基于数字微镜器件的红外相机激光防护装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于数字微镜器件的红外相机激光防护装置及方法，该装置包括第一消色差透镜、数字微镜器件、激光威胁处理模块、第二消色差透镜、反射镜、第三消色差透镜、红外成像探测器、微镜和像元关系映射模块和图像采集处理模块。本发明专利技术能够对任意波段入射红外激光按强度进行滤除，具有非常广的防护带宽，同时得益于数字微镜器件金属微反射镜的高损伤阈值及快速响应偏转能力，加上能够实时检测红外激光入射与否的图像采集处理模块和控制数字微镜器件金属微反射镜的偏转滤除入射激光的激光威胁处理模块，使得该激光防护结构具有很高的激光损坏阈值和很快的响应速度。高的激光损坏阈值和很快的响应速度。高的激光损坏阈值和很快的响应速度。

【技术实现步骤摘要】
基于数字微镜器件的红外相机激光防护装置及方法


[0001]本专利技术属于基于反射式的、线性光学的激光防护技术，具体涉及一种基于数字微镜器件的红外相机激光防护装置及方法。

技术介绍

[0002]目前，凝视红外成像探测技术已成为光电探测的重点发展方向，但由于凝视红外成像系统采用凝视工作方式，红外相机长时间积累目标红外辐射能量，极易受到战术高能激光武器的干扰、致盲和破坏。
[0003]相对于激光技术的飞速发展以及其在军事领域中的广泛应用，激光防护技术发展相对缓慢。各类激光器设备的波长种类越来越多，而且还有宽带可调谐激光；激光的有效致盲损伤距离越来越远，功率及能量越来越高，激光光束质量也越来越好。现在红外成像系统面临着更多波段的高能激光干扰，而现有激光防护技术又存在诸如防护阈值不足、插入损耗过高、防护生效时间慢等问题，因此，发展红外成像系统抗激光干扰、致盲和毁伤的技术具有很大的军事应用价值。
[0004]现有的激光防护技术理论主要有基于线性光学原理、基于非线性光学原理和基于相变原理。基于线性光学原理的激光防护技术又包括衍射式、吸收式和反射式。衍射式使用三维相位光栅，其透明度高，防护带宽窄，但制作工艺要求高且存在视场角限制。吸收式使用无机或有机染料对入射激光进行吸收，无机染料吸收性能稳定损坏阈值高但对波段的选择性差，有机染料防护波段宽但稳定性较差。反射式主要通过在光学窗口上镀多层高反射膜层，从而反射、散射入射激光，损坏阈值高，防护带宽窄，但视场范围小，工艺难度高。上述基于线性光学原理的激光防护技术都存在对防护波段不分强度进行防护，不具有强度选择性的问题。
[0005]基于非线性光学原理的激光防护技术，通过使用非线性光学材料来达成激光防护的目的，非线性光学材料的主要有液晶、光折变晶体、半导体、生物材料和金属有机化合物等，非线性防护原理有自聚光、非线性散射、非线性折射、激发态吸收和双光子吸收等，基于非线性光学原理的激光防护技术可以对多波长激光和宽带可调谐激光实施保护，线性透过率高，但对高能激光的防护效果差。
[0006]基于相变原理的激光防护技术使用VO2或V2O5等材料，利用温致相变的原理实现激光防护，其对成像系统工作波段外高能激光防护效率高，但反应时间长且不能对成像系统工作波段内的激光进行防护。
[0007]现有的激光防护技术都存在各自的缺点，随着如今空间光调制技术的发展，以及数字微镜器件的应用推广，将数字微镜器件应用于激光防护，并解决现有激光防护技术的缺点成为了一种可能。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于数字微镜器件的红外相机激光防
护装置及方法。
[0009]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0010]本专利技术实施例提供一种基于数字微镜器件的红外相机激光防护装置，该装置包括第一消色差透镜、数字微镜器件、激光威胁处理模块、第二消色差透镜、反射镜、第三消色差透镜、红外成像探测器、微镜和像元关系映射模块和图像采集处理模块；
[0011]所述第一消色差透镜，用于将目标景物成像到数字微镜器件的金属微反射镜二维阵列表面；
[0012]所述数字微镜器件由数百万金属微反射镜以二维阵列的形式排列而成，用于将接收到的目标景物光线反射出防护结构，或者，将接收到的目标景物光线反射到第二消色差透镜表面；
[0013]所述反射镜，用于改变光路结构，将穿过第二消色差透镜的目标景物光线反射到第三消色差透镜表面；
[0014]所述第三消色差透镜,用于将反射镜反射来的目标景物光成像到红外成像探测器表面；
[0015]所述红外成像探测器，用于对所述第三消色差透镜所成的目标景物像进行光电信号转换，得到数字图像信号；
[0016]所述激光威胁处理模块，用于根据是否存在激光信号控制数字微镜器件金属微反射镜的偏转方向；
[0017]所述微镜和像元关系映射模块，用于存储数字微镜器件和红外成像探测器数字图像像元的空间对应光系；
[0018]所述图像采集处理模块，用于采集红外成像探测器产生的数字图像信号并对其进行处理，检测其中是否存在激光信号，并将检测结果反馈给激光威胁处理模块。
[0019]上述方案中，所述第一消色差透镜和第二消色差透镜由相同材质构成，具有相同的焦距和几何尺寸。
[0020]上述方案中，所述第一消色差透镜的光轴和数字微镜器件的金属微反射镜二维阵列中心的法线重合，所述第二消色差透镜的光轴与数字微镜器件的金属微反射镜二维阵列中心的法线成24
°
夹角。
[0021]本专利技术实施例还提供一种基于数字微镜器件的红外相机激光防护方法，该方法包括以下步骤：
[0022]步骤(1)，使用第一消色差透镜将目标景物成像到数字微镜器件的二维金属微反射镜阵列表面；
[0023]步骤(2)，激光威胁处理模块根据图像采集处理模块检测到的激光威胁状态，控制数字微镜器件的所有金属微反射镜将接收到的目标景物光线反射出防护结构，或者，将接收到的目标景物光线反射到第二消色差透镜表面；
[0024]步骤(3)，第二消色差透镜将数字微镜器件反射过来的目标景物光线进行收集并使之汇聚到反射镜表面；
[0025]步骤(4)，目标景物光线经过反射镜反射后进入第三消色差透镜，最后成像在红外成像探测器表面；
[0026]步骤(5)，红外成像探测器对第三消色差透镜所成的目标景物像进行光电信号转
换，得到数字图像信号；
[0027]步骤(6)，图像采集处理模块对红外成像探测器得到数字图像信号进行存储和处理，检测数字图像信号中的激光威胁。
[0028]上述方案中，该方法中，所述目标景物分别在数字微镜器件的金属微反射镜二维阵列表面和红外成像探测器表面成像，获得数字微镜器件金属微反射镜和红外成像探测器数字图像像元的对应关系，将金属微反射镜和数字图像像元的对应光系存储在微镜和像元关系映射模块中。
[0029]上述方案中，所述步骤(2)具体为：存在激光威胁，并且激光威胁处理模块控制数字微镜器件的某一金属微反射镜的偏转角度为
‑
12
°
时，该金属微反射镜将接收到的目标景物光线反射出防护结构；不存在激光威胁，并且激光威胁处理模块控制数字微镜器件的某一金属微反射镜的偏转角度为+12
°
时，该金属微反射镜将接收到的目标景物光线反射到第二消色差透镜表面。
[0030]上述方案中，所述步骤(6)具体为：
[0031]a.设定一个激光防护阈值T；
[0032]b.逐帧检测红外成像探测器获得的数字图像信号，找出其中大于等于所设定激光防护阈值T的所有像素点，并根据微镜和像元关系映射模块中存储的数字微镜器件金属微反射镜和红外成像探测器数字图像像元的对应关系，生成数字微镜器件控制信号；
[0033]c.将生成的数字微镜控制信号发送给数字微镜器件控制模块。
[0034]上述方案中，所述控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字微镜器件的红外相机激光防护装置，其特征在于，该装置包括第一消色差透镜、数字微镜器件、激光威胁处理模块、第二消色差透镜、反射镜、第三消色差透镜、红外成像探测器、微镜和像元关系映射模块和图像采集处理模块；所述第一消色差透镜，用于将目标景物成像到数字微镜器件的金属微反射镜二维阵列表面；所述数字微镜器件由数百万金属微反射镜以二维阵列的形式排列而成，用于将接收到的目标景物光线反射出防护结构，或者，将接收到的目标景物光线反射到第二消色差透镜表面；所述反射镜，用于改变光路结构，将穿过第二消色差透镜的目标景物光线反射到第三消色差透镜表面；所述第三消色差透镜,用于将反射镜反射来的目标景物光成像到红外成像探测器表面；所述红外成像探测器，用于对所述第三消色差透镜所成的目标景物像进行光电信号转换，得到数字图像信号；所述激光威胁处理模块，用于根据是否存在激光信号控制数字微镜器件金属微反射镜的偏转方向；所述微镜和像元关系映射模块，用于存储数字微镜器件和红外成像探测器数字图像像元的空间对应光系；所述图像采集处理模块，用于采集红外成像探测器产生的数字图像信号并对其进行处理，检测其中是否存在激光信号，并将检测结果反馈给激光威胁处理模块。2.根据权利要求1所述的基于数字微镜器件的红外相机激光防护装置，其特征在于，所述第一消色差透镜和第二消色差透镜由相同材质构成，具有相同的焦距和几何尺寸。3.根据权利要求1或2所述的基于数字微镜器件的红外相机激光防护装置，其特征在于，所述第一消色差透镜的光轴和数字微镜器件的金属微反射镜二维阵列中心的法线重合，所述第二消色差透镜的光轴与数字微镜器件的金属微反射镜二维阵列中心的法线成24
°
夹角。4.一种基于数字微镜器件的红外相机激光防护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)，使用第一消色差透镜将目标景物成像到数字微镜器件的二维金属微反射镜阵列表面；步骤(2)，激光威胁处理模块根据图像采集处理模块检测到的激光威胁状态，控制数字微镜器件的所有金属微反射镜将接收到的目标景物光线反射出防护结构，或者，将接收到的目标景物光线反射到第二消色差透镜表面；步骤(3)，第二消色差透镜将数字微镜器件反射过来的目标景物光线进行收集并使之汇聚到反射镜表面；步骤(4)，目标景物光线经过反射镜反射后进入第三消色差透镜，最后成像在红外成像探测器表面；步骤(5)，红外成像探测器对第三消色差透镜所成的目标景物像进行光电信号转换，得到数字图像信号；
步骤(6)，图像采集处理模块对红外成像探测器得到数字图像信号进行存储和处理，检测数字图像信...

【专利技术属性】
技术研发人员：于跃，马琳，周慧鑫，阳文涛，赵星，王瑛琨，李怡雨，李欢，宋江鲁奇，姚博，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：