红外焦平面阵列

摘要： 在进行辐射特性测量时,红外相机积分时间的选取是影响特性测量精度的重要因素。针对该问题,以辐射特性测量实验数据为基础,对同一温度、不同积分时间下的红外图像对比度、信噪比以及辐射特性测量精度进行了分析。结果表明,积分时间通过影响红外图像的对比度和信噪比进而影响了辐射特性测量精度。适当延长红外相机的积分时间,可以增强图像的对比度和信噪比,从而提高辐射特性测量精度。该结果对红外辐射特性测量系统相机积分时间的选取具有指导意义。

摘要： 红外辐射测量系统的成像性能以及测量精度受到焦平面阵列非均匀性的严重影响,原始红外图像的非均匀性需通过后期图像处理算法进行校正。为进一步提高制冷型红外探测器的非均匀性校正(NUC)效果,本文提出了一种基于定标的非均匀性改进算法。该算法以单点定标和两点定标非均匀性校正方法为基础,既保留两点定标非均匀性校正方法增益校正系数的一致性优势,又结合了单点定标偏置校正系数的稳定性,使得改进算法具有更好的校正效果。为了验证该改进算法的校正效果,本文以640 pixel×512 pixel大小的制冷型中波红外探测器为研究对象,采用入瞳直径为25 mm的红外成像系统对提出的算法进行实验验证。实验结果表明:在1 ms积分时间下,单点定标方法、两点定标方法及改进算法校正后的图像非均匀性分别为1.7833%、0.2190%和0.1481%;2 ms积分时间下的非均匀性分别为1.8257%、2.2474%和1.6546%。改进算法整体上进一步降低了图像的非均匀性,校正效果更好、精度更高。

摘要： 提出了一种用于中波红外成像的基于15位像素级单斜率模数转换器的低功耗数字读出电路。像素级模数转换器采用一种新型功耗自适应的脉冲输出型比较器,只有当斜坡电压信号接近积分电压时,比较器才产生功耗。此外,比较器输出脉冲信号,降低了15位量化结果存储器上消耗的动态功耗。该存储器采用三管动态结构,仅占约54μm^(2)面积,以满足15μm像素中心距的面积约束。量化结果以电流模式读出到列级,避免相邻列总线间的电压串扰。基于0.18μm CMOS工艺,采用该结构,设计并制造了640×512规格的数字读出电路。测试结果表明,在120 Hz的帧频下,功耗仅为48 mW,总积分电容为740 fF,电荷处理能力为8.8 Me^(-)。在满阱状态,等效到积分电容的噪声电压为116μV,峰值信噪比为84 dB。

摘要： 简要介绍了红外焦平面阵列的原理、分类及特点.从制冷型与非制冷型两方面,并按照材料和技术参数的主线,分析了红外焦平面阵列的发展现状,列举了各型红外焦平面探测器产品及其技术特点,预测了红外焦平面阵列的发展趋势.最后归纳总结了红外成像技术在环境探测、成像侦察、导弹预警等航天遥感领域的应用,并对其前景进行了展望.

摘要： 对于Fλ/d<2的欠采样成像红外搜索和追踪系统,点目标能量集中在单像素内.由于焦平面阵列像素内灵敏度(IPS:Intra-Pixel Sensitivity)存在空间非均匀性,会降低目标的能量和质心测量精度.传统的光点扫描实验测试和数值仿真方法可有效表征和分析IPS,但系统和模型复杂度高、效率低,且实验测试无法分析IPS空间非均匀性与探测器参数的关系.针对上述问题,提出基于蒙特卡洛方法的HgCdTe红外焦平面阵列IPS仿真模型,分析了IPS空间非均匀性的影响因素.结果表明,减小像素中心距或增大吸收层厚度,IPS的空间非均匀性减小;随波长增大,IPS的空间非均匀性增大.该仿真和分析对高能量集中点目标测量精度的提升具有重要参考意义.

摘要： 读出电路对红外焦平面阵列成像系统的非均匀性有重要影响,采用动态非线性系统函数的泰勒级数建立功能电路单元的通用非均匀性模型,按照模拟型读出电路的一般结构建立读出电路的非均匀性模型,利用高斯噪声和柏林噪声模拟读出电路参数的空间随机分布,采用三维噪声的空间分量量化评估非均匀性,采用等长的矩阵模型简化阵列信号串行读出的时空转换过程,分析了噪声模型、多通道缓冲和响应非线性的非均匀特性,并指导某320×256阵列读出电路进行了非均匀特性仿真和优化.该方法能够对读出电路的非均匀性进行系统级仿真评估,并为其工程优化提供指导.

摘要： 提出了一种新的红外焦平面阵列调整电路(skimming)设计.新的调整电路包括MEMS像元模块和非均匀性校正模块.该电路能够减少阈值电压对传统调整电路的影响,以及对探测器制造工艺引入的非均匀性进行补偿.MEMS像元模块通过控制明像元电路和盲像元电路中的电压值用于调节电路本身的非均匀性,同时非均匀性校正电路用以弥补探测器制造过程引入的像元电阻非均匀性.该电路应用于阵列为640×480的红外焦平面阵列上,采用TSMC 0.18μm工艺进行设计、仿真.仿真结果表明:MEMS像元模块能够使明像元电路和盲像元电路具有一致性;明像元电阻的非均匀性小于3％,最大积分电流失调为200 nA,非均匀性校正模块的补偿电流大于200 nA,符合设计要求,使得调整模块输出电流变大,积分电压变大,达到显示效果变亮的目的.

摘要： 受红外焦平面阵列生产工艺及材料本身特性影响,红外焦平面阵列不可避免地存在盲元,严重困扰红外数据的处理与应用.光栅分光推扫式热红外高光谱成像仪一般以红外焦平面阵列的其中的一维作为光谱维进行推扫式成像,空间维只剩一维,与一般的热像仪具有二维空间维的成像机制有很大区别.常规的实验室定标法和开窗处理的场景检测方法不能满足该成像方式的盲元检测需求.以热红外高光谱成像仪中的盲元检测为目标,有针对性地提出了基于光谱匹配的盲元检测算法.该方法从光谱维角度出发,以不同温度实验室黑体定标数据生成温升光谱数据,在数据规则化处理的基础上,自动提取有效像元目标的伪光谱曲线,采用光谱角匹配的方式实现盲元的自动检测.以典型的热红外高光谱成像仪获取数据并开展盲元检测实验,结果表明该方法充分利用了热红外高光谱成像仪的光谱维信息,检测精度较高,盲元补偿后的数据可满足热红外高光谱数据的行业应用.

摘要： 以上华0.35μm 5 V工艺设计了一款640×512-25μm多功能红外读出电路.该红外读出电路工作在80 K温度条件下适合多种红外探测器,如InSb,HgCdTe和InGaAs.此设计在分析各模块实现的基础上,重点设计了像素单元以及阵列的读出方式.同时,利用相关双采样技术,降低了信道里产生的噪声.最后,对该设计的电路进行单路、双路和四路仿真.其中工作频率为5 MHz,系统默认工作帧频为60 Hz,最大功耗为180 mW,输出摆幅大于3 V,线性度也在99％以上.

摘要： 由于红外焦平面阵列成像存在盲元等一系列问题,为了减少盲元对红外图像的干扰,本文提出一种基于滑动窗口的红外焦平面阵列盲元检测算法.对像元进行加窗并计算其中的均值中值以及一级梯度等数值,再进行加权计算并设定阈值与原像元对比进行盲元检测,最后使用局部中值滤波算法进行盲元补偿.仿真结果表明此种方法可以有效地检测盲元,拥有比较好的盲元补偿结果,有效地改善了红外焦平面阵列成像质量.

摘要： 提出了一种基于灰值形态学的红外焦平面阵列盲元检测算法.选取合适的结构元素,用交变序列滤波器平滑图像,从平滑图像中减去其均值得到阵列噪声响应图像,均值的倍数作为盲元检测的设定阈值.灰值形态学开、闭算子分别作用于阵列图像并与平滑图像取差后得到对盲元增强的图像,高于设定阈值的像元被判别为盲元.

摘要： 分析了环境变化对红外焦平面阵列信号输出的影响,提出了一种基于环境温度补偿的红外焦平面非均匀性校正算法。利用UL01048型探测器进行信号采集,根据两点插值校正算法对不同环境温度下的标定图像进行校正.实验表明,算法能较好的补偿由于环境温度变化而带来的校正效果变差,有效提高了非均匀性校正的精度,具有较强的使用价值。

摘要： 串音是评价红外焦平面阵列整体性能的一个非常重要的参数，也是生产和使用单位都非常关心的一个参数。随着红外焦平面阵列的发展，阵列规模越来越大，像元的尺寸却越来越小，有些红外焦平面阵列的像元尺寸已经小于30μm。理想情况下，红外焦平面阵列的串音是在红外小光点只照射一个像元的条件下进行测量。

摘要： 研究了一种与CMOS工艺兼容的红外焦平面阵列，在SOI的项层硅制作横向PN结敏感单元，多晶硅作为微像素支撑桥，氧化层和非晶硅填充的深槽作为XeF2释放阻挡结构。首先，对基于PN结温阻效应的器件的基本工作原理进行了分析探索;在此基础上，通过ISE-TCAD软件仿真得到了器件在300K～340K温度区间PN结正向I-V曲线，并通过参数提取得到了温度灵敏度;最后，采用SOI基底片在CSMC的0.8um标准CMOS工艺线成功进行流片，给出了器件制作及测试结果，测试和模拟结果吻合.

摘要： 实验利用变温杜瓦装置改变128×128InSb阵列的工作温度，通过测试系统对其噪声进行采集。经过测试和分析，重点研究了InSb红外焦平面阵列的噪声与工作温度的关系，给出了阵列噪声与工作温度的关系曲线。研究表明，红外焦平面阵列的噪声随工作温度的升高而变大。当工作温度在77～107K时，噪声随温度增加趋势比较缓慢;当工作温度达到107K并继续升高时，红外焦平面阵列噪声急剧上升;当工作温度超过127 K时，阵列接近饱和。

摘要： 阐述了红外制导空空导弹的发展情况,重点分析了在每个发展阶段中红外制导空空导弹的特点以及新一代红外制导空空导弹发展的技术特点.在此基础上,分析了红外制导空空导弹发展中面临的关键技术,包括红外焦平面阵列、自动目标识别技术、非制冷红外探测技术.最后,对红外制导空空导弹未来发展趋势进行了展望.

摘要： 为降低红外焦平面阵列(IRFPA)盲元线性插值补偿引起的图像边缘失真,提出一种基于局部梯度统计特性的IRFPA盲元非线性插值补偿算法,其对图像边缘像素和非边缘像素进行不同的插值处理.该算法首先利用图像的局部梯度统计特性来鉴别待补偿的盲元是否为边缘像素,而后对非边缘像素采用邻域线性插值算法,而对边缘像素则采用立方卷积插值算法来实现盲元补偿.实验结果验证该算法不但能够有效地补偿盲元,而且在降低边缘失真方面可获得比线性插值更好的效果.

摘要： 本文提出了一种基于焦平面归一化响应特性且易于实现的非均匀性校正算法,并基于像元分布的卡方直方图提出一种新的图像非均匀性评估方法——校正比例r·多种非均匀性校正的评价数据以及实验结果表明,本文算法的校正效果,优于两点校正法与原值拟合二阶校正法,并对于响应异常的像元具有较强的校正能力.此外本文算法的校正精度高,所需参数少,易于实时处理,具有较强的实用价值.

摘要： 非均匀性校正可有效提高红外图像质量,而传统的时域高通算法有着运动目标拖影和静止物体模糊的缺陷.为克服以上问题,提出一种基于非下采样剪切波变换的时域高通红外图像非均匀性校正算法.首先,原始的红外图像通过剪切波变换被分解为一个低频子带和多个高频子带.剪切波作为一种多尺度分析方法,其分解后的高频子带包含图像中的细节特征,特别是对条纹样的固定模式噪声可以有效地分解和表示.然后,对剪切波分解后的高频子带系数进行时域高通滤波,进而可以有效地对红外图像非均匀性进行估计,并将其在子带系数中剔除.最后,通过对剔除非均匀性的子带系数进行剪切波反变换即可获得非均匀校正后的红外图像.通过对多组真实的红外图像序列进行试验,结果表明,本文算法有效校正图像中的固定模式噪声,并且可以保持静止物体清晰,同时抑制运动目标产生鬼影.

摘要： 非均匀性校正可有效提高红外图像质量,而传统的时域高通算法有着运动目标拖影和静止物体模糊的缺陷.为克服以上问题,提出一种基于非下采样剪切波变换的时域高通红外图像非均匀性校正算法.首先,原始的红外图像通过剪切波变换被分解为一个低频子带和多个高频子带.剪切波作为一种多尺度分析方法,其分解后的高频子带包含图像中的细节特征,特别是对条纹样的固定模式噪声可以有效地分解和表示.然后,对剪切波分解后的高频子带系数进行时域高通滤波,进而可以有效地对红外图像非均匀性进行估计,并将其在子带系数中剔除.最后,通过对剔除非均匀性的子带系数进行剪切波反变换即可获得非均匀校正后的红外图像.通过对多组真实的红外图像序列进行试验,结果表明,本文算法有效校正图像中的固定模式噪声,并且可以保持静止物体清晰,同时抑制运动目标产生鬼影.

摘要： 本发明公开了一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，该方法包括：读取非制冷红外分焦平面阵列的原始数据进行处理，并对处理后的数据进行滤波等预处理；对进行预处理后的像元数据进行计算得到偏振参数；对得到的偏振参数进行高低频分解，得到低频图像和高频细节图像；基于所得偏振参数与低频图像，获得待融合的低频图像；基于高频细节图像，获得待融合的高频图像；将待融合的低频图像与待融合的高频图像进行逆向重构，获得融合图像。本发明利用目标的材质、纹理等辐射、反射出的不同偏振信息，实现了将偏振信息与红外强度图像的融合，增强了对目标的探测能力。

摘要： 本发明提供了一种焦平面阵列倒装互连工艺方法及焦平面阵列探测器，所述工艺方法包括S1，在焦平面阵列芯片设置有金属电极的一侧表面上涂布各向异性导电胶；S2，将涂布有各向异性导电胶的焦平面阵列芯片放置在加热板上以对各向异性导电胶进行预固化处理；S3，将预固化处理后的焦平面阵列芯片与带有导电金属柱的读出电路通过热压焊接进行倒装互连、并使导电金属柱与焦平面芯片上的金属电极通过各向异性导电胶电连接。固化后的各向异性导电胶起到机械支撑作用、在垂直方向上实现了金属电极与导电金属柱之间的电导通、在水平方向上实现了相邻金属电极、相邻导电金属柱之间的电绝缘，由此避免了相邻两个像元电连接而发生短路失效。

摘要： 一种封装非制冷焦平面阵列(2)的方法与焦平面阵列装置，焦平面阵列装置包括衬底(1)，附着于衬底(1)的非制冷焦平面阵列(2)，在衬底(1)上沿着非制冷焦平面阵列(2)的外周设置的第一连接件(3)，以及安装于第一连接件(3)上方的第一透镜单元(4)，其中，第一连接件(3)、非制冷焦平面阵列(2)所附着的衬底(1)及第一透镜单元(4)构成第一封闭区域。其中，通过将第一透镜单元(4)安装于在非制冷焦平面阵列(2)的外周设置的第一连接件(3)上，以形成由第一连接件(3)、非制冷焦平面阵列(2)所附着的衬底(1)及第一透镜单元(4)构成的第一封闭区域，采用第一透镜单元(4)代替现有技术中形成真空腔的封盖，不仅降低了生产成本，而且封装组件体积小，可实现微型红外热像仪。

摘要： 本发明是针对现有技术台面型红外探测器公共电极在爬坡过程中易断裂、UBM膜层组分确定性差，膜层薄可靠性差的不足，提供一种台面型红外探测器铟点阵的制备方法及红外探测器、焦平面阵列芯片和读出电路芯片，制备方法指在芯片衬底具有高度为h3的台面，其中台面的顶部为像元电极区，台面下方为公共电极区，在像元电极区和公共电极区分别制备像元电极和公共电极，台面型红外探测器指包括焦平面阵列芯片和读出电路芯片，焦平面阵列芯片和读出电路芯片上的电极通过相对应的像元电极和公共电极上的铟点阵通过压焊连接，采用本发明提供的台面型红外探测器铟点阵的制备方法及红外探测器、焦平面阵列芯片和读出电路芯片，电极不易受损折断，连接更可靠。

摘要： 本实用新型公开了一种焦平面阵列的单元，该单元包括：探测器，包括雪崩光电二极管，适于响应于由探测器接收的红外光，提供探测器信号；第一电容器，适于存储偏置电压，同时另外的偏置电压被加载到焦平面阵列的其它单元中；第一开关，适于将第一电容器连接至输入线，以从输入线向第一电容器提供偏置电压，并在提供偏置电压之后从输入线断开第一电容；第二电容器，适于在焦平面阵列的至少一个积分期间存储偏置电压；第二开关，适于在所述至少一个积分期间之前从第一电容器向第二电容器提供偏置电压，以在所述至少一个积分期间通过偏置电压来偏置探测器；和输出节点。还公开了一种包含该焦平面阵列的单元的红外照相机。

摘要： 本发明公开了一种红外焦平面阵列及基于该红外焦平面阵列的红外热成像系统，属于红外热成像领域。所述红外焦平面阵列，包括若干个周期性排布的阵列单元，每个阵列单元包括衬底、绝热支撑层、亚波长光栅结构和红外吸收层。基于红外焦平面阵列的红外热成像系统包括波长转换模块、读出信号产生模块和成像显示模块；所述波长转换模块的核心元件为红外焦平面阵列；来自目标的红外辐射聚焦到焦平面上，将目标的红外图像信息转换成焦平面阵列上温度分布信息；所述读出信号产生模块用于产生线偏振窄带近红外光并使其经红外焦平面阵列反射后进入成像显示模块实现目标物体可视化。本发明实现了大面阵、高像素、低成本、快响应的热成像系统设计。

摘要： 本发明公开了一种红外焦平面像元反光帘、红外焦平面阵列及芯片，像元的上表面和所述像元的四周均设置反光帘，所述反光帘至少包括一层具备高反光率的材料，使得所述像元内未吸收完全的入射光被反射。本发明通过在各个像元上设计全封闭式的反光帘结构，降低光串音，同时提高量子效率。

摘要： 本发明提供一种基于红外焦平面阵列的聚能微镜阵列，包括位于基底的多个聚能微镜单元，所述的聚能微镜单元包括通孔、微透镜，所述通孔的上端口不小于下端口，上端口与下端口之间为通孔的侧壁；所述微透镜覆盖在所述通孔的上端口；其中至少一个聚能微镜单元中通孔的上端口大于下端口，还包括覆盖在所述通孔的内侧壁的微反射镜，所述微反射镜将通过微透镜入射在微反射镜上的光线反射到通孔的下端口；所述聚能微镜单元中通孔下端口与红外焦平面阵列的光敏吸收区对应。相应地，本发明还提供了一种基于红外焦平面阵列的聚能微镜阵列的制作方法。本发明可以减少入射光的浪费，提高集成有聚能微镜阵列的红外焦平面阵列的填充因子。

摘要： 本发明公开了一种基于红外焦平面阵列时域信号与红外图像的姿态解算方法及系统，该方法在单轴红外焦平面阵列传感器布阵方式下，首先对红外焦平面阵列进行数据预处理，采用双三次插值方法扩展低像素红外图像并映射到灰度空间；通过图像处理算法检测灰度图像的纹理直线斜率，基于红外图像实现旋转弹体俯仰角的姿态解算；利用俯仰角信息推导红外焦平面阵列各面元的相位差，基于阵列时域信号求解出弹体横滚角。本发明区别于传统的单元红外姿态测量方法，在红外焦平面阵列单轴传感器布阵方式下，融合阵列时域信号及红外图像信息实现姿态信息的解算，具有自主性强、精度高、无累计误差的优点。

摘要： 本实用新型涉及一种红外焦平面阵列TEC温控电路、红外机芯及红外导引头，对红外焦平面阵列TEC温控电路进行了改进，简化了温控电路结构，该温控电路具体包括TEC模块、TEC电流控制电路和电流检测电路，可以对TEC模块温控状态做出有效的控制，将红外焦平面阵列的工作温度稳定在一个适宜的区间内，很好地防止了红外焦平面阵列由于工作温度而导致的成像质量下降，提高了红外成像设备的研制和生产的成品率、可靠性和稳定性，显著提高了红外焦平面阵列的成像质量，获得很好的经济效益。