一种使红外光图像上转换至可见光图像的显示方法及装置与流程

本发明属于红外光探测领域，特别涉及一种使红外光图像上转换至可见光图像的显示方法及装置

背景技术：

对人类来说，可见光谱的波长大概是380纳米到700纳米，波长更长的红外线，人眼通常是看不见的。非致冷红外夜视技术成为现代信息社会突破人类视觉局限、全气候获得视觉信息的关键技术，是未来自动驾驶、机器视觉、融合感知、抗灾救灾、安防反恐等重要领域不可或缺的核心技术和装备，具有越来越重要和广泛的应用。

现有的非致冷红外夜视仪需要使用复杂的红外探测芯片与系统结构，并需要使用昂贵的iii-v化合物半导体，难以实现低成本、小型化、轻量化，在原理上存在技术瓶颈，价格昂贵(一般在几千元到几万元人民币)，迫切需要基于新原理、新方案、新体制、轻量化的红外可视化技术。

技术实现要素：
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针对实际需求和现有技术存在的不足和缺欠，本发明提出了基于上转换技术，不依赖现有的半导体红外线探测和成像器件和系统，直接基于上转换技术和现有的廉价的、商品化的可见光低照度cmos摄像头，实现基于上转换技术的低成本使红外光图像转换至可见光图像的显示装置。

本发明提供一种使红外光图像转换至可见光图像的显示装置，包括：

透射部件，用于接收并透射红外光图像并进行焦平面成像；

转换部件，使用上转换薄膜接收经所述透射部件透射成像的红外光图像经上转换形成可见光图像；

所述转换部件位于所述透射部件的焦平面处；

其特征在于，所述装置还包括：

成像部件，用于对所述上转换薄膜上的可见光图像进行二次成像；

拍摄部件，用于拍摄所述二次成像的图像；

显示部件，用于显示所述拍摄部件拍摄的所述二次成像的图像；其中：

所述成像部件与所述转换部件相连，使得所述可见光图像能够清晰地被所述成像部件二次成像；

所述拍摄部件位于所述成像部件的成像处；

所述显示部件通过数据线与所述拍摄部件相连。

优选的，该装置的成像部件为近距离成像透镜。

进一步，该装置的拍摄部件为低照度cmos图像传感器芯片。

本发明能够不依赖现有的半导体红外线探测和成像器件和系统，直接实现红外线转换成可见光，采用现有的廉价的、商品化的可见光低照度cmos摄像头，实现基于上转换技术的低成本红外模组。主要解决二个关键问题：1、不依赖半导体红外线探测探测和成像器件和系统的红外线探测技术；2、采用现有的廉价的、商品化的可见光低照度cmos摄像头，实现基于上转换技术的低成本红外光显示装置。

附图说明

图1红外光图像转换至可见光图像的显示装置结构原理示意图

图2可见光低照度cmos摄像头实现低成本成像红外模组

图3红外光图像转换至可见光图像的显示装置

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明使用的上转换薄膜通过以下方法制作：

上转换原料为yb3+共掺yag材料，包括，但是不仅仅包括ho3+，yb3+共掺y2o3等上转换材料；

采用有机溶剂乙醇(包括，但是不仅仅包括乙醇等可挥发性有机溶剂)分散纳米化yb3+共掺yag材料；

采用溶液沉积上转换材料成薄工艺，具体为：

将纳米化yb3+共掺yag材料溶液滴入边缘突起的透明聚合物材料薄片上，加温后，溶液挥发，形成上转换材料薄膜；

在成像透镜焦平面上，通过上转换材料薄膜，直接将不可见的红外线图像转换成可见光图像；

采用近距离成像透镜对上转换薄膜上激发的可见光图像在低照度coms图像传感器芯片上进行二次成像，原理示意图如图1。

采用yb3+共掺yag材料(包括，但是不仅仅包括ho3+，yb3+共掺y2o3等上转换材料)，能够实现人类眼睛不可见的980纳米近红外上转换到人眼最敏感的552纳米可见光；

采用高数值孔径的透镜，在上转换材料薄膜上对近红外目标进行可视化成像；

对于较弱的红外线目标，为了克服人眼对弱可见光的感知，采用可见光低照度cmos摄像头实现低成本红外光图像转换至可见光图像的显示装置，如图2。

在上述技术方案基础上，构建的红外光图像转换至可见光图像的显示装置。具体步骤如下：

透射部件，用于接收并透射红外光图像并进行焦平面成像；

转换部件，位于所述透射部件的焦平面处，使用上转换薄膜接收经所述透射部件透射成像的红外光图像经上转换形成可见光图像；将“红外-可见光上转换薄膜”放置于透镜的焦平面上，红外目标发出的红外线通过透镜在焦平面上通过上转换薄膜形成红外目标的图像；

成像部件，用于对所述上转换薄膜上的可见光图像进行二次成像，采用近距离成像透镜对上转换薄膜上激发的可见光图像进行二次成像。

拍摄部件，位于所述成像部件的成像处，采用低照度coms图像传感器芯片感知并采集所述二次成像并转换为图像信号；

所述显示部件通过数据线与所述拍摄部件相连，显示所述拍摄部件传来的图像信号。

红外光图像转换至可见光图像的显示装置如图3。

本发明基于上转换材料，在成像透镜焦平面上，通过上转换材料薄膜，直接将不可见的红外线转换成可见光，再采用现有的廉价的、商品化的可见光低照度cmos摄像头对上转换获得的可见光图像进行二次成像，实现基于上转换技术的低成本红外模组。

比较现有红外探测与成像的优势是：不需要复杂、昂贵的红外成像仪就可以实现红外探测与成像，实现低成本和轻量化红外探测与成像。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。