理论教育 不同成像技术的原理及应用

不同成像技术的原理及应用

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据成像组件的不同,成像技术可分为CCD型、全息象限透镜型、全息场镜型和PSD型。图8-11成像技术原理示意图一、CCD型CCD型探测器一般是用广角远心鱼眼透镜与CCD面阵组件相结合构成的,并利用了复杂的双光通道消除背景,可以精确地确定激光威胁的方位。由于CCD面阵上单个像元的定位精度已达到微米级,因此可实现激光威胁源的精确定位。全息场镜的功能是将入射到其上的光辐射分成4束,同时成像在4个探测器上,如图8-13所示。

不同成像技术的原理及应用

成像技术适用于高精度的激光入射方向测量,其基本原理如图8-11所示。将一个具有较高空间分辨率的探测器放在一个透镜的焦面上,透镜将射入的角度信息转变为探测器的空间坐标,通过读取各个单元的信号,可判别激光信号的有无及其方位。根据成像组件的不同,成像技术可分为CCD型、全息象限透镜型、全息场镜型和PSD(位置传感探测器)型。

图8-11 成像技术原理示意图

一、CCD型

CCD型探测器一般是用广角远心鱼眼透镜与CCD面阵组件相结合构成的,并利用了复杂的双光通道消除背景,可以精确地确定激光威胁的方位。采用广角远心鱼眼透镜可实现全空域的凝视监测;采用双光通道和帧减技术可消除背景干扰,降低虚警率。由于CCD面阵上单个像元的定位精度已达到微米级,因此可实现激光威胁源的精确定位。

二、全息象限透镜型

全息象限透镜探测器主要由全息象限透镜和多个象限探测器构成,可以大致确定激光威胁源的方位。如图8-12所示,平行入射激光经透镜会聚到其后焦平面上的全息象限透镜的某个象限上,全息象限透镜再将激光辐射会聚到与这个象限相对应的点探测器上,从而确定激光威胁源的大致方位。

三、全息场镜型

全息场镜探测器主要由全息场镜和4个象限探测器构成。全息场镜的功能是将入射到其上的光辐射分成4束,同时成像在4个探测器上,如图8-13所示。入射平行光束经场镜会

图8-12 全息象限透镜系统(www.daowen.com)

1—物镜;2—全息象限透镜;3—探测器

图8-13 全息场镜系统

1—物镜;2—全息象限透镜;3—探测器

聚于其后焦平面处的全息场镜的某个位置上,并形成一个光斑。全息场镜在其后适当位置的4个探测器上按其光斑偏离光轴中心的不同位置形成光能强弱不同的光点,使4个探测器产生4个不同强度的输出信号,经信号处理后,可以非常准确地确定激光威胁源的方位。

四、PSD型

位置传感探测器由光学透镜和位置传感光电探测器组成,可以高精度地确定激光威胁源的方位。探测器上光斑点处产生的光电流与光照强度成正比,产生的光电流通过探测器下面的电阻系数均一的电阻层传导,在两端电极上接收到的电流强度与光斑中心点到电极的距离成反比。因此,输出的模拟信号强度与光敏面上光斑的位置成一定的比例。由探测器的输出能够精确地计算出光斑能量中心的位置,从而确定对应激光威胁源的方位。

成像技术是一种相对传统和成熟的技术,它的优点是可以实现高分辨率的方位测量;其缺点是使用面阵探测器,反应速度慢,且测量精度受到探测器非均匀性制约。

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