[发明专利]一种调整红外热像成像仪灵敏度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外热像成像技术，具体是应用在将不可见光图像转换为可见光图像的红外热像成像仪中，通过设置刀口有效边界的位置和光源亮度，来调整红外热像成像仪灵敏度，并能获得红外热像成像仪的最佳性能。 

背景技术

将不可见光图像转换为可见光图像的方法及装置在军事和民用中都有着广泛的应用。近年来国内外许多研究者对基于微悬臂梁阵列结构的热型红外辐射探测器展开了大量的研究。这种基于微悬臂梁阵列结构的热型红外辐射探测器具有许多其它类型的红外辐射探测装置所不具备的优点，有望开发出更高性能的热型红外辐射探测装置。本申请人在公开号为1474169的发明专利中，提出了一种红外热像成像仪，用于将不可见图像转化为可见图像，该技术方案的实施方式之一如图1所示，是由光源1、光源滤波孔2、微梁单元6、成像透镜9、光学接受器10以及组装支架组成，微梁单元6设置在真空盒5内，且在其前方设有红外透镜8，光源滤波孔2位于光源/滤波透镜4关于半透半反镜3的镜像后焦面上，刀口滤波器7所在的平面位于滤波透镜4的后焦平面上，也即位于微梁单元的汇聚谱平面14上，成像透镜9位于刀口滤波器7之后，光学接受器10位于微梁单元的像平面15上。如图2-1，图2-2所示，刀口滤波器7在汇聚谱平面14上按照如下方式设置： 

在制作微梁单元阵列过程中不可避免的产生残余应力，因此微梁单元初始就具有一定的偏转角，因此微梁单元6和其支撑框架21不在同一平面上，故微梁单元6光学衍射谱18的旁边会有一由支撑框架21反射而形成的杂散光斑20，刀口有效边界701与杂散光斑中心201、光学衍射谱中心(1811)的连线垂直。 

上述红外热像成像仪的工作原理如下： 

光源1经光源滤波孔2的滤波成为点光源，并在半透半反镜3上得到反射。当光源滤波孔2正好位于光源/滤波透镜4关于半透半反镜3的镜像后焦面上时，由半透半反镜3反射的光线被光源/滤波透镜4准直为平行光束并照射到微梁单元6上。从微梁单元6返回的衍射光线11被光源/滤波透镜4汇聚，汇聚光线透过半透半反镜3后汇聚在汇聚谱平面14上。形成微梁单元6的光学衍射谱18。刀口滤波器7放置汇聚谱平面14上。衍射谱18只有落在刀口滤波器7通光区域的部分才能经成像透镜9到达光学接受器10，并在光学接受器10上形成可见光图像19，落在刀口滤波器7不通光区域的部分被阻挡，不能到达光学接受器10。 

当被测物体12靠近红外成像仪时，被测物体12的红外辐射光13被红外透镜8收集，在微梁单元6上形成红外光图像。微梁单元6吸收红外光能后，产生一个角度偏转。相应地，从微梁单元反射部分返回的衍射光11整体也产生一个偏转，表现在汇聚谱平面14上就是一个衍射谱18的平移。衍射谱18的平移使它原来落在刀口滤波器7通光区域的一部分光线移入了光学滤波单元8的不通光区域(或者相反)，而被刀口滤波器7的不通光部分阻挡(或者能够通过刀口滤波器7)。因此能够通过刀口滤波器7的光线将减少(或增多)，到达光学接受器10的光能减少(或增多)。反映在光学接受器10上就是可见光图像19亮度的减弱(或增强)。换句话说，接收到的可见光亮度的变化就反映了被测物体的红外辐射。当然，如果待检测的红外热像温度高于环境温度，接收到的可见光亮度是变小的。该发明内容的技术效果体现在： 

1、直线边界的光学滤波技术，在保证光学测量装置的探测灵敏度的同时，使光学测量装置具有很高的空间分辨率和数据可靠性。 

2、确认了照明亮度(光学接受器的量化级数)与探测灵敏度的关系，探测灵敏度的提高可以通过简单的调节照明亮度加以实现。 

3、光学测量装置采用非干涉测量方式，光学抗振性能高，适合工程应用。 

本申请人在公开号为1474169的发明专利说明书中，首先在微梁单元的光学衍射谱完全不被刀口滤波器所阻挡的条件下，使光学接受器10所接受到的亮度刚好达到其满量程，然后使刀口有效边界位于光学衍射谱中心处(图3-1)，这样光学测量装置才能获得最大的探测灵敏度。然而，在这之后的实验中发现，当光学滤波单元7有效边界701的位置处于明显偏离中心1811的某个位置时(如图3-2)，再调整光源发光亮度，光学测量装置的探测灵敏度反而可以有明显提高。显然，为了使红外热像成像仪光学测量装置获得更高的探测灵敏度，如何正确调整光源发光亮度和设置红外热像成像仪刀口有效边界701的位置成为一个新的需要解决的问题。 

发明内容