一种基于F数和像元尺寸匹配重构的红外成像系统技术方案

本说明书涉及一种基于F数和像元尺寸匹配重构的红外成像系统，涉及制冷型红外成热成像技术领域。该系统包括可变焦光学子系统和红外探测器；所述红外探测器包括红外焦平面阵列，所述红外焦平面阵列通过多个像元配合形成，且相邻所述像元合并形成矩阵式等效像元，且所述矩阵式等效像元的尺寸与所述红外探测器的F数以及所述可变焦光学系统的F数相匹配；所述可变焦光学子系统的光轴方向与所述红外焦平面阵列所在平面垂直。该系统能够根据使用需求灵活选择组合参数的方式，即为调整F数和矩阵式等效像元的尺寸间的比值，满足不同使用需求下对该系统灵敏度或识别性能的需求。对该系统灵敏度或识别性能的需求。对该系统灵敏度或识别性能的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于F数和像元尺寸匹配重构的红外成像系统


[0001]本专利技术属于制冷型红外成热成像
，具体涉及一种基于F数和像元尺寸匹配重构的红外成像系统。

技术介绍

[0002]目前，于给定光学口径的红外成像系统而言，F数和红外探测器像元尺寸d是决定该系统探测识别性能的关键参数。主要原因在于，组合参数(即为Fλ/d)不仅直接影响着单个像元的能量集中度，还直接影响着上述系统的分辨率。而最优点目标探测能力和最优面目标识别能力所需要的组合参数的取值通常存在显著差异。因此，同一给定光学口径的红外成像系统无法满足上述两种情况的使用需求。
[0003]通常，传统红外成像系统的F数和像元尺寸都是固定的，例如，常见的红外探测器F数为2和4，像元尺寸规格多为25μm、20μm、15μm等，而均为离散形式的F数和像元尺寸规格间的组合无法满足使用时对探测识别能力的最优选择需求。另外，虽然通过光学变焦可以在一定程度上实现对红外成像系统搜索功能和跟踪功能的切换兼容，但在变焦过程中，因光学系统F数与探测器冷屏F数保持一致，该系统的有效光学口径是随之变化，从而使得光学口径的利用率较低，成像系统的灵敏度较差。

技术实现思路

[0004]本说明书的目的是提供一种基于F数和像元尺寸匹配重构的红外成像系统，以克服现有红外成像系统存在的上述缺陷。
[0005]为实现上述目的，本说明书采用如下技术方案：
[0006]本说明书提供一种基于F数和像元尺寸匹配重构的红外成像系统，包括可变焦光学子系统和红外探测器；
[0007]所述红外探测器包括红外焦平面阵列，所述红外焦平面阵列通过多个像元配合形成，且相邻所述像元合并形成矩阵式等效像元，且所述矩阵式等效像元的尺寸与所述红外探测器的F数以及所述可变焦光学系统的F数相匹配；
[0008]所述可变焦光学子系统的光轴方向与所述红外焦平面阵列所在平面垂直。
[0009]基于上述任一技术方案，本说明书能够获得如下技术效果：
[0010]该红外成像系统通过针对不同的使用需求，可快速通过调节组合参数以满足使用需求。具体地，该系统能够根据使用需求灵活选择组合参数的方式，即为调整F数和矩阵式等效像元的尺寸间的比值，满足不同使用需求下对该系统灵敏度或识别性能的需求。基于此，可见，该系统能够无需重新配置，仅需重新调节参数的方式满足不同场景条件的使用需求，适用性较强。
附图说明
[0011]图1是本说明书提供的一种基于F数和像元尺寸匹配重构的红外成像系统的示意
图；
[0012]图2是本说明书提供的红外焦平面阵列的示意图；
[0013]图3是本说明书提供的4个2
×
2形式的方阵等效像元示意图；
[0014]图4为本说明书提供的应用于点目标探测时的可变焦光学子系统点扩散函数中心落在单个等效像元的能量集中度分布图，采用2
×
2固定读出方式像元电荷级合并；
[0015]图5为本说明书提供的应用于点目标探测时的可变焦光学子系统点扩散函数中心落在单个等效像元的能量集中度分布图，采用2
×
2可变读出方式像元电荷级合并；
[0016]图6为本说明书提供的应用于面目标识别时的可变焦光学子系统点扩散函数中心落在单个等效像元的能量集中度分布图。
[0017]图标：1、可变焦光学子系统；2、红外探测器；3、控制模块；4、信息处理模块；5、可变F数冷屏；6、红外焦平面阵列；7、杜瓦组件。
具体实施方式
[0018]为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本说明书实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0019]因此，以下对在附图中提供的本说明书的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本说明书的范围，而是仅仅表示本说明书的选定实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。
[0020]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0021]在本说明书实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本说明书的限制。此外，术语若出现“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0022]此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0023]在本说明书实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本说明书中的具体含义。需要说明的是，为了清楚地说明本说明书的内容，本专利技术特举多个实施例以进一步阐释本专利技术的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施
例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
[0024]请参照图1，图1所示为本说明书一实施例提供的基于F数和像元尺寸匹配重构的红外成像系统，主要包括可变焦光学子系统1和红外探测器2；
[0025]所述红外探测器2包括红外焦平面阵列6，所述红外焦平面阵列6通过多个像元配合形成，且相邻所述像元合并形成矩阵式等效像元，且所述矩阵式等效像元的尺寸与所述红外探测器2的F数以及所述可变焦光学系统的F数相匹配；
[0026]所述可变焦光学子系统1的光轴方向与所述红外焦平面阵列6所在平面垂直。
[0027]本实施例中，相邻所述像元间的合并方式可通过控制开关选通，达到形成等效像元的效果。而且，将多个像元合并形成等效像元，与F数决定的点扩散函数匹配组合后，能够有效减轻点扩散函数的跨像元能量分散，能量集中度更强，进而使得该系统的灵敏度更好。
[0028]在此需要说明的是，在收到具有合并指令内容的控制指令时，控制指令可控制对应的控制开关导通，使得相邻的多个像元配合形成矩阵式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于F数和像元尺寸匹配重构的红外成像系统，其特征在于，包括可变焦光学子系统和红外探测器；所述红外探测器包括红外焦平面阵列，所述红外焦平面阵列通过多个像元配合形成，且相邻所述像元合并形成矩阵式等效像元，且所述矩阵式等效像元的尺寸与所述红外探测器的F数以及所述可变焦光学系统的F数相匹配；所述可变焦光学子系统的光轴方向与所述红外焦平面阵列所在平面垂直。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述矩阵式等效像元在所述红外焦平面阵列上的位置根据跨像元能量集中度确定。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述矩阵式等效像元为方阵式等效像元。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的系统，其特征在于，所述矩阵式等效像元的光电探测信号的读出方式为所述矩阵式等效像元中各像元的光电探测信号对应的电荷之和。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述红外探测器还包括可变F数冷屏和杜瓦组件；所述可变F数冷屏和所述红外焦平面阵列分别位于所述杜瓦组件的相对两侧，且所述可变F数...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，雷成敏，马瑶瑶，陈河，韩国良，徐文玲，田苗，
申请(专利权)人：中国人民解放军九三二三六部队，
类型：发明
国别省市：