[发明专利]基于紫外电子轰击有源像素传感器的紫外成像仪

说明书

本发明涉及一种基于紫外电子轰击有源像素传感器的紫外成像仪，解决了现有紫外成像仪灵敏度低、噪声大、成本高、结构复杂、体积重量较大等问题。该紫外成像仪包括光机系统、紫外电子轰击有源像素传感器、高压选通脉冲模块、读出电子学系统、图像处理与控制系统；光机系统包括成像镜头和滤波片；高压选通脉冲模块分别与紫外电子轰击有源像素传感器、图像处理与控制系统连接；读出电子学系统分别与紫外电子轰击有源像素传感器、图像处理与控制系统连接；紫外电子轰击有源像素传感器包括阴极窗口、紫外光电阴极、管壳和背照式CMOS芯片；紫外光电阴极设置在阴极窗口的内表面；背照式CMOS芯片设置在管壳内部。

技术领域

本发明涉及紫外微光探测领域，具体涉及一种基于紫外电子轰击有源像素传感器的紫外成像仪，可应用于空间探测、电晕检测、紫外告警等领域。

背景技术

波长小于285nm的太阳光在穿透大气层到达海平面的过程中几乎被臭氧层完全吸收，该波段被称为日盲紫外波段。由于此波段背景辐射微弱，位于此波段的紫外辐射目标信号能够被有效的分辨出来。因此，工作于日盲紫外波段的紫外成像仪及紫外微光探测技术在紫外告警、紫外制导、紫外光通信、火灾告警、电晕放电探测与定位、大气及臭氧监测、刑事侦查、生物学及医学等领域得到了广泛的应用。

紫外成像仪和紫外微光探测技术的核心在于提高探测器的灵敏度，以实现对远距离极微弱紫外信号的探测。现有的紫外成像仪存在以下问题：

1.紫外成像仪为定位紫外目标的空间位置信息，需要同时获得紫外光图像和可见光图像，现有的紫外成像仪需分别搭建紫外光和可见光两套成像系统，采用紫外探测器和可见光探测器分别探测紫外图像和可见光图像，并采用图像处理手段获得紫外/可见光融合图像。因现有的紫外成像仪需设置两套成像系统，所以难以实现小型化、轻量化和便携化；

2.现有紫外成像仪所用的紫外探测器为紫外增强CCD，其采用紫外像增强器+光锥+CCD成像耦合的结构，此种结构存在体积大、寿命短、结构复杂、成本高等缺陷；

3.现有紫外成像仪受紫外像增强器中增益部件微通道板(MCP)增益噪声大及动态范围小等性能的限制，导致其灵敏度较低；

4.现有紫外成像仪由于像增强器无法实现直接数字读出，需与光锥和CCD耦合，图像在各组件间多次耦合产生像质损失。

综上所述，现有的紫外成像仪灵敏度低、噪声大、成本高、结构复杂、体积和重量较大，难以实现小型化、轻量化和便携化，以应用于野外环境和无人载具等搭载平台。

发明内容

为解决现有紫外成像仪需要分别搭建紫外光和可见光两套成像系统，导致紫外成像仪难以实现小型化、轻量化和便携化的问题以及现有紫外成像仪存在灵敏度低、噪声大、成本高、结构复杂的问题，本发明提供了一种基于紫外电子轰击有源像素传感器的紫外成像仪，该紫外成像仪采用单一光路和单个探测器件即可获得紫外增强和可见光融合图像，具有高灵敏、低噪声、大动态范围、体积小、重量轻、功耗低、寿命长等优点。

本发明的技术方案是：