[发明专利]用于红外探测器非均匀性校正的超构透镜阵列及方法

说明书

本发明公开一种用于红外探测器非均匀性校正的超构透镜阵列及方法。所述超构透镜阵列蚀刻在衬底的下表层，其中红外探测器阵列中的每个探测器与超构透镜阵列中的每个超构透镜尺寸相同。所述方法包括步骤：(1)对探测器阵列进行辐射测量；(2)扫描数模图像；(3)获取每个采样点对应的超构透镜焦距；(4)设计超构透镜；(5)生成超构透镜阵列。本发明能够减少红外成像系统的体积，具备轻型化、一体化的优点，能够在红外成像过程中，及时有效地进行非均匀性校正，提高红外成像质量，具有适用范围广、实时性强的特点。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更进一步涉及红外成像技术领域中的一种用于红外探测器非均匀性校正的超构透镜阵列及方法。本发明通过在焦平面的红外探测器阵列前增加一组超构透镜阵列，根据红外探测器的响应分布，将红外辐射信息高效地调制到红外探测器的光敏元上，能够在红外成像过程中，有效地对红外探测器上的光敏元进行非均匀性校正。

背景技术

红外成像是红外技术的核心，在军事装备、天文观测、医疗诊断以及日常生活中都有广泛的应用。然而，红外探测器的材料、制备工艺等往往会导致红外探测器阵列的各个像元产生非均匀的响应，在成像的图像中表现出明显的非均匀性，有时会严重影响红外成像的质量。传统的红外成像装置通常配备了非均匀性校正算法或者校正电路，往往会增加红外成像系统的复杂性。微纳超构光学元件的提出为突破这一限制提供了新思路和新途径。超构透镜是纳米尺度的谐振单元组成的亚波长间隔散射体。通过在微纳尺度调整它们的形状，大小，位置和方向，能够控制入射光的基本属性(相位、振幅、偏振)，从而可按需求设计其波前。超构透镜具有超薄、超紧凑、超分辨率的特点，是现代光学系统设计的前沿研究方向。理想情况下，红外探测器上每一个光敏元的响应都应该是完全相同的。然而实际情况中，由于受材料、制作工艺等影响，在均匀红外辐射入射的情况下，红外探测器各个光敏元具有不同的响应特性，表现出明显的差异，存在不可避免的非均匀性。红外焦平面器件的非均匀性严重影响红外成像系统的成像质量，限制系统的探测灵敏度。所以，实际应用中需要对红外探测器的输出图像进行非均匀性校正。

中国科学院西安光学精密机械研究所在其申请的专利文献“一种红外探测器非均匀性校正装置”(申请号201210549048.9，公开号CN 103048051 A)中公开了一种红外探测器非均匀性校正装置。该装置包括用以遮蔽光学镜头的校正叶片，还包括叶片配重座、叶片轴承座、用以驱动校正叶片往复摆动的步进电机及其控制电路、电限位和机械限位装置，步进电机通过电机座固定于外镜筒侧壁，叶片轴承座通过螺钉与电机座连接紧固，在外镜筒的前端面设置有对应于校正叶片运行的设定限位位置的两个霍尔传感器，对应于所述霍尔传感器在校正叶片上固定设置有磁钢，霍尔传感器的输出端接入所述控制电路。该装置的优点是电机转动范围和实际校正范围具有良好的匹配性，且该装置具有良好的环境适应性。但是，该装置仍然存在的不足之处是，该装置与传统装置相比增加了电限位、机械限位装置和两个霍尔传感器，并且各个器件的位置需严格固定，增加了控制电路的复杂度，装置整体包含器件较多，使得装置数量多、体积大、装配难度高，在制造上难以满足红外成像系统集成化的要求。