[发明专利]非制冷焦平面热像仪盘式斩波器逐列推扫调制方法

说明书

技术领域

本发明属于盘式斩波器调制技术领域，具体涉及一种用于非制冷焦平面热像仪的盘式斩波器逐列推扫调制方法。

技术背景

调制式非制冷焦平面热像仪因其使用的探测器光敏材料的工作机理特性，要求其工作时在成像镜头和探测器光敏面之间使用光学斩波器对入射光进行调制。相比其他形式的斩波器，盘式斩波器因其体积小、重量轻、转动惯量小，工艺技术成熟、转速控制技术成熟稳定易实现而在量产热像仪中得到广泛应用。而经其调制后采样得到的探测器图像的平均信号大小，与读出电路的读出顺序、斩波器的调制模式、叶形、光敏面的摆放位置以及场同步时刻的选取，有相当大的关系。因此，斩波器的设计，成为调制式非制冷焦平面热像仪的关键技术之一。

现有的非制冷焦平面热像仪盘式斩波器旋转调制时，均采用扇叶边缘接近平行于探测器光敏面长边、沿探测器光敏面短边方向逐行推扫调制模式。例如图1、图3、图5 所示的直边扇形斩波器、阿基米德螺旋线斩波器及渐开线斩波器。究其原因：1)以前热电管式热释电热像仪为适应电视按行显示制式而采用按行逐行推扫调制模式，而新的焦平面式热释电热像仪继续采用按行逐行推扫调制模式；2)几何直观上，当光敏面宽、高给定，调制盘半径一定时，光敏面横放时直边扇叶的直边与光敏面上下两边的交角（附图1中α）比光敏面竖放时直边扇叶的直边与光敏面上下两边的交角（附图2中α）更小；或者光敏面横放时比光敏面竖放时曲线形的扇叶边缘的曲率更小，因没有简单有效的调制性能评价方法而估计逐行推扫调制模式的调制性能更好；3)因为非制冷焦平面探测器读出电路的图像读出顺序是按行逐行采样读出的，因此斩波器只能采用按行逐行推扫调制模式。

但是，采用按行逐行推扫调制模式盘式斩波器的非制冷焦平面热像仪，存在因较大的调制相差造成的热像仪平均信号响应损失大、图像均匀性差的问题。

发明内容

针对非制冷焦平面热像仪盘式斩波器逐行推扫调制因较大的调制相差造成的热像仪平均信号响应损失大、图像均匀性差的问题，本发明提供一种用于非制冷焦平面热像仪盘式斩波器逐列推扫调制方法，以降低热像仪平均信号响应损失率，改善图像均匀性。

本发明所述的非制冷焦平面热像仪的盘式斩波器逐列推扫调制方法，其技术方案为：非制冷焦平面热像仪内的探测器光敏面固定不动，斩波器的调制盘在匀速旋转调制过程中，对于调制盘的曝光扇叶或调制盘的遮挡扇叶的任意一条扇叶边缘，在其扫过探测器光敏面中心的时刻，该条扇叶边缘与探测器光敏面的两个长对边同时相交。换言之，该条扇叶边缘接近平行于探测器光敏面的短边、沿探测器光敏面长边方向逐列推扫调制。

当调制盘的扇叶边缘的曲线类型给定后，盘式斩波器的设计优化策略为：探测器光敏面要尽量远离调制盘圆心而与调制盘的外圆内接。斩波器调制盘旋转到亮场同步时刻时，斩波器调制盘曝光扇叶的两条扇叶边缘尽量平行地扫过探测器光敏面的两条短边的中点。

本发明的有益效果为：采用逐列推扫调制模式盘式斩波器的非制冷焦平面热像仪的信号平均调制损失率、最大调制损失率减小近一半，当光敏面尺寸为16mm×12mm、调制盘半径在30mm～35mm时，两种信号调制损失率分别从约20%、30%降为10%、15%，热像仪的平均信号响应及信号响应均匀性可以大幅提高，并且不增加图像处理电路的电噪声和处理算法的难度以及调制盘设计和加工的难度，对调制盘式非制冷焦平面热像仪的性能提高及小型化意义重大。

附图说明

图1为现有的逐行推扫调制模式的6对扇叶直边扇形盘式斩波器的一种优化设计示意图；

图2为改进的逐列推扫调制模式的5对扇叶直边扇形盘式斩波器的一种优化设计示意图；

图3为现有的逐行推扫调制模式阿基米德螺旋线斩波器的一种优化设计示意图；

图4为改进的逐列推扫调制模式阿基米德螺旋线斩波器的一种优化设计示意图；

图5为现有的逐行推扫调制模式渐开线斩波器的一种优化设计示意图；

图6为改进的逐列推扫调制模式渐开线斩波器的一种优化设计示意图。

图中：1是调制盘的曝光扇叶，2是调制盘的遮挡扇叶，3是曝光扇叶或遮挡扇叶的扇叶边缘，4是探测器光敏面，O₁是调制盘圆心，O₂是探测器光敏面中心，A₁和A₂是探测器光敏面短边的中点，B₁和B₂是探测器光敏面与调制盘外圆的内接点，图1、图2中α是单个扇叶张角的一半。