具有图像快速控制功能的夜视光电设备的制作方法

[0001]
本实用新型涉及夜视核心器件的闭环控制方式，尤其是一种制冷型红外探测器及门控型微光像增强器图像闭环控制的方式，实现控制项为两项，反馈项为一项的光电传感器控制系统对传感器的稳定闭环控制。


背景技术：

[0002]
近年来，随着国防军事、民用安防、工业监控领域的发展，夜视光电设备的功能及应用的光谱波段越来越多。夜视光电设备分为红外热像仪和微光夜视仪两大领域。红外热像仪主要是将目标的红外辐射转换为电信号，对电信号进行处理成像；微光夜视仪是将低照度下目标反射的微量光子转换为微量电子，将这些电子倍增加速后撞击荧光材料成像。从两者工作原理上分析，红外热像仪核心器件是制冷型红外探测器，微光夜视仪核心器件是门控型微光像增强器。对于制冷型红外探测器其控制信号为像元积分时间（int）和偏置电压（gpol），输出为像元串行视频型号，热像仪整机通过后端视频处理板处理后经调试检测确定正确的积分时间和偏置电压；对于门控型微光像增强器其控制信号为阴极开启门宽（cathode-gating-on）和微通道板电压（v-mcp），通过阳极屏输出为直接的光图像，其阳极屏电流作为输出的反馈控制参考量，夜视仪整机通过像增强器驱动电源反馈控制。
[0003]
目前制冷型红外探测器在热像仪的应用中，存在如何在不同红外辐射能量输入的情况下达到输出图像最佳的积分时间参数与偏置电压参数匹配的问题。同样的，门控型微光像增强器在夜视仪的应用中，存在如何在不同光照度对阴极面输入的情况下达到输出图像最佳的阴极开启门宽参数与微通道板电压参数匹配的问题。制冷型红外探测器与门控型微光像增强器对比列于下表中：
[0004][0005]
目前红外系统和微光系统中，以上两种器件应用于系统整机的条件下，都存在系统整机开机时，整机控制系统无法知道目标的能量强度的问题。对于热像仪的目标温度，夜视仪的光照度，都存在一个器件启动后输入输出反馈的过程。如果目标能量过大反馈控制
不及时将会导致器件失效损坏；如果将启动时控制量人为设定为输入量大的情况，那么在目标能量强度低的情况下，成像稳定时间会大大延长。在系统整机启动稳定后，热像仪和夜视仪又分别存在不同的控制反馈问题。一般热像仪在设计时内置了测温传感器，但是该传感器测量的是当前整机温度，并不是目标的实时温度。在热像仪整机虽然经过不同温度区间的控制参数的标定，但在热像仪整机的温度与目标温度不在一个温区的使用情况下会发生控制量失调的情况。典型情况如太阳直射下的光电转塔中的热像仪整机温度可能到达50摄氏度以上，但观察的目标非太阳直射下环境只有30摄氏度。一般夜视仪在夜间使用时，如果是车载夜视设备，难免公路上相向车辆车灯的突然照射造成微光像增强器的大动态光输入，从而导致控制失调。
[0006]
在新型的，将反馈控制系统集成在探测器部分的制冷型数字化红外焦平面探测器，以及将反馈控制系统由ccd数字控制的像增强器后端耦合ccd形成的iccd器件中也同样会存在以上的问题。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型所要解决的就是现有的夜视光电设备整机控制系统无法知道目标能量强度的问题，提出在夜视光电设备整机系统控制环节上增加一个输入量的方法。
[0008]
具有图像快速控制功能的夜视光电设备，包括该设备的光学系统、图像控制单元，其特征在于与其光学系统同光轴设置一传感器，传感器探测到的测量数据作为调用设备配置参数的依据或参考反馈至图像处理单元，以实现设备图像快速控制。
[0009]
所述的传感器探测到的测量数据，设备系统整机初始化时，则作为图像控制处理单元图像控制参数调用的依据。
[0010]
所述的传感器探测到的测量数据，设备系统整机工作中，目标场景与整机所处环境场景不一致，或目标场景突变时则作为图像控制处理单元图像控制参数调用的参考，将整机内测温传感器和外设传感器测量数据对比后再调用相应的参数，具体是，两组测温信号不同，则采用外设传感器测量数据，两者信号相同，则次用整机测温数据。
[0011]
所述的传感器，夜视光电设备为制冷型红外探测器时，其传感器为红外测温传感器，夜视光电设备为门控型像增强器时，其传感器为光照度传感器。
[0012]
以上增加传感器的目的实际上是在夜视光电设备整机控制环节增加一个额外输入量，即不使用设备的输入，增加的传感器预先探测出目标对夜视光电设备整机输入的能量。而且与以往的控制方法相比较，增加的传感器比设备的核心器件在时间上优先启动，为核心器件的工作事先探测出工作条件，提高了图像控制精度及效率，从控制原理上避免了控制失调。
附图说明
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图1为本实用新型设备的结构示意图。
[0014]
图2为实施例1初始化控制流程图。
[0015]
图3为实施例1工作控制流程图。
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图4为实施例2初始化控制流程图。
[0017]
图5为实施例2工作控制流程图。
具体实施方式
[0018]
实施例1：具有图像快速控制功能的制冷型红外探测器，在热像仪以往的控制方式基础上，增加一个光路与与热像仪光学系统同光轴的红外测温传感器，用于检测目标场景温度并将目标红外辐射测量值反馈至热像仪图像处理单元。对以下热像仪特殊情况具有控制速度快、保护制冷型红外探测器核心组部件焦平面阵列的功能。
[0019]
所述的探测器系统包括目标及目标能量1、红外光学系统2、红外焦平面3、红外串行电信号输出量4、热像仪图像处理单元5、红外测温传感器6、红外探测器控制量（偏置电压和积分时间）7、目标能量反馈值8、图像输出9。
[0020]
系统开始工作，制冷型热像仪整机系统开机初始化时，在制冷型热像仪开机初始化阶段，增加的红外测温传感器对目标场景进行探测，得出目标场景的温度区间并反馈至热像仪图像处理单元（图像处理电路），热像仪图像处理单元通过标定预设的控制参数偏置电压（gpol）和像元积分时间（int）对制冷完成后即将成像的制冷型红外探测器进行控制，达到热像仪系统整机初始化开机时快速成像，如图2所示。解决了开机成像后探测器先接收目标辐射再进行控制的反应较慢的缺陷；解决了开机成像所对目标场景红外辐射与初始设定不适配的缺陷，特别是目标场景红外辐射较强导致焦平面阵列损坏的缺陷。
[0021]
制冷型热像仪整机工作的环境温度与目标场景温度不在同一个温区的情况下，如热像仪整机处于被太阳暴晒的光电转塔内温度高于50摄氏度，观察的目标场景温度为不被太阳直射的温度为20度的目标场景，此时通过增加的红外测温传感器对目标场景进行探测后得出目标场景的温度区间并反馈至热像仪图像处理单元（图像处理电路），热像仪图像处理单元通过标定预设的控制参数偏置电压（gpol）和像元积分时间（int）对成像的制冷型红外探测器进行控制，如图3所示。解决了以往热像仪测温传感器内置于整机壳体内无法探测目标温度得出正确控制参数匹配的缺陷。
[0022]
实施例2：具有图像快速控制功能的门控型像增强器，在夜视仪以往的控制方式基础上，增加一个光路与与夜视仪光学系统同光轴的光照度传感器，用于检测目标场景光照度并将目标光照度测量值反馈至夜视仪图像处理单元。对以下夜视仪特殊情况具有控制速度快、保护门控型像增强器核心组部件光电阴极的功能。
[0023]
所述的探测器系统包括目标及目标光照度1、微光光学系统2、光电阴极3、阳极屏屏电流输出量4、夜视仪图像处理单元5、光照度传感器6、像增强器控制量（阴极门宽和微通道板电压）7、光照度测量反馈值8、图像输出9。
[0024]
系统开始工作，门控型夜视仪整机系统开机初始化时，在门控型夜视仪开机初始化光电阴极未上电阶段，增加的光照度传感器对目标场景进行探测，得出目标场景的光照度区间并反馈至夜视仪图像处理单元（门控型高压电源），夜视仪图像处理单元通过标定预设的控制参数阴极开启门宽（cathode-gating-on）和微通道板电压（v-mcp）对后即将成像的门控型像增强器进行控制，达到夜视仪系统整机初始化开机时快速成像，如图4所示。解决了开机成像后像增强器先接收目标光照度再进行控制的反应较慢的缺陷；解决了开机成像所对目标场景光照度与初始设定不适配的缺陷，特别是目标场景光照度较强导致光电阴极损坏的缺陷。
[0025]
门控型夜视仪整机在低照度条件下使用时，若突然遭遇强光照射或目标场景突变的情况，增加的光照度传感器对目标进行探测后直接反馈照度变化至夜视仪图像处理单
元，图像处理单元直接控制标定预设的控制参数阴极开启门宽（cathode-gating-on）和微通道板电压（v-mcp）对像增强器进行控制，比如立即减小阴极开启门宽对像增强器进行强光保护，立即降低微通道板电压减小光晕效应，如图5所示。解决了以往夜视仪通过阳极屏电流或是iccd型夜视仪通过阳极输出图像至ccd再进行反馈速度较慢的缺陷，提高了门控型像增强器的使用寿命及大动态成像效果。