一種基于InGaAs探測器的短波紅外成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于InGaAs探測器的短波紅外成像系統(tǒng),屬于光電成像技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常見監(jiān)控設(shè)備有可見光、微光以及長波紅外系統(tǒng),可見光夜間成像效果差,需要加激光器補(bǔ)光照明,但激光會(huì)對(duì)人體造成一定的傷害;微光成像對(duì)比度差,瞬間動(dòng)態(tài)范圍差、高增益時(shí)有閃爍現(xiàn)象;長波紅外熱成像依靠目標(biāo)與背景輻射產(chǎn)生圖像,只敏感于目標(biāo)場景的輻射,而對(duì)場景亮度變化不敏感,因此分辨率低;以上幾種設(shè)備在霧天成像效果均一般。短波紅外是紅外探測領(lǐng)域的重要應(yīng)用波段,它的成像波段在0.9-1.7μπι,處于三個(gè)大氣窗口中的一個(gè),許多物體在此波段下都有獨(dú)特的光譜效應(yīng),特別在霧霾、雨天或夜晚等能見度較低的條件下,短波紅外成像有其獨(dú)特的優(yōu)勢。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為了克服以上技術(shù)的不足,提供了一種基于InGaAs探測器的短波紅外成像系統(tǒng),由于短波紅外的獨(dú)特光譜效應(yīng),不僅使得該系統(tǒng)能在霧霾、雨天或夜晚等能見度低的條件下有好的成像效果,適應(yīng)能力強(qiáng),還實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離監(jiān)控成像,提高了 InGaAs探測器的夜視效果,實(shí)現(xiàn)了全天候自適應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0004]本實(shí)用新型克服其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種基于InGaAs探測器的短波紅外成像系統(tǒng),包括:
[0006]用于獲取短波紅外光輻射并聚焦的光學(xué)系統(tǒng),
[0007]將光學(xué)系統(tǒng)聚焦后的短波紅外光輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的短波紅外探測器,
[0008]與短波紅外探測器的輸出端相連接且對(duì)短波紅外探測器產(chǎn)生的電信號(hào)放大并數(shù)字化處理的信號(hào)處理模塊,以及
[0009]與信號(hào)處理模塊的輸出端相連接且將信號(hào)處理模塊輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行輸出顯示的顯示模塊;
[0010]所述信號(hào)處理模塊包括模擬信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、邏輯時(shí)序控制電路、電壓驅(qū)動(dòng)電路以及主控電路,所述模擬信號(hào)調(diào)理電路與短波紅外探測器的輸出端相連接并對(duì)短波紅外探測器輸出的信號(hào)進(jìn)行跟隨、濾波、增益和幅度調(diào)整,A/D轉(zhuǎn)換電路與模擬信號(hào)調(diào)理電路的輸出端相連接且對(duì)調(diào)理后的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與邏輯時(shí)序控制電路相連接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)傳輸至邏輯時(shí)序控制電路,邏輯時(shí)序控制電路通過電壓驅(qū)動(dòng)電路為短波紅外探測器提供偏置電壓,邏輯時(shí)序控制電路的驅(qū)動(dòng)輸出端分別連接到模擬信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路為其提供驅(qū)動(dòng),主控電路通過RS232接口與邏輯時(shí)序控制電路相連接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行通信控制,邏輯時(shí)序控制電路的信號(hào)輸出端與顯示模塊相連接。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的,所述信號(hào)處理模塊還包括視頻D/A轉(zhuǎn)換器,邏輯時(shí)序控制電路的信號(hào)輸出端通過視頻D/A轉(zhuǎn)換器與顯示模塊相連接將視頻信號(hào)傳輸至顯示模塊。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的,所述邏輯時(shí)序控制電路包括N1Sn處理器,完成整個(gè)系統(tǒng)時(shí)序控制和邏輯控制的FPGA,用于運(yùn)行N1SΠ程序并存儲(chǔ)臨時(shí)變量和中間數(shù)據(jù)的DDR,以及用于存儲(chǔ)FPGA配置信息、N1Sn程序、非均勻性校正系數(shù)和需要掉電保存的數(shù)據(jù)的串行配置芯片EPCS,所述DDR和串行配置芯片EPCS均與FPGA相連接。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的,所述光學(xué)系統(tǒng)為機(jī)械式負(fù)組補(bǔ)償變焦的透鏡組。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的,所述短波紅外探測器為320X256的InGaAs二維焦平面列陣探測器,像元尺寸為30μπι X 30μπι,工作波段為0.9-1.7μπι。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選的,所述顯示模塊為顯示器。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0017]本實(shí)用新型由于短波紅外的獨(dú)特光譜效應(yīng),不僅使得該系統(tǒng)能在霧霾、雨天或夜晚等能見度低的條件下有好的成像效果,適應(yīng)能力強(qiáng),還實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離監(jiān)控成像,提高了InGaAs探測器的夜視效果,實(shí)現(xiàn)了全天候自適應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控,對(duì)鞏固國防、維護(hù)國家安全、加強(qiáng)社會(huì)治安、交通及油田安全監(jiān)控及突發(fā)、群體事件、刑事案件的預(yù)測、預(yù)防、預(yù)警、調(diào)查取證等的應(yīng)急處理發(fā)揮重要作用。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的短波紅外成像系統(tǒng)的原理示意圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型的短波紅外成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型的短波紅外成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程圖。
[0021]圖中,1、光學(xué)系統(tǒng),2、短波紅外探測器,3、信號(hào)處理模塊,4、顯示模塊,31、模擬信號(hào)調(diào)理電路,32、A/D轉(zhuǎn)換電路,33、邏輯時(shí)序控制電路,34、電壓驅(qū)動(dòng)電路,35、主控電路,36、視頻D/A轉(zhuǎn)換器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了便于本領(lǐng)域人員更好的理解本實(shí)用新型,下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明,下述僅是示例性的不限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0023]如圖1所示,本實(shí)用新型的基于InGaAs探測器的短波紅外成像系統(tǒng),包括:用于獲取短波紅外光輻射并聚焦的光學(xué)系統(tǒng)I,將光學(xué)系統(tǒng)聚焦后的短波紅外光輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的短波紅外探測器2,與短波紅外探測器的輸出端相連接且對(duì)短波紅外探測器產(chǎn)生的電信號(hào)放大并數(shù)字化處理的信號(hào)處理模塊3,以及與信號(hào)處理模塊的輸出端相連接且將信號(hào)處理模塊輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行輸出顯示的顯示模塊4。所述光學(xué)系統(tǒng)I采用機(jī)械式負(fù)組補(bǔ)償變焦的透鏡組,能實(shí)現(xiàn)10倍連續(xù)變焦,結(jié)構(gòu)緊湊;鏡頭采用短波紅外連續(xù)變焦技術(shù),在變焦過程中圖像時(shí)時(shí)清晰,既能大視場搜索目標(biāo)、又能小視場仔細(xì)觀察目標(biāo),并且在變焦過程中不會(huì)丟失目標(biāo)信息。鏡頭使用了非球面,保證了優(yōu)良的像質(zhì),且降低了生產(chǎn)成本;所有鏡片均鍍有可見光增透膜,以增加透光率。所述短波紅外探測器2采用320X256的InGaAs 二維焦平面列陣探測器,像元尺寸為30μπιΧ30μπι,工作波段為0.9_1.7μπι;短波紅外探測器中每個(gè)讀出電路包括CTIA積分器、采樣保持電路、輸出級(jí)、數(shù)字邏輯控制和偏置電壓生成等模塊,單路輸出模擬視頻信號(hào);所述讀出電路的工作模式為先積分后讀出模式,一個(gè)時(shí)鐘周期讀出2個(gè)信號(hào),時(shí)鐘周期是0.5-5MHz,實(shí)現(xiàn)1-1 OMHz的讀出頻率,為實(shí)現(xiàn)25Hz的視頻流采集,系統(tǒng)采用的讀出頻率為6MHz。所述顯示模塊4為顯示器。
[0024]其中,信號(hào)處理模塊3,如圖2所示,包括模擬信號(hào)調(diào)理電路31、A/D轉(zhuǎn)換電路32、邏輯時(shí)序控制電路33、電壓驅(qū)動(dòng)電路34