成像器光学系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了成像器光学系统和方法。在一个示例中，成像装置包括配置成透射与场景相关联的电磁辐射的窗口。成像装置还包括透镜系统。透镜系统包括配置成接收来自窗口的电磁辐射并透射电磁辐射的第一透镜元件。孔径光阑定位在窗口和与窗口相邻的第一透镜元件的表面之间。透镜系统还包括第二透镜元件，所述第二透镜元件与第一透镜元件相邻并且配置成接收电磁辐射并将电磁辐射引导到检测器阵列。成像装置还包括检测器阵列，所述检测器阵列包括检测器。每个检测器配置成从透镜系统接收电磁辐射并基于电磁辐射生成热图像。还提供了相关的方法和系统。方法和系统。方法和系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成像器光学系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年9月25日提交的并且名称为“成像器光学系统和方法”的美国临时专利申请第63/083,765号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]一个或多个实施例大体上涉及用于成像的光学部件，更具体地，例如涉及成像器光学系统和方法。

技术介绍

[0004]成像系统可以包括检测器的阵列，每个检测器用作像素以产生二维图像的一部分。在一些情况下，成像系统可以包括一个或多个光学元件(例如，透镜、反射镜)以促进成像应用，例如通过将光引导到检测器的阵列。存在各种各样的图像检测器，如可见光图像检测器、红外图像检测器或可以设置在图像检测器阵列中以用于捕获图像的其他类型的图像检测器。作为示例，多个传感器可以设置在图像检测器阵列中，以检测期望波长的电磁(EM)辐射。在一些情况下，例如对于红外成像，由检测器捕获的图像数据的读出可以由读出集成电路(ROIC)以时分复用的方式执行。读出的图像数据可以传送到其他电路，例如用于处理、存储和/或显示。在一些情况下，检测器阵列和ROIC的组合可以被称为焦平面阵列(FPA)。FPA和图像处理的处理技术的进步已导致所得成像系统的能力和复杂性增加。

技术实现思路

[0005]在一个或多个实施例中，一种成像装置包括配置成透射与场景相关联的电磁辐射的窗口。所述成像装置还包括透镜系统。所述透镜系统包括配置成接收来自所述窗口的电磁辐射并透射电磁辐射的第一透镜元件。孔径光阑定位在所述窗口和与所述窗口相邻的所述第一透镜元件的表面之间。所述透镜系统还包括第二透镜元件，所述第二透镜元件与所述第一透镜元件相邻并且配置成接收电磁辐射并将电磁辐射引导到检测器阵列。所述成像装置还包括检测器阵列，所述检测器阵列包括检测器。每个检测器配置成从所述透镜系统接收电磁辐射并基于电磁辐射生成热图像。
[0006]在一个或多个实施例中，一种方法包括由窗口透射与场景相关联的电磁辐射。所述方法还包括由包括与所述窗口相邻的第一透镜元件和与所述第一透镜元件相邻的第二透镜元件的透镜系统将电磁辐射引导到检测器阵列。孔径光阑定位在所述窗口和与所述窗口相邻的所述第一透镜元件的表面之间。所述方法还包括由所述检测器阵列接收电磁辐射，并且由所述检测器阵列基于电磁辐射生成热图像。
[0007]本公开的范围由权利要求限定，权利要求通过引用并入本部分中。通过考虑一个或多个实施例的以下详细描述，将向本领域技术人员提供对本公开的实施例的更完整的理解，以及其附加优点的实现。将参考将首先简要描述的附图。
附图说明
[0008]图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的成像装置的框图。
[0009]图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的成像装置的透镜镜筒和其中的部件的横截面图。
[0010]图3示出了根据本公开的一个或多个实施例的光学系统的横截面图。
[0011]图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的光学系统的随频率而变化的调制传递函数的示例性图形。
[0012]图5示出了显示窗口的透射光谱的示例性图形。
[0013]图6示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于制造成像装置的示例性过程的流程图。
[0014]图7示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于使用成像装置的示例性过程的流程图。
[0015]图8示出了根据本公开的一个或多个实施例的与全系统校准相关联的示例性过程的流程图。
[0016]图9至11均示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有三个透镜元件的光学系统的横截面视图以及光束通过光学系统的轨迹。
[0017]图12至15均示出了根据本公开的一个或多个实施例的光学系统的透视图以及光束通过光学系统的轨迹。
[0018]通过参考下面的详细描述，可以最好地理解本公开的实施例及其优点。应当注意，各种部件的尺寸和这些部件之间的距离在附图中未按比例绘制。应当领会，相同的附图标记用于标识一个或多个附图中所示的相同元件。
具体实施方式
[0019]下面阐述的详细描述旨在作为本主题技术的各种配置的描述，而不旨在表示可以实践本主题技术的唯一配置。附图被并入本文并且构成详细描述的一部分。出于提供对主题技术的透彻理解的目的，详细描述包括具体细节。然而，对于本领域技术人员将清楚和显而易见的是，本主题技术不限于本文阐述的具体细节，并且可以使用一个或多个实施例来实践。在一个或多个实例中，以框图形式示出结构和部件以避免模糊本主题技术的概念。本主题公开的一个或多个实施例由一个或多个附图示出和/或结合一个或多个附图描述，并且在权利要求中阐述。
[0020]在一个或多个实施例中，提供了成像器光学系统和方法。在一些方面，这样的系统和方法可以用于红外成像，如热红外成像。这样的成像(例如，红外成像)可以用于各种应用，例如功能安全和载具(例如，汽车)应用。在一个实施例中，成像装置包括检测器阵列和将与场景相关联的电磁辐射引导到检测器阵列的(一个或多个)光学元件。作为非限制性示例，光学元件可以包括窗口、透镜、反射镜、分束器、光束耦合器和/或其他部件。在一个方面，成像装置包括窗口和包括至少两个透镜元件的透镜系统。在一些情况下，成像装置还可以包括在窗口和/或透镜元件的上游、在窗口和/或透镜元件的下游和/或散布在窗口和透镜元件之间和/或两个透镜元件之间的其他光学元件。
[0021]窗口可以放置在透镜系统的前面，因此比透镜系统更靠近场景。在一个方面，场景
可以被称为对象、目标场景或目标对象。窗口可以保护成像装置的透镜系统和/或其他部件(例如，窗口后面的其他部件)免受环境损坏、机械损坏和/或其他损坏，从而有助于增强成像装置的可靠性。窗口可以透射电磁辐射以供透镜系统接收。透镜系统可以接收电磁辐射并将电磁辐射引导到检测器阵列。在这方面，对于透镜系统的给定透镜元件，透镜元件可以接收与场景的一部分相关联的电磁辐射并且可以透射电磁辐射。在成像装置包括一系列透镜元件的情况下，每个透镜元件可以接收电磁辐射并将电磁辐射引导到系列的下一个透镜元件，最后一个透镜元件接收电磁辐射并将电磁辐射引导到检测器阵列。在一些应用中，系列中的透镜元件中的至少一个折射电磁辐射。
[0022]检测器阵列可以接收由(一个或多个)透镜元件引导(例如，投射、透射)到检测器阵列上的电磁辐射。在这方面，电磁辐射可以被认为是图像数据。检测器阵列可以基于电磁辐射生成图像。
[0023]成像装置的窗口和(一个或多个)透镜元件可以透射取决于期望应用的波段内的电磁辐射。在一个方面，成像装置可以是红外成像装置，用于促进捕获包括热红外光谱的至少一部分的波段，例如中波红外光谱和/或长波红外光谱。在红外成像应用中，检测器阵列可以包括微测辐射热计的阵列和/或其他类型的红外检测器的阵列。作为非限制性示例，窗口可以包括硅和/或闪锌矿(ZnS)。作为非限制性示例，透镜元件可以包括硅、锗、硫属化物玻璃(例如，As
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种成像装置，所述成像装置包括：窗口，所述窗口配置成透射与场景相关联的电磁辐射；透镜系统，所述透镜系统包括：第一透镜元件，所述第一透镜元件配置成接收来自所述窗口的电磁辐射并透射电磁辐射，其中，孔径光阑定位在所述窗口和与所述窗口相邻的所述第一透镜元件的表面之间；和第二透镜元件，所述第二透镜元件与所述第一透镜元件相邻并且配置成接收电磁辐射并将电磁辐射引导到检测器阵列；以及包括多个检测器的检测器阵列，其中，所述多个检测器中的每一个配置成从所述透镜系统接收电磁辐射并基于电磁辐射生成热图像。2.根据权利要求1所述的成像装置，还包括透镜镜筒，所述透镜镜筒配置成接收所述窗口、所述第一透镜元件和所述第二透镜元件。3.根据权利要求1所述的成像装置，还包括设置在所述第一透镜元件和/或所述第二透镜元件上的一个或多个涂层。4.根据权利要求3所述的成像装置，其中，所述一个或多个涂层中的每一个是抗反射涂层、滤波器涂层和/或偏振涂层。5.根据权利要求1所述的成像装置，还包括第三透镜元件，所述第三透镜元件与所述第二透镜元件相邻并且配置成从所述第二透镜元件接收电磁辐射并将电磁辐射引导到所述检测器阵列。6.根据权利要求5所述的成像装置，还包括透镜镜筒，所述透镜镜筒配置成接收所述窗口、所述第一透镜元件、所述第二透镜元件和所述第三透镜元件。7.根据权利要求6所述的成像装置，还包括壳体，其中，所述透镜镜筒联接到所述壳体。8.根据权利要求1所述的成像装置，其中：所述表面是前表面，所述第一透镜元件包括所述前表面和与所述前表面相对的后表面，并且所述第二透镜元件包括面向所述第一透镜元件的后表面的前表面和与所述第二透镜元件的前表面相对并面向所述检测器阵列的后表面。9.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述窗口的所述表面面向所述场景。10.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述电磁辐射包括中波红外光和/或长波红外光。11.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述检测器阵列包括微测辐射热计的...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：泰立戴恩菲力尔商业系统公司，
类型：发明
国别省市：