[发明专利]用于检测电磁辐射的方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于对来自物体的电磁辐射进行成像的装置和方法。装置包括入射光学器件，入射光学器件用于允许电磁辐射进入装置，入射光学器件包括物体的图像将要在其上成像的图像平面。装置包括干涉仪，干涉仪具有测量臂，其中图像平面在测量臂中。装置在图像平面处包括转换层，用于将电磁辐射转换成转换层的折射率的时空变化，以便在干涉仪的测量臂中引起被处理以产生物体的代表图像的时空光学相位差。

技术领域

本发明总体上涉及用于检测电磁辐射的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于检测热辐射的方法和装置。

背景技术

电磁辐射的光谱可以由黑体辐射曲线(称为普朗克辐射定律)表示，并且由以下方程给出

其中u(T,ν)是在温度T下的单位体积和单位频率间隔的辐射能。出于实际目的，人们使用在温度T下的黑体表面的发射功率，由以下方程给出：

当对发射功率方程积分时，可以发现黑体的单位面积辐射的总功率为：

W＝σT⁴ (3)

其中σ是斯蒂芬(Stefan)常数。

电磁辐射检测器已经被开发用于检测电磁频谱的特定频带。这些检测器的重要一类是热红外检测器。热红外检测器可以分为冷却检测器和非冷却检测器。已知冷却检测器的价格昂贵，并且其空间分辨率次于可见光谱的图像传感器，诸如标准CCD、CMOS和InGaAs成像器传感器。非冷却检测器可以分为通过热电冷却器(TEC)或者通过不具有热电冷却器(无TEC)的那些检测器控制的检测器。许多非冷却检测器都是基于使用了微机械传感器(MEMS)技术的微辐射热测定器。最近，由Sierra-Olympic公司基于像素间距为12微米的1920x 1200的非冷却 VOx微辐射热测定器引入非冷却高清晰度(1080p)热成像摄像机(VAYU HD)。在宝马夜视系统中已经引入FLIR系统热成像摄像机，使得在夜间可以在约300m的范围内检测到人和动物，这比使用车头灯远得多。到2023年，全球红外成像市场预计将达到73亿美元。全球许多公司投入大量资金寻找用于高性能热检测器的低成本生产技术。

美国专利4,275,302描述了用于将热图像转换成二级图像(例如，可见图像)的方法和装置。US 4,275,302中的优选机构是基于液-液界面的物理变形。

美国专利5,072,120描述了一系列电磁成像器。它是基于热图像的光学读出，该热图像嵌入在流体(尤其是气体、优选地是六氟化硫(SF6) 气体)中。温度引起的折射率的空间变化是使用典型的干涉仪设置测量的。美国专利5,072,120中用于响应于红外信号而改变介质的折射率的优选机构是振动到平移能量交换。