专利名称：一种基于目标场景的凝视型热像仪校正机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及成像仪领域，确切地说是指一种基于目标场景的凝视型热像仪校正机构。
背景技术：
随着红外热成像技术的不断发展和军事应用需求的强力推动，红外探测器在热像仪中的应用从上世纪70年代末期开始由第一代的多元探测器发展到第二代线阵焦平面进而到目前广泛应用的第三代的凝视型焦平面器件。探测器的红外敏感元规模也由第一代的几十像元发展到了几万乃至几十万甚至上百万像元。在军事领域广泛应用于光电搜索和跟踪系统、昼夜型瞄准具、三光合一的光电转塔和吊仓、制导武器导引头等诸多领域。在军事领域的应用往往面临苛刻的使用环境和条件，比如热像仪安装在飞机、直升机光电转塔上对地面或空中目标进行搜索、测量时要求热像仪在目标区域环境温度或场景迅速变化条件下正常工作而不允许频繁校正；以红外探测器为导引头的远程导弹或以热像仪为瞄具的武器系统，由于运载体或受控战斗部处于高速飞行运动状态，作为主要导引依局的红外图像中断都可能引发严重后果。目前利用第三代凝视型焦平面器件所开发的热像仪整机内部通常在红外镜头目镜和探测器窗口之间设计有一个可切入光路的不透红外光线的金属档片机构，在热像仪开机阶段和使用过程中利用档片的均勻辐射面为参考进行本底校正，以改善图像的质量和均勻性。其基本原理是为红外图像处理的计算过程提供一组代表均勻背景辐射的参考数据和偏置，同时消除系统固有杂散光的干扰和光学设计、加工缺陷等多重作用。由于探测器响应的非均勻性限制，当这个的档片的温度比较接近目标的环境温度时探测器会工作在经过校正后比较理想的线性区域，也就能获取到比较好的红外图像质量，反之探测器会偏离到校正区域以外的非线性区域工作，探测器本身的非均勻性和缺陷就会暴露出来，图像质量会随之劣化和下降。由于探测器、处理电路和电源以及档片机构通常是装在一个密闭的外壳内，这个壳体外部往往还套有光电转塔或吊舱外壳，吊舱内还有大功率激光测距机或激光照射器、电源、电机、伺服电路等高功耗部件，随着系统和热像仪工作时间的增加，吊舱内部小环境的温升会远高于环境温度。另外的影响因素是由于载机或载体的飞行高度变化引起的温度迅速变化，会造成实际的系统杂散光能量值和特性偏离开机初期的状态，仍然使用开机初期的本底校正数据就不能很好消除这些杂散光干扰。还由一种情况是由于吊舱系统的稳定、减振需要将热像仪安装在一个活动支架上，光学镜头和吊舱红外窗口之间夹角并不固定，而是有一定活动范围。在转塔或吊舱转动搜索目标时某些角度下红外窗口会将转塔内部的高辐射物体的能量反射进入红外系统的光路，使得系统的杂散光干扰变的非常复杂和不可预测；同时由于热像仪内部的温升带来的档片温度升高造成采集的校正数据也偏离了实际的目标区域背景辐射能量，会使得探测器工作在偏离校正范围的非线性区；还有一个因素是由于热像载体的迅速和远程运动，例如飞机迅速升降、目标搜索区域的迅速变换(对空、对地、对海、半天半海、半天半地)，导弹远距离飞行跨越不同气候地域等原因造成的目标区域场景和背景变换引起的校正数据和实际目标场景能量不一致等等多重不利因素综合作用造成随着工作时间的增加热像仪的红外图像不断劣化和衰退，此时只能通过重新做校正、更新校正数据来改善这种固有干扰。然而如上所述此时即便用温度升高了的校正档片来采集本底数据也难以获得比较理想的效果。另一个方面来看，这种传统的校正模式还会带来由于机械动作延时和数据采集时间引起的图像短暂中断，这在军事领域的很多应用场合下也是不允许发生的，前面已经做了说明。在实际应用中有经验的操作手往往会不启用这样的传统校正方式而是将吊舱红外窗口转向飞行器机身，让蒙皮覆盖热像视场区域或者是选择天空或相对均勻的地面背景做 “外校正”以获取较好的校正效果。然而这种校正方法所引起的图像中断时间会更长，而且当目标场景或飞行高度变化后同样会继续发生图像劣化，还可能还会贻误战机。对于无人机和导弹等没有操作手的使用情况还无法进行这样的“外校正”操作。
实用新型内容针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于提供一种基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，热像仪在目标区域环境温度或场景迅速变化条件下正常工作而不必频繁校正；或者要求热像仪在光电转内部等恶劣高温环境下长时间稳定工作，同时保持图像质量的稳定。为了解决以上的技术问题，本实用新型提供的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，包括调制机构，所述调制机构包括调制盘和驱动电机，所述驱动电机带动所述调制盘旋转，所述调制盘边缘设置有多个洞口，所述洞口间隔设置有红外校正镜片，所述调制盘的红外校正镜片对准热像仪镜头的入射光束。优选地，所述红外校正镜片镀有红外增透膜。优选地，所述红外校正镜片为红外镜片组。优选地，所述红外校正镜片为红外透镜。优选地，所述红外校正镜片为微透镜阵列。优选地，所述红外校正镜片设置在热像仪的挡片的位置上。优选地，所述红外校正镜片设置在热像仪的镜头的位置上。优选地，所述调制盘的边缘设置有齿轮，所述驱动电机通过所述齿轮带动所述调制盘旋转。本实用新型提供的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，包括调制机构，所述调制机构包括调制盘和驱动电机，所述驱动电机带动所述调制盘旋转，所述调制盘边缘设置有多个洞口，所述洞口间隔设置有红外校正镜片，所述调制盘的红外校正镜片对准热像仪镜头的入射光束。与现有技术相比，本实用新型提供的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，热像仪在目标区域环境温度或场景迅速变化条件下正常工作而不必频繁校正；或者要求热像仪在光电转内部等恶劣高温环境下长时间稳定工作，同时保持图像质量的稳定。
图1为本实用新型中基于目标场景的凝视型热像仪校正机构的结构示意图。[0016]其中，图中各标示为1-调制盘、11-红外校正镜片、12-齿轮、13-洞口。
具体实施方式
为了本领域的技术人员能够更好地理解本实用新型所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。请参见图1，该图为本实用新型中可提高成像质量和测温精度的热像仪的结构示意图。本实用新型提供的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，包括调制机构，调制机构包括调制盘1和驱动电机(图中未示出)，调制盘1的边缘设置有齿轮12，驱动电机通过齿轮12带动调制盘1旋转。调制盘1边缘设置有四个洞口 13，洞口 13间隔设置有红外校正镜片11，红外校正镜片11镀有红外增透膜，调制盘1的红外校正镜片11安装在热像仪的挡片位置上，对准热像仪镜头的入射光束，可对入射光束进行斩波；没有设置红外校正镜片的洞口 13允许光束直接投射到探测器镜头的焦平面。红外校正镜片11为红外透镜、红外镜片组或微透镜阵列中的任意一种。本实用新型提供的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构的工作过程如下当红外校正镜片动作到有效位置时让热像仪镜头的成像最大限度的离焦，在不明显影响入射光积分能量值的前提下取得一个均勻化的目标背景辐射参考值。由于红外校正镜片镀有高效增透膜，透过率很高(单个镜片透过率可达95 %以上)，红外校正镜头视场内的外部环境辐射能量仍然会继续投射到热像仪焦面上，采集到的本底信号是视场内目标区域实际的红外辐射能量，离焦设计又将辐射能量均勻化。调制盘附近装有位置传感器可以准确测量到调制盘转动的初始位置，由一个带有旋转编码器的驱动电机带动。在驱动电路的时序的严格控制下驱动电机带动调制盘精确同步旋转，确保调制盘在按照时序要求交替让镜头入射光直接通过或是让经过离焦处理后的入射光进入探测器窗口。当调制盘不遮挡光路时，入射的红外光束被探测器直接捕获为有效红外图像数据，而被红外校正镜片遮挡时的入射的光束则作为校正参考本底数据被保存。如此往复交替工作相当于每捕获一帧图像数据后热像仪就做一次校正操作，但是由于校正是在热像仪有效曝光的消隐间隔期间做的，所以不会造成图像数据的中断，实现了实时校正。同时由于各种原因造成的图像质量下降和衰退也会在使用者尚未感觉到的几十毫秒时间内得到修复和刷新。与现有技术相比，本实用新型提供的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，热像仪在目标区域环境温度或场景迅速变化条件下正常工作而不必频繁校正；或者要求热像仪在光电转内部等恶劣高温环境下长时间稳定工作，同时保持图像质量的稳定。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，其特征在于，包括调制机构，所述调制机构包括调制盘和驱动电机，所述驱动电机带动所述调制盘旋转，所述调制盘边缘设置有多个洞口，所述洞口间隔设置有红外校正镜片，所述调制盘的红外校正镜片对准热像仪镜头的入射光束。
2.根据权利要求1所述的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，其特征在于，所述红外校正镜片镀有红外增透膜。
3.根据权利要求2所述的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，其特征在于，所述红外校正镜片为红外镜片组。
4.根据权利要求2所述的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，其特征在于，所述红外校正镜片为红外透镜。
5.根据权利要求2所述的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，其特征在于，所述红外校正镜片为微透镜阵列。
6.根据权利要求1所述的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，其特征在于，所述红外校正镜片设置在热像仪的挡片的位置上。
7.根据权利要求1所述的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，其特征在于，所述红外校正镜片设置在热像仪的镜头的位置上。
8.根据权利要求1所述的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，其特征在于，所述调制盘的边缘设置有齿轮，所述驱动电机通过所述齿轮带动所述调制盘旋转。
专利摘要本实用新型公开一种基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，包括调制机构，所述调制机构包括调制盘和驱动电机，所述驱动电机带动所述调制盘旋转，所述调制盘边缘设置有多个洞口，所述洞口间隔设置有红外校正镜片，所述调制盘的红外校正镜片对准热像仪镜头的入射光束。与现有技术相比，本实用新型提供的基于目标场景的凝视型热像仪校正机构，热像仪在目标区域环境温度或场景迅速变化条件下正常工作而不必频繁校正；或者要求热像仪在光电转内部等恶劣高温环境下长时间稳定工作，同时保持图像质量的稳定。
文档编号G01J5/10GK202018341SQ201120064150
公开日2011年10月26日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者周丁力, 赵媊媊, 赵进豪 申请人:赵进豪