【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于成像系统，尤其涉及一种高静态调制传递函数的成像系统。
技术介绍
1、对于填充率100%的探测器，可获得最大的光能利用率，由采样孔径决定的静态调制传递函数不会超过0.637；而对于填充率不足100%的探测器，由采样孔径决定的静态调制传递函数会超过0.637，甚至可能接近1，但存在光能利用率不足的问题。若探测器一个方向的填充率为50%，则在该方向上由采样孔径决定的静态调制传递函数为0.9，相对于填充率为100%的探测器，静态调制传递函数提升接近50%。
2、在相同的入射光能量条件下，探测器接收的光能量主要取决于探测器的面积、填充率、量子效率和积分级数，从而决定了成像系统的最大信噪比。对于成像系统的调制传递函数，取决于光学系统的调制传递函数、探测器的静态调制传递函数和成像系统的动态调制传递函数的乘积。
3、解决光能量不足的一种方式就是通过多次信号曝光累加进行时间延迟积分，若在时间延迟积分过程中存在像移失配，则在信号曝光累加的过程中会导致调制传递函数的损失。另外对于电荷转移的探测器，随着积分级数的增加，电荷转移效率导致的调制传递函数的损失也会进一步加大；随着填充率的下降，均匀电荷转移带来的动态调制传递函数提升也可能下降；因此需要根据积分级数、填充率等参数进行综合评估，以在光能量相关的信噪比与成像清晰度相关的调制传递函数之间获得最佳平衡。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术创造旨在提供一种高静态调制传递函数的成像系统，以解决目前的成像系统难以在光能量
2、为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：
3、一种高静态调制传递函数的成像系统，包括光学系统、成像控制器和探测器，待成像物体经光学系统成像在探测器上，探测器输出的图像数据经成像控制器调理后进行输出；
4、当探测器为正照式面阵探测器时，正照式面阵探测器内像素的感光部分在两个方向的尺寸均小于像素的像元在两个方向的尺寸，通过数字域的时间延迟积分提升光能量和信噪比；设定像素的像元在两个方向的尺寸分别为a和b，而像素内的感光部分在两个方向的尺寸分别为n和m，n＜a，m＜b，则：
5、正照式面阵探测器水平方向的静态调制传递函数提升的比例为：；
6、正照式面阵探测器垂直方向的静态调制传递函数提升的比例为：；
7、正照式面阵探测器光能损失待提升的积分级数比例为：；
8、当探测器为背照式面阵探测器时，对背照式面阵探测器的部分区域像素镀制挡光材料进行亚像素级遮光，通过数字域的时间延迟积分提升光能量和信噪比，不镀制挡光材料的区域在两个方向的尺寸为n和m；
9、当探测器为正照式时间延迟积分探测器时，正照式时间延迟积分探测器内像素的感光部分在电荷转移方向上进行部分填充，而在与电荷转移方向相垂直的方向上进行全填充；通过减小正照式时间延迟积分探测器电荷转移方向的填充率，提升正照式时间延迟积分探测器电荷转移方向的静态调制传递函数，通过提升正照式时间延迟积分探测器的积分级数弥补正照式时间延迟积分探测器的光能量损失；设定像素的像元在两个方向的尺寸分别为a和b，而像素内的感光部分在两个方向的尺寸分别为a和m，m＜b，则：
10、正照式时间延迟积分探测器水平方向的静态调制传递函数提升的比例为：；
11、正照式时间延迟积分探测器垂直方向的静态调制传递函数提升的比例为：；
12、正照式时间延迟积分探测器光能损失待提升的积分级数比例为：；
13、正照式时间延迟积分探测器提升积分级数后导致的电荷转移损失为：；式中，p为正照式时间延迟积分探测器在100%填充率下所需的最大积分级数，为正照式时间延迟积分探测器在100%填充率下对应的电荷转移损失；
14、正照式时间延迟积分探测器提升积分级数后因电荷转移效率造成的动态调制传递函数损失为：
15、
16、正照式时间延迟积分探测器提升积分级数后因减少单个像素内的电荷转移所经历的步骤导致的动态调制传递函数损失为：；式中，q为正照式时间延迟积分探测器在100%填充率下，单个像素内的电荷转移所经历的步骤；
17、当探测器为背照式时间延迟积分探测器时，沿电荷转移方向对背照式时间延迟积分探测器的像素镀制挡光材料进行亚像素级遮光；通过减小背照式时间延迟积分探测器电荷转移方向的填充率，提升背照式时间延迟积分探测器电荷转移方向的静态调制传递函数，通过提升背照式时间延迟积分探测器的积分级数弥补背照式时间延迟积分探测器的光能量损失。
18、进一步的，光学系统输出的光束与探测器的感光面垂直。
19、进一步的，光学系统采用调整次镜形式的离轴三反式光学系统。
20、进一步的，正照式面阵探测器为正照式面阵ccd或正照式面阵cmos，背照式面阵探测器为背照式面阵ccd或背照式面阵cmos，正照式时间延迟积分探测器为正照式tdiccd或正照式tdicmos，背照式时间延迟积分探测器为背照式tdiccd或背照式tdicmos。
21、与现有技术相比，本专利技术创造能够取得如下有益效果：
22、（1）对于面阵探测器，通过减小填充率提升面阵探测器的静态调制传递函数，使用数字域的时间延迟积分来提升光能量和信噪比，从而在保证原信噪比不变或者更高的情况下可进一步提升输出图像的动态调制传递函数；
23、（2）对于背照式探测器，其填充率为100%，为减小填充率，对背照式探测器的部分像素进行亚像素级遮光，通过数字域的时间延迟积分来提升背照式探测器的光能量和信噪比，从而在保证原信噪比不变或者更高的情况下可进一步提升输出图像的动态调制传递函数；
24、（3）对于时间延迟积分探测器，通过减小电荷转移方向的填充率，提升时间延迟积分探测器电荷转移方向的静态调制传递函数，通过提升时间延迟积分探测器的积分级数来弥补光能量损失，解决时间延迟积分探测器由于像移失配、电荷转移效率下降等导致的动态调制传递函数相对垂直电荷方向偏低的问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高静态调制传递函数的成像系统，包括光学系统和成像控制器，其特征在于，还包括探测器，待成像物体经光学系统成像在探测器上，探测器输出的图像数据经成像控制器调理后进行输出；
2.根据权利要求1所述的高静态调制传递函数的成像系统，其特征在于，光学系统输出的光束与探测器的感光面垂直。
3.根据权利要求2所述的高静态调制传递函数的成像系统，其特征在于，光学系统采用调整次镜形式的离轴三反式光学系统。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的高静态调制传递函数的成像系统，其特征在于，正照式面阵探测器为正照式面阵CCD或正照式面阵CMOS，背照式面阵探测器为背照式面阵CCD或背照式面阵CMOS，正照式时间延迟积分探测器为正照式TDICCD或正照式TDICMOS，背照式时间延迟积分探测器为背照式TDICCD或背照式TDICMOS。
【技术特征摘要】
1.一种高静态调制传递函数的成像系统，包括光学系统和成像控制器，其特征在于，还包括探测器，待成像物体经光学系统成像在探测器上，探测器输出的图像数据经成像控制器调理后进行输出；
2.根据权利要求1所述的高静态调制传递函数的成像系统，其特征在于，光学系统输出的光束与探测器的感光面垂直。
3.根据权利要求2所述的高静态调制传递函数的成像系统，其特征在于，光学系...
【专利技术属性】
技术研发人员：余达，薛栋林，魏君成，李国宁，薛旭成，司国良，郭疆，梅贵，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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