[發(fā)明專利]非制冷焦平面熱像儀盤式斬波器逐列推掃調制方法

有效

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• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103245418A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設計）人: 程有度;李龍;孫光英;李立華;王敏;姜煒波;趙薇薇;楊登全;楊東
• 申請（專利權）人: 昆明物理研究所
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02;G02B26/04
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發(fā)明屬于盤式斬波器調制技術領域，具體涉及一種用于非制冷焦平面熱像儀的盤式斬波器逐列推掃調制方法。

技術背景

調制式非制冷焦平面熱像儀因其使用的探測器光敏材料的工作機理特性，要求其工作時在成像鏡頭和探測器光敏面之間使用光學斬波器對入射光進行調制。相比其他形式的斬波器，盤式斬波器因其體積小、重量輕、轉動慣量小，工藝技術成熟、轉速控制技術成熟穩(wěn)定易實現(xiàn)而在量產(chǎn)熱像儀中得到廣泛應用。而經(jīng)其調制后采樣得到的探測器圖像的平均信號大小，與讀出電路的讀出順序、斬波器的調制模式、葉形、光敏面的擺放位置以及場同步時刻的選取，有相當大的關系。因此，斬波器的設計，成為調制式非制冷焦平面熱像儀的關鍵技術之一。

現(xiàn)有的非制冷焦平面熱像儀盤式斬波器旋轉調制時，均采用扇葉邊緣接近平行于探測器光敏面長邊、沿探測器光敏面短邊方向逐行推掃調制模式。例如圖1、圖3、圖5?所示的直邊扇形斬波器、阿基米德螺旋線斬波器及漸開線斬波器。究其原因：1)以前熱電管式熱釋電熱像儀為適應電視按行顯示制式而采用按行逐行推掃調制模式，而新的焦平面式熱釋電熱像儀繼續(xù)采用按行逐行推掃調制模式；2)幾何直觀上，當光敏面寬、高給定，調制盤半徑一定時，光敏面橫放時直邊扇葉的直邊與光敏面上下兩邊的交角（附圖1中α）比光敏面豎放時直邊扇葉的直邊與光敏面上下兩邊的交角（附圖2中α）更??；或者光敏面橫放時比光敏面豎放時曲線形的扇葉邊緣的曲率更小，因沒有簡單有效的調制性能評價方法而估計逐行推掃調制模式的調制性能更好；3)因為非制冷焦平面探測器讀出電路的圖像讀出順序是按行逐行采樣讀出的，因此斬波器只能采用按行逐行推掃調制模式。

但是，采用按行逐行推掃調制模式盤式斬波器的非制冷焦平面熱像儀，存在因較大的調制相差造成的熱像儀平均信號響應損失大、圖像均勻性差的問題。

發(fā)明內容

針對非制冷焦平面熱像儀盤式斬波器逐行推掃調制因較大的調制相差造成的熱像儀平均信號響應損失大、圖像均勻性差的問題，本發(fā)明提供一種用于非制冷焦平面熱像儀盤式斬波器逐列推掃調制方法，以降低熱像儀平均信號響應損失率，改善圖像均勻性。

本發(fā)明所述的非制冷焦平面熱像儀的盤式斬波器逐列推掃調制方法，其技術方案為：非制冷焦平面熱像儀內的探測器光敏面固定不動，斬波器的調制盤在勻速旋轉調制過程中，對于調制盤的曝光扇葉或調制盤的遮擋扇葉的任意一條扇葉邊緣，在其掃過探測器光敏面中心的時刻，該條扇葉邊緣與探測器光敏面的兩個長對邊同時相交。換言之，該條扇葉邊緣接近平行于探測器光敏面的短邊、沿探測器光敏面長邊方向逐列推掃調制。

當調制盤的扇葉邊緣的曲線類型給定后，盤式斬波器的設計優(yōu)化策略為：探測器光敏面要盡量遠離調制盤圓心而與調制盤的外圓內接。斬波器調制盤旋轉到亮場同步時刻時，斬波器調制盤曝光扇葉的兩條扇葉邊緣盡量平行地掃過探測器光敏面的兩條短邊的中點。

本發(fā)明的有益效果為：采用逐列推掃調制模式盤式斬波器的非制冷焦平面熱像儀的信號平均調制損失率、最大調制損失率減小近一半，當光敏面尺寸為16mm×12mm、調制盤半徑在30mm～35mm時，兩種信號調制損失率分別從約20%、30%降為10%、15%，熱像儀的平均信號響應及信號響應均勻性可以大幅提高，并且不增加圖像處理電路的電噪聲和處理算法的難度以及調制盤設計和加工的難度，對調制盤式非制冷焦平面熱像儀的性能提高及小型化意義重大。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的逐行推掃調制模式的6對扇葉直邊扇形盤式斬波器的一種優(yōu)化設計示意圖；

圖2為改進的逐列推掃調制模式的5對扇葉直邊扇形盤式斬波器的一種優(yōu)化設計示意圖；

圖3為現(xiàn)有的逐行推掃調制模式阿基米德螺旋線斬波器的一種優(yōu)化設計示意圖；

圖4為改進的逐列推掃調制模式阿基米德螺旋線斬波器的一種優(yōu)化設計示意圖；

圖5為現(xiàn)有的逐行推掃調制模式漸開線斬波器的一種優(yōu)化設計示意圖；

圖6為改進的逐列推掃調制模式漸開線斬波器的一種優(yōu)化設計示意圖。

圖中：1是調制盤的曝光扇葉，2是調制盤的遮擋扇葉，3是曝光扇葉或遮擋扇葉的扇葉邊緣，4是探測器光敏面，O₁是調制盤圓心，O₂是探測器光敏面中心，A₁和A₂是探測器光敏面短邊的中點，B₁和B₂是探測器光敏面與調制盤外圓的內接點，圖1、圖2中α是單個扇葉張角的一半。