摘 要:冷反射现象是在红外热成像系统中制冷的探测器通过前面的光学表面反射而探测到自身的像形成的。控制冷反射是设计红外扫描系统的一个重要指标。在一些光线追迹软件中有对红外扫描系统冷反射的分析工具,却没有优化、分析凝视阵列冷反射的工具。为了控制凝视红外系统的冷反射,一般通过非均匀校正来补偿,但这只对应某一特定的状态校正。当相对于已校正状态的一些条件变化时,冷反射又会重现。通过类比于红外扫描系统,分析了凝视系统的冷反射,并用code v给出了实例。
关键词:冷反射现象 凝视系统 机械期刊论文发表
红外热像冷反射的抑制大致可以分为二大类。
(1)采用非制冷探测器
在红外热像系统中,我们多半采用制冷型探测器,但是也是南于低温制冷器、杜瓦瓶、冷反射的缘故,使得制冷型FPA系统制造成本高,难以下降;同时整机的使用寿命有限,且体积、重量、功耗都较大,所以可以采用非制冷探测器根据其T作原理的不同,非制冷探测器可分为热电堆、薄膜热释电和微测辐射热计种类型 。
但南于大部分的非制冷探测器制作T艺要求高、难度大、技术相对未成熟,所以应用起来不是十分广泛。
(2)非均匀校正法
通常认为,凝视红外热像光学系统的冷反射现象也可以用非均匀校正来消除。
目前,消除冷反射现象的非均匀法大致可分为两大类:基于定标和基于场景的校正技术。基于定标法是在特定温度下黑体产生的均匀辐射对探测器定标。在对探测器定标时,要求停止成像系统的正常T作“ 。这包括:一点温度标定校正算法、两点温度标正算法、多点温度标定分段校正算法 ’ 。而基于场景法是不需要停止探测器系统的正常T作,通常使用图像序列并且依赖于目标相对于场景的运动,以在每一个探测器单元上产生场景温度的变化。这些温度变化一次提供统计参考点,依照这些参考点,探测器的响应就能被校正了 。这包括:恒定统计平均法、时域高通滤波法和人丁神经网络法。
由于红外技术上的日趋发展成熟,目前红外热像的非均匀校正应用最广的就是两点温度标正算法和多点温度标定分段校正算法,但其算法结构复杂,在校正上增加了一些难度。
(3)改变光学系统
自身结构可以改变光学系统的外部结构来抑制冷反射的产生,主要有以下几种方法:
1.使用抗冷反射膜,这些减反射膜在3~5/zm或者8~14,波段有0.2% ~0.3%的平均反射卒。
2.如果是二次成像系统,可在光学系统的中间像面上安装一个均匀、光滑的温度参考源,当红外探测器探测到有冷反射时,就利用伺服系统控制该温度参考源的的温度来进行补偿,以此来达到冷反射的校正。
3.一般在光学系统前有一块平板保护窗口,为了避免南该窗口产生的冷反射,可使该窗口倾斜放置。
4.结构件的紧同性以及光学零件合理的同定形式,合理的装配结果可以减少冷反射的产生。
但是,以上的方法不能完全抑制冷反射的产生,只能相应的减少冷反射。所以,我们可以采用光学设计的方法从根本上来抑制冷反射:降低冷反射和阻碍冷反射随视场变化而变化。利用光学优化设计来抑制冷反射,避免昂贵的制冷型探测器及繁琐的非均匀校正算法。
降低冷反射就是要提高冷光线在各个折射面上的YNI值,使得冷光线返回探测器时产生离焦,被冷光阑和其它孔径所遮拦;同时,可以增加直接针对冷光阑进行控制。分别控制返回光线在冷光阑的高度、返回光线像点到冷光阑的距离和到探测器的距离等三个变量。
这样,就可以完全的通过光学设计优化来抑制冷反射。
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