自触发选通激光成像方法与流程

本发明涉及一种自触发选通激光成像方法，属于激光主动成像探测技术领域。

背景技术：

现有距离选通激光主动成像探测技术是由激光成像光源发出红外短脉冲激光，经准直后分束，一束照明目标后由目标反射成为探测图像信号并成像于选通摄像机；另一束照明目标后由目标反射成为外部触发源并由外部触发器件(如apd)接收，作为延时基准脉冲；根据激光成像光源到目标之间的距离确定同步控制电路的延迟时间，根据成像探测景深确定选通门开启的持续时间，在选通瞬间，所述探测图像信号刚好进入选通摄像机选通成像，其余时间选通门关闭。该方案有效去除非脉冲成像时间背景杂光进入选通摄像机，提高成像探测信噪比。只是该方案采取的分光方案使得一部分激光并未用于成像，势必降低探测图像信号光功率，不利于成像探测信噪比的提高。

技术实现要素：

为了进一步提高选通激光主动成像探测信噪比，我们发明了一种自触发选通激光成像方法，以一种电真空放大器件为主体，旁路已经经过一次放大的图像信号的部分作为触发信号，触发微孔阵列栅极选通，经过一次放大的图像信号通过微孔阵列栅极后再放大一次，最后成像于选通摄像机。

本发明之自触发选通激光成像方法其特征在于，如图1所示，红外脉冲激光照射目标及背景后反射，产生的光学探测图像入射一种自触发选通激光成像装置，透过玻璃窗口1聚焦于光电阴极3，激发产生光电子，形成电子束图像，在外加正向电场作用下入射一级微通道板4增强图像；在常态下，脉冲电源在一级微通道板4的出射端面电极和二级微通道板6的入射端面电极之间加入50～100v反向电压，当自一级微通道板4出射的电子束图像在时间上处在两个激光脉冲之间，此时的电子束图像实际上对应的是背景噪光图像，即使得到一级微通道板4增强，依然较弱，将被所述反向电压阻止，或许此时的电子束图像较强，落到微孔阵列栅极5的触发信号旁路电极11上，产生电流并作为触发信号流向触发电路；由于已在一个具体的探测项目进行前，根据目标、背景方面的实际探测条件，为触发电路调整预设了一个电流阈值，由与背景噪光图像对应的电子束图像产生的电流小于该电流阈值，触发电路不输出选通信号，背景噪光图像被彻底阻止；当自一级微通道板4出射的电子束图像在时间上处在激光脉冲中，尽管此时的电子束图像仍处在反向电压下，在构成电子束图像的电子中一部分具有较大动能，到达触发信号旁路电极11并向触发电路输入触发电流，该触发电流大于预设的电流阈值，于是触发电路输出与激光脉冲时长相同的选通信号；脉冲电源收到选通信号后，瞬时将输出的反向电压转换为200～250v的正向电压，使得此时的电子束图像正常通过微孔阵列栅极5，由二级微通道板6再次放大，在正向高压作用下，透射到荧光屏7上，并被还原为光学图像，由光纤光锥8耦合给选通摄像机9。

一种有助于实现本发明之自触发选通激光成像方法的自触发选通激光成像装置如下所述。

如图1所示，玻璃窗口1封堵于绝缘壳体2一端，自该端在绝缘壳体2内部依次镶嵌光电阴极3、一级微通道板4、微孔阵列栅极5、二级微通道板6，荧光屏7封堵于绝缘壳体2另一端，荧光屏7出光一侧依次接光纤光锥8、选通摄像机9；微孔阵列栅极5其结构特点为：如图2所示，在圆形薄板状玻璃基体中沿轴向密布微米级通孔10，所有通孔10平行且与所述玻璃基体轴线成7～15°角，在所述玻璃基体顶面镀有金属膜作为触发信号旁路电极11；微孔阵列栅极5的底面与二级微通道板6的入射端面接触；触发信号旁路电极11接触发电路的触发信号输入端，触发电路的选通信号输出端分别与脉冲电源、控制电路各自的选通信号输入端连接，脉冲电源的两个电极端分别接一级微通道板4的出射端面电极和二级微通道板6的入射端面电极，在该两个电极之间加入50～100v反向电压或者200～250v正向电压；控制电路的驱动信号输出端接选通摄像机9的电子快门。

本发明其技术效果在于，本发明利用激光探测图像信号能量的一部分，将其作为触发信号，同时，在发明中特别提出一种电控选通器件，即微孔阵列栅极5，收到达到阈值电流的触发信号，触发电路则向脉冲电源发送选通信号，脉冲电源则以改变电压方向的方式控制选通器件的通与关，这就是所谓的“自触发”。反向电压控制在50～100v范围内，使得不超过40％的电子束图像能量被旁路作为触发信号，何况所述电子束图像此前还经过了一次增强，更何况电子束图像的保留部分还有二次增益过程。这一选通方式还带来一个附带效果，那就是选通动态效果得到改善，这是因为选通过程是在一个十分集中的环节中完成。

附图说明

图1是本发明之自触发选通激光成像方法选通成像过程示意图，该图也是一种有助于本发明实现的自触发选通激光成像装置结构示意图，该图同时作为摘要附图。图2是一种有助于本发明实现的自触发选通激光成像装置中的微孔阵列栅极结构局部放大剖视示意图。

具体实施方式

本发明之自触发选通激光成像方法的一个非必要特征是选通摄像机9的电子快门的常态为关闭，触发电路输出的选通信号一部分传送给控制电路，经过延时处理作为驱动信号输出给选通摄像机9，驱动其电子快门开启，由选通摄像机9摄取所述光学图像。可见，本发明利用选通摄像机9中的电子快门实现二次选通，进一步提高激光探测图像信号的信噪比。

另外，本发明设定了以下四个工作电压，光电阴极3与一级微通道板4之间的电压v1为200v；一级微通道板4、二级微通道板6各自的两端电压v2、v3均为800～1000v；二级微通道板6与荧光屏7导电膜之间的电压v4为2000～4000v。

技术特征：

技术总结
自触发选通激光成像方法属于激光主动成像探测技术领域。本发明中的自触发选通表现为，在常态下，脉冲电源在一级微通道板的出射端面电极和二级微通道板的入射端面电极之间加入50～100V反向电压，当自一级微通道板出射的电子束图像在时间上处在两个激光脉冲之间，此时的电子束图像实际上对应的是背景噪光图像，将被所述反向电压阻止；当自一级微通道板出射的电子束图像在时间上处在激光脉冲中，电子束图像一部分具有较大动能的电子到达触发信号旁路电极并向触发电路输入触发电流，该触发电流大于预设的电流阈值，于是触发电路输出与激光脉冲时长相同的选通信号；脉冲电源收到选通信号后，瞬时将输出的反向电压转换为200～250V的正向电压，使得此时的电子束图像正常通过微孔阵列栅极。

技术研发人员：母一宁
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：2019.04.25
技术公布日：2019.07.05