[發明專利]強度調制輻射場的探測與解調的設備和方法

無效

• 申請號: 95196212.4
• 申請日: 1995-10-28
• 公開（公告）號: CN1099802C
• 公開（公告）日: 2003-01-22
• 發明（設計）人: T·斯皮里;P·塞茨
• 申請（專利權）人: 萊卡公開股份有限公司
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;H04N3/15;G01S7/491
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 馬鐵良,蕭掬昌

本發明涉及一種輻射場的探測與解調的設備，該輻射場具有的一個圖像傳感器由一維或二維排列的敏感元件構成，其中每個敏感元件含有一個用于將射線信號轉換為電信號的光接收部分，并且本發明還涉及一種方法，其中在敏感元件光接收部分中產生、讀出和存儲了連續的相應于輻射場強度的信號電荷。

另外在技術上，借助于被調制信號研究許多系統的特性。這時，通過一個已調制的例如一個正弦形式的信號激勵系統，其中系統的應答被測量。將已獲得的系統應答的調制作為特征數值確定相對于激勵信號的相位偏移和背景信號電平(偏移)。

在已公開的半導體圖像傳感器中，二維分布的光強被轉換為二維的光電流密度分布。在所謂的象素中同時集成了光所產生的信號電荷。例如在DE?3909394C2中公開的一種CCD圖像傳感器，其中在曝光的過程中，所產生的電荷圖形將橫向移動。因此，在拍攝相關的相對于圖像傳感器運動的目標時，應避免運動模糊的出現。

為了在無掃描的、提供圖像的激光雷達3D攝像機中使用，公開了一種方法，在這種方法中，已調制的光在傳統的圖像傳感器上成象(沒有掃描器的激光雷達圖像，光子頻譜，pp.28?1994年4月)。解調是由在成像物鏡和半導體傳感器間的一個圖像保持、短時可變化的放大器元件實現的。放大器元件作為微通道板(MCP)實現的，這里它必須在100-1000伏的高壓下工作。入射的光在放大器元件中短時吸收并調制然后到達圖像傳感器，這里它們只有積分器的功能。這時，它可以拍攝三個或更多的圖像，這時必須承受放大器中的由于吸收帶來的明顯的光線泄漏。另外，在拍攝期間，并必須完全地從圖像傳感器中讀出圖像。

此外，還公開了一種用于解調短時偏移的偏振光的CDD圖像傳感器(H.Povel，H.Aebersold，J.O.Stenflo，“在一個具有壓彈(Piezoelastic)調制器的2-D偏振計中作為解調器的電荷耦合元件圖像傳感器”，應用光學，29卷，1186-1190頁，1990)。因此，在物鏡和CCD圖像傳感器間安排了一調制器，它在調整的連續鏡頭中在兩種狀態間轉換光的偏振。兩個偏振狀態已產生的兩個圖像在圖像傳感器中累加并存儲。因此，一個已公開的圖像傳感器提供了一帶狀掩膜，它覆蓋了每第二個圖像傳感器掃描行的光密度。以這種方法，人們通過垂直的推上或推開圖像電荷圖形，以適合的節拍累加各個偏振狀態的圖像。

本發明的任務是給出了一種探測并解調強度調制的輻射場的設備和方法，因此，保證確定被調制輻射場的多數參數。

此任務通過如下的關于設備的技術內容，即節拍發生器(14)以下述方式控制電子開關(22)，在光接收部分(17)中產生的信號電荷同步于由輻射源發出的調制信號被傳送到存儲單元(21、26)，和為了控制存儲單元(21、26)而在各個存儲單元(21、26)存儲的測量值被傳輸到用于分析測量值的分析單元(15)；以及

通過如下的關于方法的技術內容，即輻射場通過一個由一維或二維安排的敏感元件(16)組成的圖像傳感器(13、23)上的光學系統(12)成像，

—第一階段，在敏感元件(16)光接收部分(17)中產生了連續的相應于輻射場強度的信號電荷，其中，每次在積分周期(I)內，對信號電荷積分，

—每次被積分的信號電荷與輻射源產生的調制信號同步地被傳送到敏感元件(16)的不接收光部分(18)并且總是被存儲在存儲單元(21、26)，

—在光接收部分(17)中產生的信號電荷通過至少一個分配給各個存儲單元(21、26)的電子開關(22)從敏感元件(16)的光接收部分提供給相應的存儲單元(21、26)并存儲。

—第二階段，在存儲單元(21、26)存儲的測量值被連續讀出并且提供給分析單元(15)

進行解決的。

本發明所達到的優點特別在于實現了一個在一維或二維方向上延伸的圖像傳感器，它具有多數的敏感元件，這些敏感元件總是合適的，它們一方面探測已調制的射線，另一方面同樣的執行解調。一個節拍發生器使總是在敏感元件中實現的解調可能同步于從輻射源發出的解調信號，因此，從本發明的設備中讀出測量值后，可以根據位置的方式確定被探測到輻射場的參數。

本發明的設備首先包括大量的敏感單元，它們在二維方向上延伸。然后，可以有利地用于提供圖像干涉測量方法，這里當拍攝圖像時，在外差方法進行后，短時出現已被調制的圖像信號。其次，本發明的設備可以包括單獨的敏感元件，因此，可以點的方式測量。