CN103969693A - 光电探测成像系统及其成像方法 - Google Patents

Abstract

光电探测成像系统及其成像方法，属于光电探测技术领域。解决了现有技术中AlGaN基日盲焦平面阵列探测器光谱响应度、探测率、分辨率和均匀性偏低的技术问题。本发明的成像系统包括光学系统、信号处理系统、单元探测器、DMD和DMD控制系统，光学系统将被探测对象成像到DMD上，DMD控制系统控制DMD的数字微镜逐个翻转或分区域逐个区域翻转，DMD将光信号逐个反射给单元探测器，单元探测器将光信号逐个转换成电信号，信号处理系统逐个采集电信号，并对电信号进行AD转换、存储、整合及还原。本发明的成像系统光谱响应度和探测率优于现有的AlGaN基日盲焦平面阵列，分辨率高、均匀性好、成像质量高。

Description

光电探测成像系统及其成像方法

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种光电探测成像系统及其成像方法。

背景技术

由于大气同温层的臭氧对太阳背景辐射中波长介于280-200nm的深紫外波段具有强烈的吸收,使得近地球表面该波段的紫外辐射形成盲区(称为“日盲”),这就为在相对干净的背景中实现高效精准的非自然因素的紫外辐射探测创造了有利条件。因此，针对该日盲波段的紫外探测技术备受青睐，尤其在制导、导弹预警、空间探测、近距离保密通讯、生化武器分析、环境监测、火焰报警、生物医学检测、天文研究等军事和民用领域有着举足轻重的用途，成为当前世界各国研究开发的重点。

现有技术中，日盲紫外光电探测成像主要依赖于微通道光电倍增管(MCP-PMT)成像探测器和紫外增强型硅光电探测器，然而前者存在体积和重量大、工作电压高、功耗大以及需要昂贵的紫外滤光片的问题，而后者存在紫外可见抑制比低、工作于紫外波段器件寿命短的缺点。作为第三代宽禁带半导体，AlGaN基材料具有优异的化学和热稳定性，用其制备的日盲紫外探测器具有响应速率高、紫外可见抑制比高、不需要紫外滤光片、低功耗、低电压等优势，而且能够与硅基读出电路集成实现焦平面阵列探测器，但是，现有的AlGaN基日盲焦平面阵列处于研发阶段，响应度、探测率、分辨率和均匀性偏低，成像质量差。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中AlGaN基日盲焦平面阵列探测器光谱响应度、探测率、分辨率和均匀性偏低的技术问题，提供一种光电探测成像系统及其成像方法。

本发明的光电探测成像系统包括光学系统和信号处理系统，还包括DMD(数字微镜元件)、DMD控制系统与单元探测器，所述光学系统将被探测对象成像到DMD上；所述DMD控制系统控制DMD的数字微镜逐个翻转或分区域逐个区域翻转；所述DMD将光信号逐个反射给单元探测器；所述单元探测器将光信号逐个转换成电信号，单元探测器为AlGaN基单元日盲探测器、硅基单元光电探测器或者GaAs基单元光电探测器；所述信号处理系统逐个采集电信号，并对电信号逐个进行AD转换后，逐个存储，并整合及还原成像。

进一步的，所述DMD的窗口材料为石英玻璃。

本发明的光电探测成像方法，包括以下步骤：

步骤一、光学系统将被探测对象成像到DMD上；

步骤二、DMD控制系统控制DMD的数字微镜逐个翻转或分区域逐个区域翻转，DMD将光信号逐个反射到单元探测器上；

所述单元探测器为AlGaN基单元日盲探测器、硅基单元光电探测器或者GaAs基单元光电探测器；

步骤三、单元探测器将接收的光信号逐个转换成电信号；

步骤四、信号处理系统逐个采集电信号，并对电信号逐个进行AD转换，逐个存储，通过整合及还原，完成被探测对象的成像。

进一步的，所述DMD的窗口材料为石英玻璃。

本发明的有益效果：

(1)本发明的成像系统和成像方法通过控制DMD上的数字微镜逐个翻转或分区域逐个区域翻转，从而将DMD上被探测对象的光信号逐个反射到单元探测器上，逐个产生电信号，经过数据整合还原成像；由于单元探测器唯一，所以均匀性很好，成像质量高；

(2)本发明的成像系统由于采用单元探测器成像，使成像系统的响应度、探测率等优于AlGaN基日盲焦平面阵列；

(3)本发明的成像系统和成像方法的分辨率可以达到1024×768，且可以通过DMD微镜区域划分，灵活实现不同分辨率的成像。

附图说明

图1为本发明光电探测成像系统的组成示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员进一步了解本发明，下面结合附图进一步说明本发明。

如图1所示，本发明的光电探测成像系统，包括光学系统、DMD、DMD控制系统、单元光电探测器和信号处理系统，其中，光学系统和信号处理系统是现有技术，光学系统将被探测对象成像到DMD上，DMD控制系统控制DMD的数字微镜逐个翻转或分区域逐个区域翻转，DMD将光信号逐个反射到单元探测器上，单元探测器将光信号逐个转换成电信号，信号处理系统逐个采集电信号，并对电信号逐个进行模/数(A/D)转换后，逐个存储，最后将数据整合再还原成像。

本发明的光电探测成像方法，包括以下步骤：

步骤一、光学系统将被探测对象成像到DMD上；

步骤二、DMD控制系统控制DMD的数字微镜逐个翻转或分区域逐个区域翻转，DMD将光信号逐个反射到单元探测器上；

步骤三、单元探测器将接收的光信号逐个转换成电信号；

步骤四、信号处理系统逐个采集电信号，对电信号逐个进行AD转换后逐个存储，最后将数据整合再还原，完成被探测对象的成像。

本实施方式中，所提及单元光电探测器选用AlGaN基单元日盲探测器，也可以根据需要采用硅基单元光电探测器或者GaAs基单元光电探测器，拓展到可见光和红外光成像。

本实施方式中，可以通过DMD数字微镜的区域划分，灵活实现不同分辨率的成像。DMD可以采用TI公司0.7″XGA1024×768分辨率的DMD，根据DMD行列的2幂指数划分，如1×1、2×2、4×4、8×4、8×8等，可以实现1024×768、512×384、256×192、128×192、128×96等不同分辨率。可以将其窗口材料更换为石英材料，满足280nm以下日盲紫外光透射要求。

显然，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.光电探测成像系统，包括光学系统和信号处理系统，其特征在于，还包括单元探测器、DMD和DMD控制系统；

所述光学系统将被探测对象成像到DMD上；

所述DMD控制系统控制DMD的数字微镜逐个翻转或分区域逐个区域翻转；

所述DMD将光信号逐个反射给单元探测器；

所述单元探测器将光信号逐个转换成电信号，单元探测器为AlGaN基单元日盲探测器、硅基单元光电探测器或者GaAs基单元光电探测器；

所述信号处理系统逐个采集电信号，并对电信号逐个进行AD转换后，逐个存储，并整合及还原成像。

2.根据权利要求1所述的光电探测成像系统，其特征在于，所述DMD的窗口材料为石英玻璃。

3.光电探测成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、光学系统将被探测对象成像到DMD上；

步骤二、DMD控制系统控制DMD的数字微镜逐个翻转或分区域逐个区域翻转，DMD将光信号逐个反射到单元探测器上；

所述单元探测器为AlGaN基单元日盲探测器、硅基单元光电探测器或者GaAs基单元光电探测器；

步骤三、单元探测器将接收的光信号逐个转换成电信号；

步骤四、信号处理系统逐个采集电信号，并对电信号逐个进行AD转换，逐个存储，通过整合及还原，完成被探测对象的成像。

4.根据权利要求3所述的光电探测成像方法，其特征在于，所述DMD的窗口材料为石英玻璃。