[发明专利]单片式可见光/红外光双光谱焦平面探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种探测器，尤其涉及一种单片式可见光/红外光双光谱焦平面探测器。

背景技术

目前可见光/红外摄像系统大都采用可见光和红外两种探测器的分离式系统，即以可见光电荷耦合器件(CCD)为基础的可见光探测部分和以红外焦平面为基础的红外光探测部分。

上述的分离式摄像系统工作过程如下：当系统对目标进行探测时，可见光探测系统和红外探测系统同时对目标进行成像，在相应的探测系统中可以观测到相应可见光或红外的像；而后端的信号处理系统则可以对前端探测到的可见光和红外信号进行融合处理，得到双波段信号融合的图像，以提高探测器的探测能力。

由于整个探测器是通过两个不同的光路系统对目标进行探测，对同一目标，其探测位置不可能做到完全一致，因此所成的可见光像和红外像就会存在一定的位置偏差。由于这种位置偏差的影响，两幅图像不可能完全重合，这就会影响到信号融合后的图像的清晰度。

基于上述现有技术中的不足，本发明提出了一种可以解决上述问题的新的单片式可见光/红外光双光谱焦平面探测器。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种只需一个光路系统就可成像的单片式可见光/红外光双光谱焦平面探测器。

本发明的技术方案为：它包括：可见光像元、可见光像元收集二极管、红外感光像元、红外感光像元收集二极管、四相CCD转移栅上的电极V1、V2、V3、V4，各个电极按上述顺序从上至下排列并构成CCD信道；可见光像元和红外感光像元并列在四相CCD转移栅的一侧，且可见光像元和红外感光像元的位置可互换；可见光像元和红外感光像元分别通过可见光像元收集二极管和红外感光像元收集二极管把可见光信号和红外信号输入四相CCD转移栅上的相应电极；各个器件间用沟阻隔离，防止信号间的相互干扰。

可见光像元收集二极管把可见光信号输出到电极V1，红外感光像元收集二极管把红外信号输出到电极V3；或者红外感光像元收集二极管把红外信号输出到电极V1，可见光像元收集二极管把可见光信号输出到电极V3。

所述的CCD信道宽度为7μm。

所述的红外感光像元的尺寸大于可见光像元。

所述的可见光像元的尺寸为30(H)×20(V)μm²；所述的红外感光像元的尺寸为30(H)×40(V)μm²。

所述的红外感光像元外沿有一N型保护环。

所述的红外感光像元为PtSi二极管，可见光像元为光敏二极管。

所述的PtSi二极管的PtSi薄膜厚度小于5nm。

本发明的有益技术效果是：可大大减小探测系统的体积、重量及成本，与现有的硅工艺兼容，易于制作大规模焦平面阵列，在同一光路中实现实时图象融合与分离，提高探测器在双波段的探测能力。

附图说明

附图1，常规的可见光/红外双光谱探测器系统结构图；

附图2，本发明的单片式可见光/红外光双光谱焦平面探测器结构示意图；

附图3，本发明的像元结构示意图；

附图4，本发明的可见光像元剖面结构示意图；

附图5，本发明的红外感光像元剖面结构示意图；

附图中：可见光像元1、可见光像元收集二极管2、红外感光像元3、红外感光像元收集二极管4、四相CCD转移栅5、沟阻6、N型保护环7、P型势垒8、P型硅衬底9、二氧化硅层10、V-CCD信道11。

具体实施方式

参见附图1，常规的可见光/红外双光谱探测器系统结构图，可见光探测系统和红外探测系统同时对目标进行成像，在相应的探测系统中可以观测到相应可见光或红外的像；而后端的信号处理系统则可以对前端探测到的可见光和红外信号进行融合处理，得到双波段信号融合的图像；这种成像方式的缺点在于两幅图像不可能完全重合，这就会影响到信号融合后的图像的清晰度。

参见附图3，本发明的像元结构示意图，由于本发明的单片式可见光/红外光双光谱焦平面探测器，针对两个不同的波段分别设计有可见光像元1和红外感光像元3，因此利用该结构不仅可以在单芯片上实现双光谱的探测，而且有利于对双波段的信号实现实时的融合和分离处理，提高探测器对目标的识别能力；同时其制作工艺与现有的可见光/红外双光谱探测器制作工艺完全兼容，便于制作生产。