專利名稱：一種基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像設(shè)備及其方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，紅外輻射探測(cè)裝置用于將不可見(jiàn)的紅外輻射轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)的圖像，它包括紅外熱像儀、紅外測(cè)溫儀等。紅外熱像儀探測(cè)的紅外線是物體自發(fā)輻射的，無(wú)需主動(dòng)照明，也不受白天黑夜的影響，具有非接觸、無(wú)干擾、探測(cè)距離遠(yuǎn)和隱蔽性的優(yōu)勢(shì)。此外，由于長(zhǎng)波紅外波長(zhǎng)20倍于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，具有極強(qiáng)的穿透煙霧的能力，可在濃煙和濃霧環(huán)境中看清遠(yuǎn)處的景物。按照探測(cè)原理的不同，大致可將紅外輻射探測(cè)裝置的核心部件(即，探測(cè)器)分為兩類，一類是量子型的紅外輻射探測(cè)器和熱型的紅外輻射探測(cè)器。針對(duì)量子型的紅外輻射探測(cè)裝置，其核心部件是量子型的紅外輻射探測(cè)器，它根據(jù)光電效應(yīng)將紅外光子的能量轉(zhuǎn)化為光電子的能量。例如，對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)為8 14微米的紅外光子，其能量約為0. leV，這與室溫下(300K)的電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量相當(dāng)。因此，為有效抑制電子熱噪聲，目前所有量子型的紅外輻射探測(cè)裝置都需要一套額外的制冷裝置，將探測(cè)器的溫度降到77K左右，以降低電子熱運(yùn)動(dòng)的能量。然而，設(shè)置有制冷裝置的量子型紅外輻射探測(cè)裝置比較笨重，而且價(jià)格極為昂貴。針對(duì)熱型的紅外輻射探測(cè)裝置，其核心部件是熱型的紅外輻射探測(cè)器。傳統(tǒng)的熱型紅外輻射探測(cè)器將入射的紅外光能量轉(zhuǎn)化為探測(cè)器的熱能，通過(guò)集成電路檢測(cè)出探測(cè)器的溫升引發(fā)的熱致可測(cè)物理量的變化，比如電阻率或電容的變化等。這些熱致可測(cè)物理量的變化是通過(guò)對(duì)探測(cè)單元輸入電流來(lái)讀出的。而當(dāng)電流通過(guò)探測(cè)單元時(shí)，會(huì)在探測(cè)單元上產(chǎn)生附加的熱量，帶來(lái)讀出誤差。同時(shí)，為了讓探測(cè)單元能有效地產(chǎn)生局部溫升，探測(cè)單元與基底之間必須實(shí)現(xiàn)熱隔離。為了讀出熱致物理量的變化，探測(cè)單元與基底之間必須通過(guò)導(dǎo)線相連。而導(dǎo)線往往也是熱的良導(dǎo)體，因此，傳統(tǒng)的熱型紅外輻射探測(cè)器也較難實(shí)現(xiàn)理想的熱隔離。正是由于量子型的紅外輻射探測(cè)裝置和熱型的紅外輻射探測(cè)裝置使用時(shí)所存在的缺陷或不足，基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像設(shè)備已越來(lái)越受到設(shè)計(jì)者和使用者的青睞。光讀出紅外探測(cè)的原理是利用器件吸收紅外線后發(fā)生某種物理性質(zhì)的變化，然后用參考光探測(cè)其變化，從而得到紅外輻射的強(qiáng)度。光讀出紅外探測(cè)器的輸入和輸出都是光信號(hào)，不需要電氣引腳，也無(wú)功耗，不僅簡(jiǎn)化了探測(cè)器的設(shè)計(jì)和加工，更重要的是避開(kāi)了電學(xué)噪聲和電路發(fā)熱引起的測(cè)量誤差。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的光讀出紅外熱像儀的光路設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致整個(gè)紅外成像設(shè)備的體積龐大。并且，紅外成像設(shè)備中各光學(xué)元件的定位也存在多種不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致基于光讀出紅外成像技術(shù)的熱像儀可靠性不高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像設(shè)備及其方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像設(shè)備，其中，所述紅外成像設(shè)備包括參考光源，用于提供參考光束，其被引向紅外探測(cè)器件；紅外探測(cè)器件，用于吸收待成像的物體所發(fā)出的紅外光束，并且透射或反射所述參考光束；光讀出裝置，用于根據(jù)經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件透射或反射后的所述參考光束，形成一圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像方法， 其中，該紅外成像方法包括以下步驟a將待成像的物體所發(fā)出的紅外光束引向紅外探測(cè)器件；b將參考光束引向所述紅外探測(cè)器件；c所述紅外探測(cè)器件吸收所述紅外光束并透射或反射一部分所述參考光束；d根據(jù)經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件透射或反射的所述參考光束形成一個(gè)圖像。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的紅外成像設(shè)備將待成像的物體所發(fā)出的紅外光束引向紅外探測(cè)器件并被所述紅外探測(cè)器件所吸收，以使得該紅外探測(cè)器件上的不同像素在吸收所入射的紅外光束后，其相對(duì)于參考光束的透射率或反射率發(fā)生改變，進(jìn)而根據(jù)透射或反射的部分參考光束，利用光讀出裝置形成一圖像，從而把不可見(jiàn)的紅外景象成功轉(zhuǎn)化為參考光圖像，優(yōu)選地，當(dāng)參考光為可見(jiàn)光時(shí)，可形成人眼可見(jiàn)的圖像或者CCD等成像器件可探測(cè)到的圖像。此外，本發(fā)明的紅外成像設(shè)備還對(duì)紅外光束和/或參考光束使用了光路折疊技術(shù)，以大大減小了整個(gè)紅外成像設(shè)備的體積。此外，本發(fā)明的紅外成像設(shè)備中的各光學(xué)元件均采用特定的夾具和工藝進(jìn)行固定，可確保這些光學(xué)元件的光學(xué)中心處于同一直線，并穩(wěn)定固定，從而提高了設(shè)備的精度和可靠性。


通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯圖1示出依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。圖2示出圖1的紅外成像設(shè)備的一優(yōu)選實(shí)施例的光路示意圖。圖3示出圖1的紅外成像設(shè)備的另一優(yōu)選實(shí)施例的光路示意圖。圖4示出圖1的紅外成像設(shè)備的又一優(yōu)選實(shí)施例的光路示意圖。圖5示出圖1的紅外成像設(shè)備的再一優(yōu)選實(shí)施例的光路示意圖。圖6示出圖1的紅外成像設(shè)備采用定位夾具進(jìn)行安裝和定位的狀態(tài)示意圖。圖7示出依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像方法的流程框圖。附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
具體實(shí)施例方式
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下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如前所述，由于物質(zhì)內(nèi)部原子或分子的振動(dòng)，一切物體都會(huì)不停地向外輻射電磁波，并且電磁波的輻射波長(zhǎng)和功率與該物體的表面材料和表面溫度有關(guān)。例如，常溫或中溫物體輻射的能量主要位于長(zhǎng)波紅外波段，該紅外波段的光束無(wú)法被人眼所感知。正因如此， 專業(yè)技術(shù)人員越來(lái)越關(guān)注紅外成像儀的設(shè)計(jì)和研發(fā)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，使用紅外成像儀能夠像肉眼觀察白天的景物一樣，清晰地看見(jiàn)物體的形貌和表觀溫度。然而，現(xiàn)有的光讀出紅外探測(cè)器的光路設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致整個(gè)紅外成像設(shè)備的體積龐大。并且，紅外成像設(shè)備中各光學(xué)元件的定位也存在多種不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致基于光讀出紅外成像技術(shù)的熱像儀可靠性不高， 振動(dòng)和溫度變化均可能導(dǎo)致各光學(xué)元件之間的相對(duì)位移。圖1示出依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。參照?qǐng)D1，該紅外成像設(shè)備包括參考光源102、紅外探測(cè)器件104和光讀出裝置106。 例如，所述紅外探測(cè)器件104包括紅外焦平面陣列。在所述紅外成像設(shè)備中，參考光源102 提供參考光束，該參考光束被引向紅外探測(cè)器件104。待成像物體100發(fā)出紅外光束，該紅外光束也被引向紅外探測(cè)器件104。然后，紅外探測(cè)器件104吸收所述待成像的物體100所發(fā)出的紅外光束，并且透射或反射所述參考光束。光讀出裝置106根據(jù)經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件104透射或反射后的所述參考光束，形成一圖像。在此，術(shù)語(yǔ)“形成一個(gè)圖像”，包括參考光束經(jīng)紅外探測(cè)器件透射或反射后可被探測(cè)到，例如可以經(jīng)過(guò)透鏡或透鏡組進(jìn)行成像， 也可以不經(jīng)過(guò)透鏡組，直接投射到CMOS或C⑶等圖像傳感器上，或經(jīng)過(guò)某種處理，例如光學(xué)濾波或者反射等，最后投射到CMOS或CCD等圖像傳感器上。其中，參考光源包括可見(jiàn)光、紫外線、近紅外線、X射線等能成像的光源。具體地，參考光源102提供參考光束，該參考光束被引向所述紅外探測(cè)器件104。 應(yīng)當(dāng)指出，本紅外成像設(shè)備之所以需要參考光束，將人眼不可見(jiàn)的紅外圖像轉(zhuǎn)化為參考光圖像，尤其是，當(dāng)參考光為可見(jiàn)光或近紅外光時(shí)，可形成人眼可見(jiàn)或CCD等成像器件可探測(cè)的圖像，這與所述紅外探測(cè)器件104的光學(xué)特性密切相關(guān)。例如，紅外探測(cè)器件104中的每個(gè)像素對(duì)于參考光束的透過(guò)率(或稱為透射率)與像素的溫度有關(guān)，當(dāng)像素的溫度升高時(shí)，該像素對(duì)參考光束的透過(guò)率增大/減??；當(dāng)像素的溫度降低時(shí)，該像素對(duì)參考光束的透過(guò)率相應(yīng)地減小/增大。以基于MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))的紅外傳感器為例，其包括一個(gè)封裝結(jié)構(gòu)，其通常包括第一、二封裝基底，以及紅外焦平面陣列。第一封裝基底的制成材料或第二封裝基底的制成材料是對(duì)紅外線透明、對(duì)參考光透明或者對(duì)紅外線和參考光均透明的材料。當(dāng)工作時(shí)，參考光與紅外線同時(shí)入射在該紅外傳感器陣列上，其中透射或反射的參考光被CCD或CMOS成像芯片接收。由于入射到紅外傳感器不同像素處的紅外線光強(qiáng)不同，使得不同像素處的溫度不同，導(dǎo)致各個(gè)像素產(chǎn)生與入射于其的紅外線光強(qiáng)相應(yīng)的形變，從而使得在不同像素處透射或反射的參考光的光強(qiáng)發(fā)生相應(yīng)的變化，該變化被CCD或CMOS芯片所檢測(cè)并成像，從而檢測(cè)出入射到各像素上的紅外線光強(qiáng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解上述基于MEMS的紅外傳感器僅為舉例，本發(fā)明應(yīng)能適用于其他類型的紅外傳感器。當(dāng)待成像物體100所發(fā)出的紅外光束被引向所述紅外探測(cè)器件104時(shí)，紅外探測(cè)器件104上的每個(gè)像素的溫度與待成像物體100中每點(diǎn)的溫度一一對(duì)應(yīng)。此時(shí)，一束均勻穩(wěn)定的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件104時(shí)，其被該紅外探測(cè)器件104所吸收，從而使該紅外探測(cè)器件104上的不同像素在吸收所入射的紅外光束后，其相對(duì)于參考光束的透射率或反射率發(fā)生改變，當(dāng)光讀出裝置106接收經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件104透射后的參考光束后， 就可形成一幅圖像，并且該圖像中每個(gè)點(diǎn)的明暗變化對(duì)應(yīng)地反映出待成像物體100的溫度分布。此外，當(dāng)來(lái)自參考光源102的參考光束引向紅外探測(cè)器件104時(shí)，在不考慮光能量損失或吸收的情形下，射向同一像素的參考光束的透射部分和反射部分的光能量之和基本保持恒定，由此可知，該紅外探測(cè)器件104上的不同像素在吸收所入射的紅外光束后，其相對(duì)于參考光束的透射率發(fā)生改變時(shí)，其對(duì)于參考光束的反射率也不同。在一具體實(shí)施例中， 光讀出裝置106還可接收經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件104反射后的參考光束，形成一幅圖像，并且該圖像中每個(gè)點(diǎn)的明暗變化對(duì)應(yīng)地反映出待成像物體100的表面溫度分布。優(yōu)選地，所述參考光束的波長(zhǎng)在IOOnm到ieOOnm之間。亦即，所述參考光束不僅涵蓋波長(zhǎng)范圍大約介于390nm 770nm的可見(jiàn)光，還包括波長(zhǎng)范圍大約介于IOOnm 390nm 之間的紫外光，以及波長(zhǎng)范圍在770nm ieOOnm之間的近紅外光。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解上述參考光束的波長(zhǎng)范圍的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅為舉例，其他現(xiàn)有的或今后可能出現(xiàn)的參考光源出射的參考光束波長(zhǎng)如可適用于本發(fā)明，也應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)范圍以內(nèi)，并以引用方式包含于此。圖2示出圖1的紅外成像設(shè)備的一優(yōu)選實(shí)施例的光路示意圖。參照?qǐng)D2，所述紅外成像設(shè)備包括分光片203、紅外探測(cè)器件205、光讀出裝置、參考光源217。其中，光讀出裝置包括光讀出透鏡組207和CM0S/C⑶光探測(cè)器209，該光讀出透鏡組207包括一個(gè)或多個(gè)透鏡，用于會(huì)聚經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件205透射的參考光束，并將會(huì)聚后的參考光束引向CM0S/C⑶光探測(cè)器，以便形成圖像，優(yōu)選地，當(dāng)參考光為可見(jiàn)光或近紅外光時(shí)，可形成人眼可見(jiàn)或(XD/CM0S等成像器件可探測(cè)的圖像。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解上述光讀出透鏡組207內(nèi)也可包含反射光學(xué)元件。分光片203對(duì)所述待成像物體所發(fā)出的紅外光束以及來(lái)自所述參考光源217的參考光束進(jìn)行合并或分離，透射其中的一光束并反射另一光束，以將所述紅外光束與所述參考光束引入或引出同一光學(xué)器件。例如，分光片203透射來(lái)自紅外透鏡組201的紅外光束， 并且反射來(lái)自參考光源217的參考光束，并且將所透射的紅外光束和所反射的參考光束引入所述紅外探測(cè)器件205，其中，紅外透鏡組201對(duì)所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束進(jìn)行會(huì)聚，并將會(huì)聚后的紅外光束引向所述紅外探測(cè)器件205或經(jīng)由所述分光片203引向所述紅外探測(cè)器件205。在一具體實(shí)施例中，所述紅外成像設(shè)備還包括準(zhǔn)直裝置，該準(zhǔn)直裝置對(duì)所述參考光源217出射的參考光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理，以得到均勻穩(wěn)定的參考光束，然后再將經(jīng)準(zhǔn)直處理后的準(zhǔn)直參考光束引向所述紅外探測(cè)器件205或經(jīng)由所述分光片203引向所述紅外探測(cè)器件205。例如，該準(zhǔn)直裝置包括透鏡組215和反射鏡組213。該透鏡組215會(huì)聚所述參考光源217出射的參考光束。反射鏡組213對(duì)所述經(jīng)透鏡組215會(huì)聚后的參考光束進(jìn)行折疊，以將折疊后的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件205或經(jīng)由所述分光片203引向所述紅外探測(cè)器件205。當(dāng)采用參考光束的折疊處理方式后，從參考光源217到所述紅外探測(cè)器件 205之間的空間距離將大大縮短，因而可使紅外成像設(shè)備的體積小型化。又如，該準(zhǔn)直裝置包括反射鏡組213和透鏡組211。該反射鏡組對(duì)所述參考光源217出射的參考光束進(jìn)行折疊。透鏡組211設(shè)置于反射鏡組213的后端，會(huì)聚所述經(jīng)反射鏡組213折疊后的參考光束，并將會(huì)聚后的參考光束入射至所述紅外探測(cè)器件205或經(jīng)由所述分光片203引向所述紅外探測(cè)器件205。再如，該準(zhǔn)直裝置包括透鏡組215、反射鏡組213和透鏡組211，亦即，透鏡組 215和透鏡組211間隔設(shè)置于該準(zhǔn)直裝置中，在透鏡組215和透鏡組211之間插設(shè)有反射鏡組213。透鏡組215會(huì)聚所述參考光源217出射的參考光束。反射鏡組213設(shè)置于透鏡組 215的后端，對(duì)所述經(jīng)透鏡組215會(huì)聚后的參考光束進(jìn)行折疊。透鏡組211，設(shè)置于反射鏡組213的后端，會(huì)聚所述經(jīng)反射鏡組213折疊后的參考光束，并將會(huì)聚后的參考光束入射至所述紅外探測(cè)器件205或經(jīng)由分光片203引向所述紅外探測(cè)器件205。在此，反射鏡組213 包括一個(gè)或多個(gè)反射鏡，例如，該反射鏡用棱鏡實(shí)現(xiàn)。類似地，透鏡組211或215均包括一個(gè)或多個(gè)透鏡，并且這些透鏡連續(xù)設(shè)置或間隔設(shè)置于該準(zhǔn)直裝置中，當(dāng)采用連續(xù)設(shè)置方式時(shí)， 多個(gè)透鏡之間沒(méi)有反射鏡，連續(xù)地設(shè)置從而對(duì)參考光束進(jìn)行會(huì)聚。在另一具體實(shí)施例中，所述準(zhǔn)直裝置包括反射鏡組(圖中未示)，通過(guò)所述反射鏡組對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理，以將會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理后的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件或經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件。在又一具體實(shí)施例中，所述準(zhǔn)直裝置包括透鏡組(圖中未示)，通過(guò)所述透鏡組對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚或發(fā)散處理，以將會(huì)聚或發(fā)散后的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件或經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解上述采用反射鏡組、透鏡組或者反射鏡組和透鏡組的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)參考光束的準(zhǔn)直處理的方式僅為舉例，其他現(xiàn)有的或今后可能出現(xiàn)的采用反射鏡組、透鏡組或者反射鏡組和透鏡組的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)參考光束的準(zhǔn)直處理的方式如可適用于本發(fā)明，也應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)范圍以內(nèi)，并以引用方式包含于此。優(yōu)選地，當(dāng)所述反射鏡組213的一個(gè)或多個(gè)反射鏡采用棱鏡的一個(gè)面時(shí)，在該棱鏡的至少一個(gè)面上鍍有針對(duì)所述參考光束的高反射膜，以便將所述鍍有高反射膜的面作為反射鏡。可替換地，當(dāng)所述反射鏡組213的一個(gè)或多個(gè)反射鏡采用棱鏡的一個(gè)面時(shí)，還可將所述棱鏡的全反射面構(gòu)成所述反射鏡組213的至少一個(gè)反射鏡。優(yōu)選地，所述反射鏡組213包括曲面，利用該曲面來(lái)會(huì)聚或發(fā)散參考光束。例如， 當(dāng)該曲面為凹面時(shí)，入射的參考光束利用凹面的會(huì)聚特性來(lái)會(huì)聚參考光束。又如，當(dāng)該曲面為凸面時(shí)，入射的參考光束利用凸面的發(fā)散特性來(lái)發(fā)射參考光束。如前所述，紅外探測(cè)器件205中的每個(gè)像素對(duì)于參考光束的透過(guò)率(或稱為透射率)與像素的溫度有關(guān)。當(dāng)待成像物體所發(fā)出的紅外光束被引向所述紅外探測(cè)器件205時(shí)， 紅外探測(cè)器件205上的每個(gè)像素的溫度與待成像物體中每點(diǎn)的溫度一一對(duì)應(yīng)。一束均勻穩(wěn)定的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件205時(shí)，該紅外探測(cè)器件上的不同像素在吸收所入射的紅外光束后，其相對(duì)于參考光束的透射率或反射率發(fā)生改變，當(dāng)光讀出透鏡組207和 CMOS/CCD光探測(cè)器209接收經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件205透射或反射后的參考光束，即可形成人眼可見(jiàn)或CMOS/CCD等成像器件可探測(cè)的圖像。需要指出的是，在圖2中，所述待成像物體所發(fā)出的紅外光束和所述參考光源217出射的參考光束均于所述紅外探測(cè)器件205的同一側(cè)引向所述紅外探測(cè)器件，但本發(fā)明的紅外成像設(shè)備并不只局限于此，例如，在其它實(shí)施例中，所述紅外光束從紅外探測(cè)器件205的左側(cè)射入所述紅外探測(cè)器件205，而所述參考光束從所述紅外探測(cè)器件205的右側(cè)射入所述紅外探測(cè)器件205，這種可替換實(shí)施例同樣也包含于本發(fā)明的保護(hù)范圍，并以引用方式包含于此。圖3示出圖1的紅外成像設(shè)備的另一優(yōu)選實(shí)施例的光路示意圖。參照?qǐng)D3，所述紅外成像設(shè)備包括分光片303、紅外探測(cè)器件305、光讀出裝置、參考光源317。其中，光讀出裝置包括光讀出透鏡組307和CMOS/CCD光探測(cè)器309，該光讀出透鏡組307包括一個(gè)或多個(gè)透鏡，用于會(huì)聚經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件305透射的參考光束，并將會(huì)聚后的參考光束引向 CM0S/C⑶光探測(cè)器309，以便形成人眼可見(jiàn)或CM0S/C⑶等成像器件可探測(cè)的圖像。在圖3中，紅外探測(cè)器件305和參考光源317分別與圖2中的紅外探測(cè)器件205 和參考光源217相同或相類似，為描述方便起見(jiàn)，在此不再贅述。分光片303對(duì)所述待成像物體所發(fā)出的紅外光束以及來(lái)自所述參考光源317的參考光束進(jìn)行合并或分離，透射其中的一光束并反射另一光束，以將所述紅外光束與所述參考光束引入或引出同一光學(xué)器件。與圖2中的所述分光片203透射紅外光束且反射參考光束不同，圖3中的所述分光片303透射參考光束且反射紅外光束。例如，分光片303透射來(lái)自參考光源317的參考光束，并且反射來(lái)自紅外透鏡組301的紅外光束，從而將所反射的紅外光束和所透射的參考光束引入所述紅外探測(cè)器件305，其中，紅外透鏡組301對(duì)所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束進(jìn)行會(huì)聚，并將會(huì)聚后的透射紅外光束引向所述紅外探測(cè)器件 305或經(jīng)由所述分光片303引向所述紅外探測(cè)器件305。優(yōu)選地，所述紅外成像設(shè)備還包括準(zhǔn)直裝置，該準(zhǔn)直裝置對(duì)所述參考光源317出射的參考光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理，以得到均勻穩(wěn)定的參考光束，然后再將經(jīng)準(zhǔn)直處理后的準(zhǔn)直參考光束引向所述紅外探測(cè)器件305或經(jīng)由所述分光片303引向所述紅外探測(cè)器件305。在一具體實(shí)施例中，該準(zhǔn)直裝置包括透鏡組315和反射鏡組313。該透鏡組315會(huì)聚所述參考光源317出射的參考光束。反射鏡組313對(duì)所述經(jīng)透鏡組315會(huì)聚后的參考光束進(jìn)行折疊，以將折疊后的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件305或經(jīng)由所述分光片303引向所述紅外探測(cè)器件305。當(dāng)采用參考光束的折疊處理方式后，從參考光源317到所述紅外探測(cè)器件305之間的空間距離將大大縮短，因而可使紅外成像設(shè)備的體積小型化。在另一具體實(shí)施例中，該準(zhǔn)直裝置包括反射鏡組313和透鏡組311。該反射鏡組對(duì)所述參考光源317出射的參考光束進(jìn)行折疊。透鏡組311設(shè)置于反射鏡組313的后端，會(huì)聚所述經(jīng)反射鏡組313折疊后的參考光束，并將會(huì)聚后的參考光束入射至所述紅外探測(cè)器件305或經(jīng)由所述分光片303引向所述紅外探測(cè)器件305。在又一具體實(shí)施例中，該準(zhǔn)直裝置包括透鏡組315、反射鏡組313和透鏡組311。 透鏡組315會(huì)聚所述參考光源317出射的參考光束。反射鏡組313設(shè)置于透鏡組315的后端，對(duì)所述經(jīng)透鏡組315會(huì)聚后的參考光束進(jìn)行折疊。透鏡組311設(shè)置于反射鏡組313的后端，會(huì)聚所述經(jīng)反射鏡組313折疊后的參考光束，并將會(huì)聚后的參考光束入射至所述紅外探測(cè)器件305或經(jīng)由分光片303引向所述紅外探測(cè)器件305。在此，反射鏡組313包括一個(gè)或多個(gè)反射鏡，例如，該反射鏡用棱鏡實(shí)現(xiàn)。類似地，透鏡組311或315均包括一個(gè)或多個(gè)透鏡，并且這些透鏡連續(xù)設(shè)置或間隔設(shè)置于該準(zhǔn)直裝置中，當(dāng)采用連續(xù)設(shè)置方式時(shí)，多個(gè)透鏡之間沒(méi)有反射鏡，連續(xù)地設(shè)置從而對(duì)參考光束進(jìn)行會(huì)聚。在另一具體實(shí)施例中，所述準(zhǔn)直裝置包括反射鏡組(圖中未示)，通過(guò)所述反射鏡組對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理，以將會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理后的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件或經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件。在又一具體實(shí)施例中，所述準(zhǔn)直裝置包括透鏡組(圖中未示)，通過(guò)所述透鏡組對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚或發(fā)散處理，以將會(huì)聚或發(fā)散后的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件或經(jīng)由所述分光片引向所述紅外
10探測(cè)器件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解上述采用反射鏡組、透鏡組或者反射鏡組和透鏡組的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)參考光束的準(zhǔn)直處理的方式僅為舉例，其他現(xiàn)有的或今后可能出現(xiàn)的采用反射鏡組、透鏡組或者反射鏡組和透鏡組的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)參考光束的準(zhǔn)直處理的方式如可適用于本發(fā)明，也應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)范圍以內(nèi)，并以引用方式包含于此。優(yōu)選地，當(dāng)所述反射鏡組313的一個(gè)或多個(gè)反射鏡采用棱鏡的一個(gè)面實(shí)現(xiàn)時(shí)，在該棱鏡的至少一個(gè)面上鍍有針對(duì)所述參考光束的高反射膜，以便將所述鍍有高反射膜的面作為反射鏡。可替換地，當(dāng)所述反射鏡組313的一個(gè)或多個(gè)反射鏡采用棱鏡的一個(gè)面時(shí)，還可將所述棱鏡的全反射面構(gòu)成所述反射鏡組313的至少一個(gè)反射鏡。優(yōu)選地，所述反射鏡組313包括曲面，利用該曲面來(lái)會(huì)聚或發(fā)散參考光束。例如， 當(dāng)該曲面為凹面時(shí)，入射的參考光束利用凹面的會(huì)聚特性來(lái)會(huì)聚參考光束。又如，當(dāng)該曲面為凸面時(shí)，入射的參考光束利用凸面的發(fā)散特性來(lái)發(fā)射參考光束。圖4示出圖1的紅外成像設(shè)備的又一優(yōu)選實(shí)施例的光路示意圖。參照?qǐng)D4，所述紅外成像設(shè)備包括分光片403、紅外探測(cè)器件405、光讀出裝置、參考光源417。其中，光讀出裝置包括CM0S/C⑶光探測(cè)器409，用于將紅外探測(cè)器件405透射后的參考光束經(jīng)由分光片403引向CM0S/C⑶光探測(cè)器409，以便形成人眼可見(jiàn)或CM0S/C⑶等成像器件可探測(cè)的圖像。在圖4中，紅外探測(cè)器件405和參考光源417分別與圖3中的紅外探測(cè)器件305 和參考光源317相同或相類似，為描述方便起見(jiàn)，在此不再贅述。參照?qǐng)D4，所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束位于所述紅外探測(cè)器件405的一側(cè)，從所述參考光源417出射的參考光束位于所述紅外探測(cè)器件405的另一側(cè)，當(dāng)所述參考光束沿與所述紅外光束相對(duì)(例如完全相對(duì)或具有一定角度)的方向引向所述紅外探測(cè)器件405時(shí)，分光片403透射所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束，并且反射經(jīng)所述紅外探測(cè)器件405透射后的參考光束。CM0S/C⑶光探測(cè)器409根據(jù)從所述紅外探測(cè)器件405透射并且經(jīng)由分光片403反射的參考光束形成一個(gè)圖像。其中，紅外透鏡組401對(duì)所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束進(jìn)行會(huì)聚，并將會(huì)聚后的透射紅外光束經(jīng)由所述分光片403引向所述紅外探測(cè)器件405。優(yōu)選地，所述紅外成像設(shè)備還包括準(zhǔn)直裝置，該準(zhǔn)直裝置對(duì)所述參考光源417出射的參考光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理，以得到均勻穩(wěn)定的參考光束，然后再將經(jīng)準(zhǔn)直處理后的準(zhǔn)直參考光束引向所述紅外探測(cè)器件405。在一具體實(shí)施例中，該準(zhǔn)直裝置包括透鏡組415，利用該透鏡組415會(huì)聚所述參考光源417出射的參考光束。圖5示出圖1的紅外成像設(shè)備的再一優(yōu)選實(shí)施例的光路示意圖。參照?qǐng)D5，所述紅外成像設(shè)備包括分光片503、紅外探測(cè)器件505、光讀出裝置、參考光源517。其中，光讀出裝置包括CM0S/C⑶光探測(cè)器509，用于將紅外探測(cè)器件505透射后的參考光束經(jīng)由分光片503引向CM0S/C⑶光探測(cè)器509，以便形成人眼可見(jiàn)或CM0S/C⑶等成像器件可探測(cè)的圖像。在圖5中，紅外探測(cè)器件505和參考光源517分別與圖3中的紅外探測(cè)器件305 和參考光源317相同或相類似，為描述方便起見(jiàn)，在此不再贅述。參照?qǐng)D5，所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束位于所述紅外探測(cè)器件505的一側(cè)，從所述參考光源517出射的參考光束位于所述紅外探測(cè)器件505的另一側(cè)，當(dāng)所述參考光束沿與所述紅外光束相對(duì)(例如完全相對(duì)或具有一定角度)的方向引向所述紅外探測(cè)器件505時(shí)，分光片503反射所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束，并且透射經(jīng)所述紅外探測(cè)器件505透射后的參考光束。CM0S/C⑶光探測(cè)器509根據(jù)從所述紅外探測(cè)器件505透射并且經(jīng)由分光片503透射的參考光束形成一個(gè)圖像。其中，紅外透鏡組501對(duì)所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束進(jìn)行會(huì)聚，并將會(huì)聚后的透射紅外光束經(jīng)由所述分光片503引向所述紅外探測(cè)器件505。優(yōu)選地，所述紅外成像設(shè)備還包括準(zhǔn)直裝置，該準(zhǔn)直裝置對(duì)所述參考光源517出射的參考光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理，以得到均勻穩(wěn)定的參考光束，然后再將經(jīng)準(zhǔn)直處理后的準(zhǔn)直參考光束引向所述紅外探測(cè)器件505。在一具體實(shí)施例中，該準(zhǔn)直裝置包括透鏡組515，利用該透鏡組515會(huì)聚所述參考光源517出射的參考光束。以上結(jié)合圖1 圖5詳細(xì)描述了本發(fā)明的紅外成像設(shè)備的光路示意圖。然而，在光讀出紅外成像設(shè)備中的各光學(xué)元件的安裝和定位也同樣關(guān)鍵，例如，當(dāng)透鏡和反射鏡的位置出現(xiàn)變動(dòng)時(shí)，由參考光源出射的參考光束的穩(wěn)定性將會(huì)受到影響，或讀出光路的物像位置關(guān)系將會(huì)發(fā)生變化。為了說(shuō)明本發(fā)明的紅外成像設(shè)備的安裝和定位特點(diǎn)，圖6示出圖 1的紅外成像設(shè)備采用定位夾具進(jìn)行安裝和定位的狀態(tài)示意圖。參照?qǐng)D6，所述紅外成像設(shè)備還包括定位座和多個(gè)夾具，這些夾具設(shè)置在所述定位座上，利用定位座和夾具的配合定位紅外成像設(shè)備中的各光學(xué)元件。例如，所述定位座和所述夾具采用相同材料制成，用來(lái)制作所述定位座和所述夾具的材料為鋁或鋁合金。在一具體實(shí)施例中，定位座具有多個(gè)凹槽，并且多個(gè)夾具中的每一夾具在靠近所述定位座的一端相應(yīng)地具有一凸出部，通過(guò)所述定位座的凹槽和所述夾具的凸出部之間的配合來(lái)定位所述夾具，從而定位所述夾具中所安裝的紅外探測(cè)器件、參考光源、分光片、準(zhǔn)直系統(tǒng)和/或光讀出裝置。在另一具體實(shí)施例中，定位座具有多個(gè)凸起，并且多個(gè)夾具中的每一夾具在靠近所述定位座的一端相應(yīng)地具有一凹槽，通過(guò)所述定位座的凸起和所述夾具的凹槽之間的配合來(lái)定位所述夾具，從而定位所述夾具中所安裝的紅外探測(cè)器件、參考光源、分光片、準(zhǔn)直裝置和/或光讀出裝置。優(yōu)選地，每一夾具中包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件。例如，在圖6中，夾具1的內(nèi)部安裝有一透鏡，而夾具2的內(nèi)部安裝有參考光源、透鏡和反射鏡。在其他實(shí)施例中，可將在夾具2的內(nèi)部?jī)H安裝參考光源，并利用另外的夾具來(lái)安裝透鏡和反射鏡。優(yōu)選地，所述分光片、所述紅外探測(cè)器件、所述參考光源、所述準(zhǔn)直裝置或所述光讀出裝置用膠固定于所述夾具。優(yōu)選地，所述每一夾具還包括調(diào)節(jié)裝置(圖中未示)，該調(diào)節(jié)裝置用來(lái)調(diào)節(jié)所述夾具中對(duì)應(yīng)的光學(xué)組件的高度，以便所述多個(gè)夾具中各自的光學(xué)組件的光學(xué)中心對(duì)準(zhǔn)于同一光軸。此外，為了提高所述紅外成像設(shè)備的圖像質(zhì)量，在其他實(shí)施例中，還可將包含光路的夾具內(nèi)表面處理成黑色，或者在包含光路的至少一個(gè)夾具內(nèi)使用消光螺紋。圖7示出依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像方法的流程框圖。其中，用于實(shí)現(xiàn)光讀出紅外探測(cè)的紅外成像設(shè)備包括參考光源、紅外探測(cè)器件和光讀出裝置。在所述紅外成像設(shè)備中，參考光源提供參考光束，該參考光束被引向紅外探測(cè)器件。待成像物體發(fā)出紅外光束，該紅外光束也被引向紅外探測(cè)器件。然后，紅外探測(cè)器件吸收所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束，并且透射或反射所述參考光束。光讀出裝置根據(jù)經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件透射或反射后的所述參考光束，形成一圖像。參照?qǐng)D7，在該紅外成像方法中，首先，執(zhí)行步驟Si，將待成像的物體所發(fā)出的紅外光束引向所述紅外探測(cè)器件。例如，所述紅外成像設(shè)備利用紅外透鏡組，對(duì)所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束先進(jìn)行會(huì)聚，然后再將會(huì)聚后的紅外光束引向所述紅外探測(cè)器件。 然后，執(zhí)行步驟S2，將所述參考光束引向所述紅外探測(cè)器件。例如，由參考光源出射一均勻穩(wěn)定的參考光束，然后所述參考光束直接射入所述紅外探測(cè)器件。需要指出的是，步驟Sl 和步驟S2分別將所述紅外光束和所述參考光束引向所述紅外探測(cè)器件，步驟之間并無(wú)明確的先后順序，在此，采用步驟Sl將紅外光束引向所述紅外探測(cè)器件而采用步驟S2將參考光束引向所述紅外探測(cè)器件僅為示意性的舉例。接著，在步驟S3中，所述紅外探測(cè)器件吸收所述紅外光束并透射或反射一部分所述參考光束。具體地，所述紅外探測(cè)器件吸收所述紅外光束，以便使諸如紅外焦平面陣列的所述紅外探測(cè)器件上的每個(gè)像素的溫度對(duì)應(yīng)于所述待成像物體的每一點(diǎn)的溫度。由于不同像素在吸收所入射的紅外光束后，其相對(duì)于參考光束的透射率或反射率發(fā)生改變，因而所述紅外探測(cè)器件對(duì)于參考光束的透射部分和反射部分的比例也是不同的。最后，在步驟S4中，根據(jù)經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件透射或反射的所述參考光束形成一個(gè)圖像。例如，所述紅外成像設(shè)備的光讀出裝置根據(jù)經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件透射的參考光束形成一圖像。又如，所述紅外成像設(shè)備的光讀出裝置根據(jù)經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件反射的參考光束形成一圖像。優(yōu)選地，所述步驟Sl還包括將待成像的物體所發(fā)出的紅外光束經(jīng)由分光片引向該紅外探測(cè)器件，以及所述步驟S2包括將所述參考光束經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件，其中，所述分光片對(duì)所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束以及所述參考光束進(jìn)行合并或分離，透射其中的一光束并反射另一光束，以將所述紅外光束與所述參考光束引入所述紅外探測(cè)器件。例如，分光片透射所述紅外光束和反射所述參考光束，并且將所透射的紅外光束和所反射的參考光束引入所述紅外探測(cè)器件。又如，分光片透射所述參考光束和反射所述紅外光束，并且將所透射的參考光束和所反射的紅外光束引入所述紅外探測(cè)器件。優(yōu)選地，所述步驟S2還包括將所述參考光束經(jīng)由分光片沿與所述紅外光束相對(duì)的方向引向所述紅外探測(cè)器件。例如，所述待成像物體所發(fā)出的紅外光束從所述紅外探測(cè)器件的左側(cè)射入所述紅外探測(cè)器件，而所述參考光源出射的參考光束從所述紅外探測(cè)器件的右側(cè)射入所述紅外探測(cè)器件，從而所述參考光束引向所述紅外探測(cè)器件的方向與所述紅外光束引向所述紅外探測(cè)器件的方向相對(duì)。又如，所述待成像物體所發(fā)出的紅外光束從所述紅外探測(cè)器件的上側(cè)射入所述紅外探測(cè)器件，而所述參考光源出射的參考光束從所述紅外探測(cè)器件的下側(cè)射入所述紅外探測(cè)器件，從而所述參考光束引向所述紅外探測(cè)器件的方向與所述紅外光束引向所述紅外探測(cè)器件的方向相對(duì)。更優(yōu)選地，該方法還包括步驟 S5 (圖中未示)，在步驟S5中，所述光讀出裝置根據(jù)所述紅外探測(cè)器件反射的參考光束形成一個(gè)圖像；或者根據(jù)所述紅外探測(cè)器件透射的參考光束形成一個(gè)圖像。優(yōu)選地，該方法還包括步驟S6(圖中未示)，在步驟S6中，利用所提供的諸如發(fā)光二極管的參考光源出射的所述參考光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理，以獲得準(zhǔn)直參考光束，然后在步驟
13S2中，將所述準(zhǔn)直參考光束引向所述紅外探測(cè)器件。例如，所述步驟S6還包括使所述參考光源出射的參考光束通過(guò)第一透鏡組進(jìn)行會(huì)聚，然后使所述經(jīng)第一透鏡組會(huì)聚后的參考光束通過(guò)第一反射鏡組進(jìn)行折疊，并將折疊后的參考光束引向所述分光片或所述紅外探測(cè)器方向。又如，所述步驟S6還包括使所述參考光源出射的參考光束通過(guò)第二反射鏡組進(jìn)行折疊，以將經(jīng)由所述第二反射鏡組折疊后的參考光束引向所述分光片或所述紅外探測(cè)器方向，然后使所述經(jīng)由第二反射鏡組折疊后的參考光束通過(guò)第二透鏡組進(jìn)行會(huì)聚，并將會(huì)聚后的參考光束入射至所述分光片或紅外探測(cè)器方向。再如，所述步驟S6還包括使所述參考光源出射的參考光束通過(guò)第三透鏡組進(jìn)行會(huì)聚，然后使所述經(jīng)由第三透鏡組會(huì)聚后的參考光束通過(guò)第三反射鏡組進(jìn)行折疊，最后使所述經(jīng)由第三反射鏡組折疊后的參考光束通過(guò)第四透鏡組進(jìn)行會(huì)聚，并將會(huì)聚后的參考光束入射至所述分光片或紅外探測(cè)器方向。在一具體實(shí)施例中，上述步驟S6還包括對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理，以將會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理后的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件或經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件。在另一具體實(shí)施例中，上述步驟S6還包括對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚或發(fā)散處理，以將會(huì)聚或發(fā)散后的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件或經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解上述對(duì)所述參考光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理的方式僅為舉例，其他現(xiàn)有的或今后可能出現(xiàn)的對(duì)所述參考光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理的方式如可適用于本發(fā)明，也應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)范圍以內(nèi)，并以引用方式包含于此。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，顯然“包括” 一詞不排除其他單元或步驟，單數(shù)不排除復(fù)數(shù)。系統(tǒng)權(quán)利要求中陳述的多個(gè)單元或裝置也可以由一個(gè)單元或裝置通過(guò)軟件或者硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一，第二等詞語(yǔ)用來(lái)表示名稱，而并不表示任何特定的順序。
權(quán)利要求
1.一種基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像設(shè)備，其中，所述紅外成像設(shè)備包括參考光源，用于提供參考光束，其被引向紅外探測(cè)器件；紅外探測(cè)器件，用于吸收待成像的物體所發(fā)出的紅外光束，并且透射或反射所述參考光束；光讀出裝置，用于根據(jù)經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件透射或反射后的所述參考光束，形成一圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外成像設(shè)備，其中，還包括分光片，用于對(duì)所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束以及所述參考光束進(jìn)行合并或分離，透射其中的一光束并反射另一光束，以將所述紅外光束與所述參考光束引入或引出同一光學(xué)器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外成像設(shè)備，其中，還包括紅外透鏡組，用于對(duì)所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束進(jìn)行會(huì)聚，并將經(jīng)會(huì)聚后的紅外光束引向所述紅外探測(cè)器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的紅外成像設(shè)備，其中，還包括準(zhǔn)直裝置，用于對(duì)所述參考光源出射的參考光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理，并將經(jīng)準(zhǔn)直處理后的準(zhǔn)直參考光束引向所述紅外探測(cè)器件或經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述準(zhǔn)直裝置還包括反射鏡組，通過(guò)所述反射鏡組對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理，以將會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理后的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件或經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述準(zhǔn)直裝置還包括透鏡組，通過(guò)所述透鏡組對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚或發(fā)散處理，以將會(huì)聚或發(fā)散后的參考光束引向所述紅外探測(cè)器件或經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述透鏡組包括一個(gè)或多個(gè)透鏡，并且所述一個(gè)或多個(gè)透鏡連續(xù)設(shè)置或間隔設(shè)置于所述準(zhǔn)直裝置中。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任意一項(xiàng)所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述反射鏡組包括一個(gè)或多個(gè)反射鏡，并且所述一個(gè)或多個(gè)反射鏡連續(xù)設(shè)置或間隔設(shè)置于所述準(zhǔn)直裝置中。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任意一項(xiàng)所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述反射鏡組中的至少一反射鏡為棱鏡的一個(gè)面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紅外成像設(shè)備，其中，在所述棱鏡的至少一個(gè)面上鍍有針對(duì)所述參考光束的高反射膜，以將所述鍍高反射膜的面構(gòu)成所述反射鏡組中的一個(gè)反射鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紅外成像設(shè)備，其中，將所述棱鏡的全反射面構(gòu)成所述反射鏡組中的一個(gè)反射鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至11中任意一項(xiàng)所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述反射鏡組包括曲 面，用于會(huì)聚或發(fā)散光束。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的紅外成像設(shè)備，其中，還包括定位座，具有多個(gè)凹槽/凸起；多個(gè)夾具，設(shè)置于所述定位座上，并且每一夾具內(nèi)分別用于安裝所述分光片、所述紅外探測(cè)器件、所述參考光源、所述準(zhǔn)直裝置或所述光讀出裝置；其中，所述多個(gè)夾具中的每一夾具靠近所述定位座的一端相應(yīng)地具有一凸出部/凹槽，通過(guò)所述凹槽/凸起與相應(yīng)的所述凸出部/凹槽之間的配合來(lái)定位所述夾具。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述分光片、所述紅外探測(cè)器件、所述參考光源、所述準(zhǔn)直裝置或所述光讀出裝置用膠固定于所述夾具。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述每一夾具還包括調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)所述夾具中對(duì)應(yīng)光學(xué)組件的高度，以便所述多個(gè)夾具中各自的光學(xué)組件的光學(xué)中心對(duì)準(zhǔn)于同一光軸上。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任意一項(xiàng)所述的紅外成像設(shè)備，其中，在包含光路的夾具內(nèi)表面處理成黑色。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任意一項(xiàng)所述的紅外成像設(shè)備，其中，在包含光路的至少一個(gè)夾具內(nèi)使用消光螺紋。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中任意一項(xiàng)所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述定位座和所述夾具采用相同材料制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的紅外成像設(shè)備，其中，用來(lái)制作所述定位座和所述夾具的材料為鋁或鋁合金。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任意一項(xiàng)所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述紅外探測(cè)器件包括紅外焦平面陣列。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任意一項(xiàng)所述的紅外成像設(shè)備，其中，所述參考光束的波長(zhǎng)在IOOnm到1600nm之間。
22.一種基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像方法，其中，該紅外成像方法包括以下步驟a將待成像的物體所發(fā)出的紅外光束引向紅外探測(cè)器件；b將參考光束引向所述紅外探測(cè)器件；c所述紅外探測(cè)器件吸收所述紅外光束并透射或反射一部分所述參考光束；d根據(jù)經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件透射或反射的所述參考光束形成一個(gè)圖像。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的紅外成像方法，其中，所述步驟a包括-將待成像的物體所發(fā)出的紅外光束經(jīng)由分光片引向該紅外探測(cè)器件。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的紅外成像方法，其中，所述步驟b還包括-將所述參考光束經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件；其中，所述分光片用于對(duì)所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束以及所述參考光束進(jìn)行合并或分離，透射其中的一光束并反射另一光束，以將所述紅外光束與所述參考光束引入所述紅外探測(cè)器件。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的紅外成像方法，其中，所述步驟d還包括-根據(jù)所述紅外探測(cè)器件反射的參考光束形成一個(gè)圖像。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的紅外成像方法，其中，所述步驟d還包括-根據(jù)所述紅外探測(cè)器件透射的參考光束形成一個(gè)圖像。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的紅外成像方法，其中，所述步驟b還包括-將所述參考光束沿與所述紅外光束相對(duì)的方向引向所述紅外探測(cè)器件；其中，所述分光片用于對(duì)所述待成像的物體所發(fā)出的紅外光束以及經(jīng)所述紅外探測(cè)器件透射后的參考光束進(jìn)行分離，透射其中的一光束并反射另一光束。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的紅外成像方法，其中，所述步驟d還包括-根據(jù)從所述紅外探測(cè)器件透射并且經(jīng)由所述分光片反射的參考光束形成一個(gè)圖像。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的紅外成像方法，其中，所述步驟d還包括-根據(jù)從所述紅外探測(cè)器件透射并且經(jīng)由所述分光片透射的參考光束形成一個(gè)圖像。
30.根據(jù)權(quán)利要求22至四中任一項(xiàng)所述的紅外成像方法，其中，還包括-使所述待成像的物體發(fā)出的紅外光束通過(guò)紅外透鏡組進(jìn)行會(huì)聚；其中，所述步驟a還包括-將經(jīng)由所述紅外透鏡組會(huì)聚后的紅外光束引向所述分光片；-將經(jīng)由所述分光片的紅外光束引向所述紅外探測(cè)器。
31.根據(jù)權(quán)利要求22至30中任意一項(xiàng)所述的紅外成像方法，其中，該方法還包括-利用一參考光源來(lái)提供所述參考光束；Π對(duì)所述參考光源出射的所述參考光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理，以獲得準(zhǔn)直參考光束；其中，所述步驟b還包括-將所述準(zhǔn)直參考光束引向所述紅外探測(cè)器。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的紅外成像方法，其中，所述步驟fl還包括-對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理，以將會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理后的所述參考光束引向所述紅外探測(cè)器件或經(jīng)由所述分光片引向所述紅外探測(cè)器件。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的紅外成像方法，其中，所述方法還包括-提供一個(gè)或多個(gè)透鏡，其中，所述一個(gè)或多個(gè)透鏡連續(xù)設(shè)置或間隔設(shè)置；其中，所述步驟fl還包括-利用所述一個(gè)或多個(gè)透鏡對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚或發(fā)散處理。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的紅外成像方法，其中，所述方法還包括-提供一個(gè)或多個(gè)反射鏡，其中，所述一個(gè)或多個(gè)反射鏡連續(xù)設(shè)置或間隔設(shè)置；其中，所述步驟fl還包括-利用所述一個(gè)或多個(gè)反射鏡對(duì)所述參考光束進(jìn)行會(huì)聚、發(fā)散或折疊處理。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的紅外成像方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)反射鏡中的至少一反射鏡為棱鏡的一個(gè)面。
36.根據(jù)權(quán)利要求22至35中任意一項(xiàng)所述的紅外成像方法，其中，該紅外成像器件包括紅外焦平面陣列。
37.根據(jù)權(quán)利要求22至36中任意一項(xiàng)所述的紅外成像方法，其中，所述參考光束的波長(zhǎng)位于IOOnm到1600nm之間。
38.根據(jù)權(quán)利要求31至37中任意一項(xiàng)所述的紅外成像方法，其中，所述參考光源為發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于光讀出紅外探測(cè)的紅外成像設(shè)備及其方法。該紅外成像設(shè)備包括參考光源，用于提供參考光束；紅外探測(cè)器件，用于吸收待成像的物體所發(fā)出的紅外光束，透射或反射所述參考光束；光讀出裝置，用于根據(jù)經(jīng)由所述紅外探測(cè)器件透射或反射后的所述參考光束，形成一圖像。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將紅外光束引向紅外探測(cè)器件并被其吸收，以使得該紅外探測(cè)器件上的不同像素在吸收入射的紅外光束后，其相對(duì)于參考光束的透射率或反射率發(fā)生改變，進(jìn)而利用光讀出裝置形成一圖像，從而把不可見(jiàn)的紅外景象成功轉(zhuǎn)化為參考光圖像。此外，所述紅外成像設(shè)備還對(duì)紅外光束和/或參考光束使用了光路折疊技術(shù)，以大大減小了整個(gè)紅外成像設(shè)備的體積。
文檔編號(hào)G01J5/08GK102564596SQ20111044666
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者吳建華, 沈憧棐, 陳學(xué)枝 申請(qǐng)人:上海巨哥電子科技有限公司