[发明专利]一种异型像元结构探测器

说明书

技术领域

本发明属于红外焦平面器件制造及应用技术领域，涉及一种异型像元结构探测器。

背景技术

红外搜索系统以目标的自身辐射为探测对象，能够在广域搜索范围内探测到远距离的目标辐射信息。因其受光照情况、气象条件影响较小，在森林防火、海岸监控等诸多领域应用广泛；更因其被动隐蔽的探测方式，在关系国家核心利益的天基、空基预警领域亦发挥着重要的战略作用。红外搜索系统的核心技术指标为作用距离，即能够探测到目标的最远距离。作用距离越大越有利于尽早的发现灾害情况与潜在的危险目标。如何增强作用距离是发展红外周视搜索系统的关键技术。对于点目标探测，红外探测器的像元尺寸与目标的衍射斑相互匹配才能达到最佳的探测距离；而对于周视搜索型红外扫描探测系统，在像元尺寸与衍射斑尺寸匹配的前提下，还需考虑扫描像移对探测距离的影响。如何在现有的工艺水平上，能够将周视扫描运动与探测器像元结构结合起来达到提高探测距离的目的，一直得到从事红外焦平面阵列研究、制造及应用认识的关注。

发明内容

本发明的目标在于克服现有技术中存在的技术问题，提供一种可以提高周视红外点目标探测信噪比的，异型像元结构探测器。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种异型像元结构探测器，靶面上的像元沿着扫描方向上的长度，为现有探测器的靶面上的正方形像元的k倍；k为大于1的自然数。

优选的，k的数值为2或3或4或5或6。

本发明具有以下有益效果：

本发明的异型像元结构探测器，将沿扫描方向的多个正方形像元合并成一个新的像元，形成异型结构像元的红外探测器，将像元尺寸合并方向视为周视扫描系统的扫描方向，单帧积分时间为点目标在异型探测器把面上移动一个像元尺寸所占时间，记录每帧成像时扫描系统角度信息后进行多帧图片叠加，获得增强的点目标探测图像。本发明的异型像元结构探测器可提高点目标信噪比，结合周视扫描方式对多帧图像处理，可以提高红外周视扫描系统的作用距离。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为点目标在传统正方向结构红外探测器靶面成像示意图；

图2为一次完整周视扫描红外扫描系统捕获的点目标图像序列示意图；

图3为点目标在异型结构探测器靶面成像示意图；

图4为传统像元结构探测器的靶面结构示意图；

图5为异型像元结构探测器的靶面结构示意图。

具体实施方式

本发明的发明思想为：

图1为传统的靶面分辨率为N×M的红外焦平面阵列，像元形状为正方形，像元尺寸设为L×L，帧频为f_s。

将沿扫描方向的多个正方形像元合并形成一个新的像元，本发明所指的提高探测距离的红外探测器结构为合并后的异型结构像元。

对于扫描周视成像系统，点目标在单帧探测器靶面上所处的位置关系如图1所示，在光子散粒噪声受限时单帧图像信噪比为：

SNR=nsnb---(1)]]>

其中：

n_s为单个像元收集的光电子数；

n_b为单个像元收集的背景光电子数。

由于周视红外扫描系统的扫描运动，在一次完整的扫描过程中，点目标在探测器中所成的图像序列如图2所示。

设扫过探测器靶面所成的帧数为N_f。则将这N_f幅图像按照点目标所处的位置进行匹配累加，则N_f帧累加后信号光电子数提高N_f倍，由于光子散粒噪声的随机性，噪声光电子数提高倍。则此时采集的点目标最大信噪比为：