支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器及航空相机制造技术

本发明专利技术提供了一种支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器及航空相机。本发明专利技术的三波段红外探测器及航空相机，包括：三波段红外相机分光棱镜、三波段红外相机共口径光学模块、长波红外光学镜头、中波红外光学镜头、短波红外光学镜头、支持异速像移补偿功能长波红外探测器、支持异速像移补偿功能中波红外探测器、支持异速像移补偿功能短波红外探测器；本发明专利技术的支持异速像移补偿功能的三波段红外航空相机，在不额外增加系统硬件设备的前提下，可实现航空异速像移补偿，且能够降低成像系统质量、体积、功耗、成本，该相机可以在长波红外波段、中波红外波段、短波红外波段分别成像，并且具备异速像移补偿功能。具备异速像移补偿功能。具备异速像移补偿功能。

【技术实现步骤摘要】
支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器及航空相机


[0001]本专利技术涉及航天航空
，尤其涉及一种支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器及航空相机。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，由于科学技术的快速发展，现代战争的方式已由机械化步入信息化，及时、准确的掌握瞬时变化的战场信息是获取未来战争胜利的关键。现代的遥感信息采集系统主要是由以人造卫星、空间站或航天飞机为平台的航天遥感器和以飞机、飞艇为平台的航空遥感器组成。航天遥感的优点是不受领土限制，具有全球覆盖能力，时间上可实现实时侦察。但若通过航天遥感对某一地区进行连续监视则需要一个庞大的星群，其费用十分惊人。航空遥感作为重要的信息来源之一，时效性强、机动灵活，可在短时间内对目标进行侦查，及时获取目标信息。同时，相比航天遥感，其使用费用低，因而在现代战争中发挥着重要作用，一直以来就受到军事大国的重视。
[0003]航空遥感相机按工作波段可分为紫外遥感相机、可见光遥感相机和红外遥感相机，在长波红外(8～14μm)波段工作的红外遥感相机由于利用目标和背景之间温差和发射率差异形成的红外辐射特性进行探测，相比紫外和可见光遥感相机，其在白天、黑夜均可使用，可满足夜间侦察的需要。同时，红外波段穿透雾霾、云烟的能力强，作用距离远，可在恶劣的环境下工作。因此，红外遥感相机在军事方面具有可见光和紫外遥感相机无法比拟的优势。
[0004]美国ROI公司的CA
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265相机是一种典型的中低空面阵中波红外相机，该相机由PtSi探测器实现像移补偿，同时具有前视、斜视侦察能力；DB
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110相机是一种可见光/红外双波段的航空侦察相机，可昼夜执行侦察任务。该相机由4组光学系统组成，其中双波段共光路的长焦距光学系统以摆扫的方式工作获得全景图像，另外3组短焦距的光学系统以推扫和分幅的方式工作，相机可在不同的高度和环境下工作并获得高分辨率的图像。CA
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295相机同样是一种可见光/红外双波段的航空侦察相机，相机可以红外、可见光双波段同时或分别实施侦察。该相机的特点是焦距长，具有先进的数字信号处理能力和稳像技术，可以斜视侦察，是航空侦察相机领域的较高档类型。Raytheon公司的全球鹰相机具有侦察范围大、目标定位精度高、焦距长的特点，该相机同样工作在可见光和红外波段，光学系统采用全反射式设计，并且安装在两轴稳定的框架内环中，光轴稳定精度可达到3μrad。
[0005]在侦察过程中，侦察机为躲避敌方雷达的监视，需要做高速低空飞行。低空高速飞行大大提高飞机自身的战场生存能力和纵深侦察监视能力，但这时航空成像的靶面上会出现严重像移，导致航空成像模糊，像移的存在极大的影响了相机成像质量，使航摄图像的分辨率明显下降。像移模糊的形成与载机的飞行姿态紧密相关，载机的飞行速度、高度、翻滚角度、偏航角度、俯仰角度等参数的不同均会产生不同的像移形态。其中当载机侧身飞行或镜头向侧方俯仰成像的时候，载机上的航空相机会处于一种斜视工作状态，如图1所示。这时成像靶面上不同位置会有不同速度的像移产生，如图2所示，生成复杂的斜视运动模糊图
像。
[0006]随着科技发展和光学成像技术的日益成熟，高分辨率、实时传输型红外相机也逐步形成装备体系，从总体看，在航空相机领域当前国外发达国家正在由可见光向红外及可见光/红外，结合长波红外/中波红外/短波红外方向发展。红外线的应用分为短波红外、中波红外和长波红外三大类。短波红外利用目标反射环境中普遍存在的短波红外辐射，在分辨率和细节上类似于可见光图像；长波、中波红外成像利用室温目标自身发射的热辐射，用于各种红外热视设备。红外航空相机具有全天时、隐蔽性好、烟雾穿透能力强、能够获得目标红外辐射特征、所成像目标更加直观、易于判读、可以快速、准确的进行目标识别，具有更高的准确性、可信度和时效性等特点，因此是航空成像装备体系的重要组成部分，但是目前的红外航空相机仅仅具备单谱段或者双谱段的成像功能，并且不具备异速像移补偿功能，严重制约当面红外面阵CCD航空相机的发展。

技术实现思路

[0007]基于此，本专利技术提出了一种支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器及航空相机，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。本申请的三波段红外探测器及航空相机可以同时获得长波、中波、短波三个波段的图像，可以提高航空相机对复杂环境的适应能力，提高各类任务的成功率。并且长波红外探测器、中波红外探测器、短波红外探测器均支持异速像移补偿功能。可弥补目前红外航空相机不能进行异速像移补偿的缺陷。
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器，包括：
[0009]三波段红外相机分光棱镜；
[0010]三波段红外相机共口径光学模块，其与所述三波段红外相机分光棱镜电连接，所述三波段红外相机共口径光学模块还分别与长波红外光学镜头、中波红外光学镜头、短波红外光学镜头电连接；
[0011]支持异速像移补偿功能长波红外探测器，其与所述长波红外光学镜头电连接；
[0012]支持异速像移补偿功能中波红外探测器，其与所述中波红外光学镜头电连接；
[0013]支持异速像移补偿功能短波红外探测器，其与所述短波红外光学镜头电连接；
[0014]其中，所述三波段红外相机分光棱镜用于将入射光分为长波红外、中波红外、短波红外三个波段，改变长波红外、中波红外、短波红外的光路；
[0015]所述三波段红外相机共口径光学模块用于在长波红外、中波红外、短波红外三个波段光路中同时接收目标信息，使三个波段焦距相同，实现三个波段同时观测、同步跟踪、同步测量；
[0016]所述长波红外光学镜头、中波红外光学镜头、短波红外光学镜头用于采集长波红外光信号、中波红外光信号、短波红外光信号；
[0017]所述支持异速像移补偿功能长波红外探测器用于对长波红外光信号进行异速像移补偿，得到长波红外图像信号；
[0018]所述支持异速像移补偿功能中波红外探测器用于对中波红外光信号进行异速像移补偿，得到中波红外图像信号；
[0019]所述支持异速像移补偿功能短波红外探测器用于对短波红外光信号进行异速像移补偿，得到短波红外图像信号。
[0020]优选的是，所述的支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器，所述支持异速像移补偿功能的长波红外探测器为面阵CCD探测器，其像元数为(2048～2560)
×
(2048～2560)，每个像元尺寸为(25～30)μm
×
(25～30)μm；
[0021]所述支持异速像移补偿功能中波红外探测器为面阵CCD探测器，其像元数(1024～1536)
×
(1024～1536)，每个像元尺寸为(9～12)μm
×
(9～12)μm；
[0022]所述支持异速像移补偿功能短波红外探测器为面阵CCD探测器，其像元数为(640～960)
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(480～720)，每个像元尺寸为(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器，其特征在于，包括：三波段红外相机分光棱镜；三波段红外相机共口径光学模块，其与所述三波段红外相机分光棱镜电连接，所述三波段红外相机共口径光学模块还分别与长波红外光学镜头、中波红外光学镜头、短波红外光学镜头电连接；支持异速像移补偿功能长波红外探测器，其与所述长波红外光学镜头电连接；支持异速像移补偿功能中波红外探测器，其与所述中波红外光学镜头电连接；支持异速像移补偿功能短波红外探测器，其与所述短波红外光学镜头电连接；其中，所述三波段红外相机分光棱镜用于将入射光分为长波红外、中波红外、短波红外三个波段，改变长波红外、中波红外、短波红外的光路；所述三波段红外相机共口径光学模块用于在长波红外、中波红外、短波红外三个波段光路中同时接收目标信息，使三个波段焦距相同，实现三个波段同时观测、同步跟踪、同步测量；所述长波红外光学镜头、中波红外光学镜头、短波红外光学镜头用于采集长波红外光信号、中波红外光信号、短波红外光信号；所述支持异速像移补偿功能长波红外探测器用于对长波红外光信号进行异速像移补偿，得到长波红外图像信号；所述支持异速像移补偿功能中波红外探测器用于对中波红外光信号进行异速像移补偿，得到中波红外图像信号；所述支持异速像移补偿功能短波红外探测器用于对短波红外光信号进行异速像移补偿，得到短波红外图像信号。2.如权利要求1所述的支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器，其特征在于，所述支持异速像移补偿功能的长波红外探测器为面阵CCD探测器，其像元数为(2048～2560)
×
(2048～2560)，每个像元尺寸为(25～30)μm
×
(25～30)μm；所述支持异速像移补偿功能中波红外探测器为面阵CCD探测器，其像元数(1024～1536)
×
(1024～1536)，每个像元尺寸为(9～12)μm
×
(9～12)μm；所述支持异速像移补偿功能短波红外探测器为面阵CCD探测器，其像元数为(640～960)
×
(480～720)，每个像元尺寸为(5～8)μm
×
(5～8)μm。3.如权利要求2所述的支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器，其特征在于，所述支持异速像移补偿功能长波红外探测器包括：多组长波红外光敏单元，其由多个所述像元均分得到；多个长波红外驱动时钟模块，其与所述多组长波红外光敏单元对应，所述长波红外驱动时钟模块用以控制长波红外光敏单元的电荷移动速度；所述支持异速像移补偿功能中波红外探测器包括：多组中波红外光敏单元，其由多个所述像元均分得到；中波红外光移位寄存器，其用于将曝光结束后的包含中波红外的景物信息的电荷从所述中波红外光敏单元读出到中波红外光移位寄存器；所述支持异速像移补偿功能短波红外探测器包括：多组短波红外光敏单元，其由多个所述像元均分得到；
短波红外光移位寄存器，其用于将曝光结束后的包含短波红外的景物信息的电荷从所述短波红外光敏单元读出到短波红外光移位寄存器。4.如权利要求1所述的支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器，其特征在于，还包括：三波段红外相机控制器、长波红外异速像移时序控制与驱动模块、长波红外驱动模块；所述三波段红外相机控制器与所述长波红外异速像移时序控制与驱动模块电连接；所述长波红外异速像移时序控制与驱动模块、长波红外驱动模块均与所述支持异速像移补偿功能长波红外探测器电连接；所述三波段红外相机控制器用于确定长波红外的任务参数，并向长波红外异速像移时序控制与驱动模块发送异速像移补偿时序控制与驱动指令，控制支持异速像移补偿功能长波红外探测器进行异速像移补偿；所述长波红外驱动模块用于产生支持异速像移补偿功能长波红外探测器工作所需的水平驱动时序、垂直驱动时序。5.如权利要求4所述的支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器，其特征在于，还包括：中波红外异速像移时序控制与驱动模块、中波红外驱动模块；所述三波段红外相机控制器与所述中波红外异速像移时序控制与驱动模块电连接；所述中波红外异速像移时序控制与驱动模块、中波红外驱动模块均与所述支持异速像移补偿功能中波红外探测器电连接；所述三波段红外相机控制器用于确定中波红外的任务参数，并向中波红外异速像移时序控制与驱动模块发送异速像移补偿时序控制与驱动指令，控制支持异速像移补偿功能中波红外探测器进行异速像移补偿；所述中波红外驱动模块用于产生支持异速像移补偿功能中波红外探测器工作所需的水平驱动时序、垂直驱动时序。6.如权利要求5所述的支持异速像移补偿功能的三波段红外探测器，其特征在于，还包括：短波红外异速像移时序控制与驱动模块、短波红外驱动模块；所述三波段红外相机控制器与所述短波红外异速像移时序控制与驱动模块电连接；所述短波红外异速像移时序控制与驱动模块、短波红外驱动模块均与所述支持异速像移补偿功能短波红外探测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：任航，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：