[发明专利]基于FPA非制冷红外热成像的菲涅耳透镜光学读出系统

权利要求书

1.一种基于FPA非制冷红外热成像的菲涅耳透镜光学读出系统，其特征在于：

该系统为MEMS红外热成像系统，系统由照明光路、焦平面阵列微悬臂梁FPA、红外透镜、菲涅尔透镜、光电探测器及显示器组成。

2.如权利要求1所述的基于FPA非制冷红外热成像的菲涅耳透镜光学读出系统，其特征在于：红外透镜将热辐射目标共轭成像在FPA后表面上，使FPA小单元发生受热变形偏转，照明光路出射的平行光经FPA前表面反射后到达菲涅尔透镜，经过菲涅耳透镜多相位阶数浮雕结构的衍射，成像在光电探测器上，显示器显示焦平面阵列受热偏转前后的光场信息。

3.如权利要求2所述的基于FPA非制冷红外热成像的菲涅耳透镜光学读出系统，其特征在于：菲涅耳透镜读出方法利用的是衍射成像，对位相和振幅都有调制作用，经过菲涅尔透镜前的光波是平面波，经过菲涅尔透镜的位相调制后，波形可变为任意波面。

4.如权利要求3所述的基于FPA非制冷红外热成像的菲涅耳透镜光学读出系统，其特征在于：折射光学系统中，只能通过改变曲面的曲率或使用不同的光学材料校正像差，而菲涅尔透镜则可以通过改变透镜的位置，槽宽与槽深以及槽型结构来产生任意波面，大大增加了设计变量，起到精准成像的目的，可以提高探测灵敏度和成像质量。

5.如权利要求3所述的基于FPA非制冷红外热成像的菲涅耳透镜光学读出系统，其特征在于：因为菲涅耳透镜波带半径的奇数序或偶数序各自发出的次波到达参考点的光程差为波长的整数倍，所以光波经过衍射到达该点时引起的光振动的位相相同，光强加强，达到衍射成像的目的。

6.如权利要求5所述的基于FPA非制冷红外热成像的菲涅耳透镜光学读出系统，其特征在于：菲涅耳透镜是一种二元光学衍射元件，是一种纯相位衍射元件，为得到高的衍射效率，可做成多相位阶数的浮雕结构，利用亚波长结构及连续相位面型，可以达到接近100％的衍射效率。

7.如权利要求6所述的基于FPA非制冷红外热成像的菲涅耳透镜光学读出系统，其特征在于：菲涅尔透镜使用亚波长结构得到宽带、大视场、消反射和偏振等特性，因此，菲涅尔透镜可以放置在离FPA很近的位置，实现光学读出系统的小型化。

8.如权利要求2所述的基于FPA非制冷红外热成像的菲涅耳透镜光学读出系统，其特征在于：采用单片菲涅尔透镜衍射成像，取代传统光学读出方法的多片透镜成像系统，减小了光学读出系统的体积和重量。