红外焦平面探测器成像中的重影现象

李 娟,冯 帅,马 静,刘兴新

(华北光电技术研究所,北京100015)

1 引 言

红外焦平面阵列(infrared focal plane array,IRFPA)作为热成像系统的核心部件,已被广泛应用于监视、识别、跟踪、制导、火控、夜视、光电对抗、遥感等各个军事领域[1]。它具有抗干扰能力强,作战隐蔽性好、生存能力强等优点[2],能较全面地满足军事应用上的各种需求。

红外焦平面探测器由于制作工艺复杂、技术条件受限,还存在很多遗留问题,需要进一步攻关解决。在对一款256×256中波红外焦平面探测器成像系统进行实验时,发现了一种新的成像重影现象,该现象在目标较小(点源目标)时表现为连续的周期性重影,在目标较大(十字叉丝)时表现为连续的拖尾,如图1所示。成像重影严重影响图像的质量,特别是探测微弱目标时,对于目标的识别和捕获会产生严重的干扰。由于红外焦平面探测器结构复杂,需要对重影进行深入分析才能找到重影的成因。

图1 重影现象图Fig.1 The map of Multi-Shadow

2 实验分析

为了进一步分析成像重影的成因并确定重影的真正来源,搭建了专用红外焦平面点源实验平台,如图2所示。红外点源黑体发出的点光源,通过红外镜头聚焦于探测器光敏元上,调节红外点源黑体、镜头及探测器之间的距离,可使光斑最小限度地会聚于探测器光敏元上,红外点源黑体光斑能量和直径可调。红外测试系统主要包括驱动控制模块、采集模块以及计算机三个部分。驱动控制模块向探测器提供所需的偏置电压和时序脉冲信号,探测器在这些电压和信号的作用下使能,产生输出信号,并由测试系统中的采集模块进行信号采集。……