[发明专利]基于液晶光阀的防致盲非制冷红外热成像仪

说明书

技术领域

本发明属于红外热成像领域，具体涉及一种基于液晶光阀的防致盲非制冷红外热成像仪。

背景技术

红外热成像技术是当今世界各国高技术领域发展的热点，不管是在军用还是在民用方面，红外热成像技术都发挥着其至关重要的作用。红外热成像技术的核心技术是探测器技术，按照工作温度可分为制冷型和非制冷型。非制冷红外热成像仪相比制冷型红外热成像仪而言，在研制和生产上具有成本低、体积小、功耗低、可靠性高、操作方便等优点，所以近年来发展很迅速。由于非制冷红外热成像仪的自身优势，使得其极具市场竞争力，特别适合性价比要求高的中低端军事领域和厂矿企业的应用。非制冷红外热成像仪的核心组件是非制冷红外焦平面阵列，是把微弱的红外辐射转化成可识别电信号的热探测器。非制冷红外热成像仪都采用凝视型焦平面阵列，主要分为两种，一种是铁电-热电型探测器，主要材料有锆钛酸铅，另一种是电阻型微测辐射热计，敏感元是热敏电阻，主要材料有氧化钒和非晶硅。后者比前者的灵敏度高很多，并保持上升势头。微测辐射热计的工作原理是温度的变化引起材料电阻的变化，目前使用最广泛的材料是氧化钒(VO_X)。在使用中我们发现VO_X探测器工作时有个很严重的缺陷，当探测器直视强光一段时间后，例如瞄准太阳一段时间后，移动探测器，我们将在显示屏上发现太阳的影像依然存在，继续移动探测器，会产生很明显的拖尾现象，并且这种现象会持续一段时间。我们把这种现象称为致盲现象。强光的直射破坏了焦平面阵列的像元，一段时间后，探测器又恢复正常。因此VO_X探测器应避免强光直射。但是有些情况下我们又无法避免强光直射，比如在太空中探测的非制冷红外热成像仪，随着卫星的运转，探测器总会在某一时刻直射太阳，而造成致盲，影响成像效果，造成数据判断出错。所以我们有必要采取措施来防止致盲现象的产生。

为了防止致盲现象的产生，主要有三类方法：

(1)纯软件的方法，比如编写程序去除致盲产生的影像以及拖尾，相当于一种去噪方法，但是此方法不可以避免致盲现象的产生，而是在后期图像处理上做了些优化，事实上探测器已经被损坏，所以这种方法治标不治本，并不可行。

(2)纯光学的方法，比如采用镀膜技术来滤去光照较强的部分，此方法可以将强光衰减为探测器能够接受的光，但是镀膜一经完成，对红外辐射的衰减程度也随之确定，红外辐射本来就是十分微弱的，这将影响最终的成像质量，并且这种衰减程度是无法自动调整的。

(3)电子学与光学相结合的方法，例如在非制冷红外探测器前加一个独特的装置，该装置能够随外界光强自动调整透射率，当外界光强过大时将透射率降到最低，几乎不透过光线；当外界光强正常时将透射率恢复，正常透射红外辐射。该方法可以有效地防止致盲现象的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于液晶光阀的防致盲非制冷红外热成像仪，解决移动探测时发生致盲现象的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于液晶光阀的防致盲非制冷红外热成像仪，包括光学镜头、液晶光阀、红外焦平面探测器、驱动电路、A/D转换电路、信号处理电路、图像输出电路、D/A转换电路、电源电路和压控震荡器；电源电路分别与驱动电路、A/D转换电路、信号处理电路、图像输出电路、D/A转换电路和压控震荡器连接，并向上述部件供电；信号处理电路分别与驱动电路、A/D转换电路、图像输出电路和D/A转换电路连接，D/A转换电路与压控震荡器连接，液晶光阀固定在红外焦平面探测器的靶面上，光学镜头设置在液晶光阀前端，驱动电路和A/D转换电路分别与红外焦平面探测器连接，位于光学镜头前方的目标景物发出的红外辐射经大气传输后到达光学镜头，光学镜头把红外辐射会聚到液晶光阀上，液晶光阀判断光照强度实现对红外辐射的关断，红外辐射通过液晶光阀会聚到红外探测器上，红外焦平面探测器对红外辐射产生响应，将其转化成能够被红外电子学组件识别的电信号；驱动电路为红外焦平面探测器提供数字信号和模拟电压的驱动信号；A/D转换电路将模拟视频信号进行数模转换，以送入信号处理电路进行信号处理；信号处理电路对数字图像进行处理并产生各电路所需的控制信号；图像输出电路将处理后的图像信号输出显示；D/A转换电路将数字的控制信号转换成模拟信号控制压控震荡器；压控振荡器，用于产生交变电压控制液晶光阀透光率。

上述液晶光阀的起偏器和检偏器的透光轴方向相同，且到达检偏器的偏振光与检偏器的透光轴成90°夹角；液晶光阀采用扭曲向列型，即TN型，液晶分子的扭曲角为90°，液晶分子为n型液晶分子。