[发明专利]用于检测电磁辐射的系统

说明书

一种用于电磁辐射检测的系统(3)装备有电磁辐射传感器。该传感器由对电磁辐射敏感的多个检测器组成，并且可以获得由像素组成的图像，每个像素由从所述传感器的至少一个检测器发出的至少一个值表示。通常必须冷却这些传感器。由于传感器的每个检测器的各个响应的分散的影响，必须校准所述传感器的每个检测器的增益和补偿值。检测器的校准需要从所述检测器获取至少两个值，以便估计要应用于来自从所述检测器的值的增益和补偿值。本发明包括在所述系统中插入具有预定义透射系数的带通电磁辐射过滤器(402)，以便改变到达所述传感器的电磁辐射，从而为每个检测器获得实现校准所需的两个值。

本发明涉及一种用于检测电磁辐射(例如红外辐射)的系统。

电磁辐射检测系统通常用于装备导弹或火箭型的自导弹射体的导弹头、无人机或热成像相机、双筒镜和夜视用眼镜、望远镜以及更一般的任何基于电磁辐射检测的观测装置。

通常，电磁辐射检测系统装备有FPA(焦平面阵列)矩阵型的电磁辐射传感器。电磁辐射传感器(在下文中简称为传感器)由对电磁辐射敏感的多个检测器(例如热检测器或光电检测器)组成。每个光电检测器例如通过光电效应将从电磁辐射发射的光子转换成电子-空穴对，然后将电子收集在势阱中。下面谈势阱的填充。收集的电子的数量与接收的光子的数量成正比。这些传感器允许获得由像素组成的图像，每个像素由从所述传感器的至少一个检测器发出的至少一个值表示，每个值取决于用电子填充势阱的填充水平。为了防止势阱被传感器的光敏材料(即基板)产生的电子-空穴对填充，必须冷却这些传感器。

此外，为了防止在电磁辐射检测系统的观测视野外发射的被称为杂散光子的光子也产生不必要的电子-空穴对，所述系统包括冷却隔膜。该隔膜限制到达传感器的杂散光子的数量。

(基板和隔膜的)每次冷却都由低温恒温器(“杜瓦瓶”)实施。

由于传感器的每个检测器的各个响应的分散的影响，必须校准所述传感器的每个检测器的增益和补偿值。因为增益校准等于曲线斜率的测量，所以需要获取对应于两个不同阱填充的至少两个信号(即，两个值)。至于补偿值，这是在阱填充点处获得的。这样的一系列获取通常称为两点校准，有时称为三点校准。因此，每个测量都是相关的，填充必须在固定的积分时间内变化。因此，它们必须对应于不同的场景。此外，为了校正光度效应，理想地，在每次测量中考虑完整的光学系统。

图1A示出了传感器的检测器的第一检测器和第二检测器根据场景温度的响应曲线。

曲线1表示第一检测器的响应曲线。曲线2表示第二检测器的响应曲线。第一检测器和第二检测器的响应曲线在斜率和原点方面都完全不同。校准的一个目的是确保每个检测器的响应曲线对应于图1中由曲线3所示的理想响应曲线。

图1B示出了第一校准步骤，在该步骤期间，校正每个检测器的响应曲线的斜率。然后，为第一检测器和第二检测器确定函数，该函数允许根据场景温度值确定应用于响应曲线的增益。如图1B中所示，将该函数应用于曲线1和2，这允许校直这些曲线，以便获得具有与曲线3相同斜率的曲线。

图1C示出了第二校准步骤，在该步骤期间校正每个检测器的响应曲线的补偿值。

确定每条曲线的补偿值，以便为每个检测器获得与理想曲线一致的响应曲线。

通常，在工厂中计算增益一次，而在产品中(也就是说，在电磁辐射检测系统的使用地点)计算补偿值。然而，许多FPA矩阵(例如由MCT(碲化汞镉)组成的矩阵)在增益方面表现出不稳定性。因此，对于传感器的检测器，所应用的增益校正是错误的，并且对补偿值的校正不能弥补该错误。于是，有关的检测器被错误地校正。在传感器产生的图像中，这些错误的校正可能导致出现称为非典型像素的那些像素，这些像素与图像的其它像素不一致。这些增益不稳定性更是一个问题，因为受影响的像素在电磁辐射检测系统的一次使用到另一次使用(即从一次启动到另一次启动)之间变化。另外，因为电磁辐射检测系统具有相对长的使用寿命(例如15至20年)，所以增益的这些不稳定性也可能与该使用寿命期间传感器的老化有关。