計結(jié)果，光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)，如圖11所示。

圖11　集成式光讀出FPA紅外成像系統(tǒng) Fig.11　Integrated optical readout IRFPA imaging system

該系統(tǒng)由紅外成像鏡頭、真空封裝的FPA、異形棱鏡組件、CCD組件)、LED照明光源和電路板組件及外殼組成，其體積為(不含紅外成像鏡頭)：175 mm×83 mm×105 mm。

采用該系統(tǒng)對電烙鐵成像，獲得圖像與相同環(huán)境下4f系統(tǒng)獲得圖像對比，如圖12所示。

圖12　電烙鐵圖像 Fig.12　Image of the iron

圖12(a)是在實(shí)驗(yàn)平臺上按照圖3搭建4f讀出系統(tǒng)獲取的電烙鐵圖像，圖12(b)是采用本文設(shè)計的集成式光讀出系統(tǒng)獲取的電烙鐵圖像?？梢钥闯?，集成式光讀出系統(tǒng)獲取的圖像，清晰度與4f系統(tǒng)獲取的圖像基本一致，亮度略有增加。由此可知，集成式光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)在體積、重量大大縮小、元器件數(shù)量也大大減少的情況下，其成像質(zhì)量和探測靈敏度和4f系統(tǒng)基本一致。

5　結(jié)　論

近年來，非制冷紅外成像技術(shù)被現(xiàn)代軍用及民用技術(shù)研究機(jī)構(gòu)廣泛重視，但其研究重點(diǎn)大都集中在如何提高成像系統(tǒng)的探測靈敏度。但是，如果FPA紅外成像系統(tǒng)要在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用，其體積、重量、功耗、可靠性等性能指標(biāo)也必須滿足需求。

本文針對通常采用的光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)體積大、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺陷，提出了高集成度的新型光讀出系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)小型化、輕量化、集成化，從而促進(jìn)光讀出FPA成像系統(tǒng)的工業(yè)化應(yīng)用。理論分析、仿真以及驗(yàn)證樣機(jī)的試制、測試表明，以異形棱鏡為核心元件的集成式光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)，在滿足成像精度和靈敏度的前提下，大大減小了讀出系統(tǒng)的復(fù)雜程度，使光讀出FPA紅外成像系統(tǒng)體積減小到175 mm×83 mm×105 mm。

[1]SCOTT R H,GREGORY S M. High sensitivity 25 and 50 pitch microcantilever IR imaging arrays[J].SPIE,2007,6542:65421F-7.

[2]KWON W,JONG E,CHI H. A high fill-factor uncooled infrared detector with thermo-mechanical bimaterial structure[J].SPIE,2007,6542:65421O-8.

[3]ZHAO J. High Sensitivity Photomechanical MW-LWIR imaging using an uncooled MEMS microcantilever array and optical readout[J].SPIE,2005,5783:506-514.

[4]TORUN H,UREY H. Uncooled thermo-mechanical detector array with optical readout[J].SPIE,2005,5957:59570O-8.

[5]ODEN P I,DATSKOS P G,THUNDAT T,etal.. Uncooled thermal imaging using a piezoresistive microcantilever[J].AppliedPhysicsLetters,1996,69(21):18.

[6]楊廣立,馮飛,熊斌，等.微機(jī)械光讀出紅外成像陣列器件機(jī)械特性對其性能的影響[J].光學(xué) 精密工程，2007,15(5):699-705.

YANG G L,FENG F,XIONG B,etal.. Effect of mechanical characteristic of an micro-mechanical optically readable infrared imaging array device on its performance[J].Opt.PrecisionEng.,2007,15(5):699-705.(in Chinese)

[7]GONG C,ZHAO Y,DONG L Q,etal.. All-optical background subtraction readout method for bimaterial cantilever array sensing[J].OpticsExpress,2015,23(16):20576-205811.

[8]FENG Y,ZHAO Y J,LIU M,etal.. Image quality improvement by the structured light illumination method in an optical readout cantilever array infrared imaging system[J].OpticsLetters,2015,8(6):1390-1393.

[9]張志剛,毛亮,程騰，等.利用消雜散光的偏振光技術(shù)提高光學(xué)讀出紅外成像檢測靈敏度[J].紅外與毫米波學(xué)報，2013,32(4):331-336.

ZHANG ZH G,MAO L,CHENG T,etal.. A technology for eliminating stray light optical readout of FPA[J].InfraredMillim.Waves,2013,32(4):331-336.(in Chinese)

[10]KONG Y M,LIU R W,JIAO B B,etal. The thermal-mechanical performance of the uncooled infrared optical-readout bi-material FPA[J].MicrosystemTechnologies,2015,7(21):1495-1500.

[11]WANG M,TAKASHIRO T,TANAKA S. Infrared thermal detector array using Eu(TTA)3-based temperature sensitive paint for optical readable thermal imaging device[J].J.MicromechanicsandMicroengineering,2015,20(9):035012.

[12]劉明.微懸臂梁焦平面陣列光學(xué)讀出技術(shù)研究[D].北京：北京理工大學(xué)，2008.

LIU M. Optical readout of micro-cantilever focal plane array[D]. Beijing:Graduate Beijing Institute of Technology,2008.(in Chinese)

[13]LAI J,PERAZZO T,SHI Z,etal. Optimization and performance of high-resolution micro-optomechanical thermal sensors[J].SensorsandActuatorsA,1997,58:113-119.

[14]徐樂,張春雷,代雷,等.高精度非回轉(zhuǎn)對稱非球面加工方法研究[J].中國光學(xué),2016,9(3):364-370.

XU L,ZHANG CH L,DAI L,etal.. Research on manufacturing method of non-rotationally symmetrical aspheric surface with high accuracy[J].ChineseOptics,2016,9(3):364-370.(in Chinese)

[15]GARRARD K,DOW T,SOHN A,etal.. Design tools for freeform optics[J].SPIE,2005,5784:587410-587411.

[16]JIANG X,SCOTT P,WHITEHOUSE D. Freeform surface characterization-a fresh sreategy[J].CIRPAnnals-ManufacturingTechnology,2007,56(1):553-556.

[17]ROGERS J R. A comparison of anamorphic, keystone, and Zernike surface types for aberration correction[J].SPIE,2010,7652:76520B-76528B.

[18]程德文.自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計方法及其在頭盔顯示技術(shù)中的應(yīng)用研究[D].北京：北京理工大學(xué)，2011.

CHENG D W. Study on design methods of free-form imaging systems and their application in head-mounted displays[D]. Beijing:Graduate Beijing Institute of Technology,2011.(in Chinese)

[19]王之江.光學(xué)設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1994.

WANG ZH J.OpticalDesignManual[M]. Beijing:China Machine Press,1994.(in Chinese)

Design of integrated optical readout IR FPA imaging system

CHU Xu-hong, ZHAO Yue-jin*, DONG Li-quan, LIU Ming

(Beijing Key Laboratory for Precision Optoelectronic Measurement Instrument andTechnologySchoolofOptoelectronics,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)*Correspondingauthor,E-mail:yjzhao@bit.edu.cn

After thorough studies on the sensing principle, the tolerance for aberration and the spectrum quality, a simplified and integrated optical readout technology has been put forward and developed, to realize the miniaturization, integration and lightweight of the optical readout focal plane array(FPA) infrared imaging system. First, based on the thermal-mechanical effect of FPA, the working principle of optical readout FPA infrared imaging system is introduced. Secondly, in view of the large size, heavy weight and complicated structure of the conventional system, a novel optical readout system with the characteristics of high integration is presented. Then, after analyzing and discussing the aberration tolerance of optical readout infrared FPA imaging system, the optical readout system containing a special-shaped prism is simulated and designed. Finally, an optical readout infrared FPA imaging system integrated with optics, mechanics, electronics and computer technology is designed and realized. The system prototype is implemented and the experimental results indicate that the size of the optical readout infrared FPA imaging system is reduced to 175 mm×83 mm×105 mm, on the premise of guaranteeing the image quality and sensitivity. The optical readout FPA infrared imaging system with a special-shaped prism as the core component can effectively reduce the volume, weight and power consumption of the imaging system, and promote the system′s industrial application.

FPA;IR imaging system;optical readout;special-shaped prism

2016-05-18；

2016-06-14

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.61301190,No.61377109 )

2095-1531(2016)05-0588-08

O43

Adoi:10.3788/CO.20160905.0588

褚旭紅(1976—)，女，山西人，博士后，2006、2013年于北京理工大學(xué)分別獲得碩士、博士學(xué)位，主要從事MEMS的紅外成像技術(shù)、波前編碼技術(shù)、光電儀器等方面的研究。E-mail:chuxuhong001@bit.edu.cn

趙躍進(jìn)(1958—)，男，北京人，教授，1986、1990年于北京理工大學(xué)分別獲得碩士、博士學(xué)位，現(xiàn)為北京理工大學(xué)光電學(xué)院教授，主要從事MEMS技術(shù)、圖像處理、THz成像技術(shù)、波前編碼技術(shù)、光電儀器等方面的研究。E-mail:yjzhao@bit.edu.cn

Supported by National Natural Science Foundation of China(No.61301190,No.61377109 )