專利名稱：基于二代倒像式像增強(qiáng)器在常溫下局部選通的微光探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電成像探測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微光探測器，具體涉及一 種基于二代倒像式像增強(qiáng)器在常溫下局部選通的微光探測器。
背景技術(shù)：
微光夜視技術(shù)廣泛應(yīng)用于交通、電視、通訊、醫(yī)藥衛(wèi)生、軍事等領(lǐng)域。
經(jīng)過近30年的高速發(fā)展，如何改善微光成像系統(tǒng)探測的動(dòng)態(tài)范圍已成為該 領(lǐng)域的一項(xiàng)重要課題，而解決這一課題的關(guān)鍵在于如何提高微光探測極限以 及如何在強(qiáng)光下正常成像而不損害探測器。
在提高微光探測極限方面，國外己研制出探測極限為10力x照度的CCD (Charge Coupled Device)攝像機(jī)，德國B&M光譜公司在-150。C溫度下，將 CCD攝像機(jī)的探測極限提高至10—"lx。低溫微光探測器件具有很高的信噪 比，但其體積笨重、技術(shù)難度高、造價(jià)昂貴，應(yīng)用領(lǐng)域十分有限。我國已在 微光(1(T61X)領(lǐng)域展開了廣泛的研究，中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所和 長春光學(xué)精密機(jī)械研究所對(duì)超二代像增強(qiáng)器進(jìn)行了深入的研究，北京理工大 學(xué)、南京理工大學(xué)在提高夜視儀成像質(zhì)量方面也已進(jìn)行了多年的研究探討， 西安應(yīng)用光學(xué)研究所及北方夜視技術(shù)股份有限公司在三代像增強(qiáng)器的研究 中也已進(jìn)入了實(shí)驗(yàn)室階段。
在如何適應(yīng)強(qiáng)光方面，國外現(xiàn)有的第四代像增強(qiáng)器，在光電陰極上施加 脈沖式自動(dòng)通斷電壓，使得光照極強(qiáng)時(shí)減少進(jìn)入微通道板的電子流，避免其
飽和，產(chǎn)生的圖像始終均勻一致；另外，自動(dòng)門控作為另一種實(shí)現(xiàn)選通的方 法，允許像管在照明區(qū)域和白天仍產(chǎn)生對(duì)比度良好的高分辨率影像，而不產(chǎn) 生模糊的影像，擴(kuò)大了微光像增強(qiáng)器的動(dòng)態(tài)使用范圍，但是該技術(shù)的細(xì)節(jié)對(duì) 我國實(shí)行封鎖。中國科學(xué)院西安光機(jī)所的黃林濤等人針對(duì)二代像增強(qiáng)器的缺 點(diǎn)，設(shè)計(jì)了自動(dòng)門控電源取代直流高壓電源為第二代像增強(qiáng)器供電的方案， 一定程度上提高了二代像增強(qiáng)器的動(dòng)態(tài)使用范圍。西安北方光電公司的孫亞 芬等人利用光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)光強(qiáng)控制來保護(hù)強(qiáng)光條件下工作的像增強(qiáng)器。
但是，在提高探測極限方面，上述研究開發(fā)的各種裝置雖然對(duì)像增強(qiáng)器 所產(chǎn)生的電子有加強(qiáng)和倍增的作用，但并沒有能夠?qū)㈦娮舆M(jìn)行有效的積累， 而僅僅是通過CCD對(duì)光子信號(hào)進(jìn)行長時(shí)間的積累，因此，CCD的性能在很 大程度上限制了微光探測極限由10—6lx提高到10力x;而在實(shí)現(xiàn)強(qiáng)光探測方 面，現(xiàn)有的探測器皆為整體選通，對(duì)某個(gè)區(qū)域等于或大于10'5k的過強(qiáng)光無 法進(jìn)行局部控制，影響了成像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于二代倒像式像增強(qiáng)器在常溫下局部選通 的微光探測器，不僅將微光探測極限由10勺x提高到10—Sk，而且可對(duì)10勺x 的過強(qiáng)光進(jìn)行局部選通，并保證成像質(zhì)量。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是， 一種基于二代倒像式像增強(qiáng)器在常溫下局 部選通的微光探測器，包括探測器殼體，探測器殼體分為上下兩腔體，上腔 體內(nèi)依次設(shè)置有測光CCD、視頻采集模塊、現(xiàn)場可編程門陣列、液晶驅(qū)動(dòng) 模塊、電源和顯示屏，上腔體外部與測光CCD相接的一端設(shè)置有鏡頭A， 上腔體的另一端設(shè)置有按鈕，下腔體內(nèi)依次設(shè)置有液晶板、磁鏡陣列像增強(qiáng)
器、光纖光錐和成像CCD,下腔體外部與液晶板相連接的一端設(shè)置有鏡頭B， 鏡頭A與鏡頭B并排設(shè)置。 本發(fā)明的特征還在于，
磁鏡陣列像增強(qiáng)器包括平行設(shè)置的多堿光陰極和微通道板，由多堿光陰 極至微通道板之間依次設(shè)置有前置靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)、磁鏡陣列裝置和 后置靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)，微通道板的外側(cè)設(shè)置有熒光屏。
磁鏡陣列裝置為二維柵狀面陣，包括環(huán)形的支架，支架的環(huán)內(nèi)設(shè)置有柵狀永 磁體，柵狀永磁體橫向并排設(shè)置有多個(gè)通孔，該通孔穿過柵狀永磁體的每道柵， 每道柵上相對(duì)應(yīng)的通孔位于同一條軸線，構(gòu)成柵狀且整齊排列的多個(gè)微磁鏡陣列， 柵狀永磁體沿支架軸線方向的兩惻分別設(shè)置有電極，電極與柵狀永磁體之間設(shè)置 有墊圈。
液晶板安裝于磁鏡陣列像增強(qiáng)器前的光學(xué)系統(tǒng)中，通過光纖面板耦合于 多堿光陰極前，并位于該光學(xué)系統(tǒng)的成像面。
本發(fā)明探測器的有益效果是，
1. 在像管內(nèi)部對(duì)光電子進(jìn)行積累，取代了通常采用的CCD積累光信號(hào) 方式， 一定程度上減小了對(duì)CCD的依賴性。
2. 采用二維面陣磁鏡陣列裝置，降低了光電陰極出射電子在磁鏡中的逃 逸概率，對(duì)光電子信號(hào)進(jìn)行更加有效的積累，擴(kuò)大了對(duì)微光像增強(qiáng)器所產(chǎn)生 的電子的有效利用。
3. 不需要低溫裝置，在常溫下將微光成像探測極限增至10-Slx的照度。
4. 由于磁鏡采用剩磁較大的銣鐵硼永磁材料，居里溫度為312"C，可以在
常溫下很好地對(duì)光電子進(jìn)行積累，并可以通過較長時(shí)間的積累實(shí)現(xiàn)對(duì)極微弱
光信號(hào)的增強(qiáng)，達(dá)到10力x照度下的清晰成像。
5. 采用液晶板對(duì)目標(biāo)景物的光強(qiáng)進(jìn)行局部透光控制，在強(qiáng)光條件下保護(hù) 光陰極及微通道板。
6. 可根據(jù)要求適當(dāng)調(diào)節(jié)液晶板的電壓與透過率的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)微光探測器 在105bc照度環(huán)境下的正常工作。
7.單個(gè)像素點(diǎn)可以獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)局部光強(qiáng)選通。


圖1是本發(fā)明探測器的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明探測器中磁鏡陣列像增強(qiáng)器的結(jié)構(gòu)示意；
圖3是本發(fā)明探測器中磁鏡陣列裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，a是主視圖， b是內(nèi)部結(jié)構(gòu)展開圖4是本發(fā)明探測器的工作原理圖5是本發(fā)明探測器的磁鏡陣列裝置中單個(gè)微磁鏡單元產(chǎn)生的磁鏡場對(duì) 電子的約束原理圖6是本發(fā)明探測器中采用的液晶的響應(yīng)時(shí)間與電壓幅值的關(guān)系曲線圖。
圖中，l.鏡頭A， 2.鏡頭B， 3.測光CCD， 4.視頻采集模塊，5.現(xiàn)場可編 程門陣列，6.液晶驅(qū)動(dòng)模塊，7.電源，8.探測器殼體，9.空腔A， IO.顯示屏， ll.按鈕，12.隔板，13.成像CCD， 14.空腔B， 15.光纖光錐，16.磁鏡陣列像 增強(qiáng)器，17.液晶板，18.多堿光陰極，19.磁鏡陣列裝置，20.微通道板，21.熒光屏，22.后置靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)，23.前置靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)， 24.微磁鏡陣列，25.柵狀永磁體，26.支架，27.電極，28.墊圈。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明探測器的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。包括中空的探測器殼體8，探測器 殼體8內(nèi)部通過隔板12分為空腔A9和空腔B14，空腔A9內(nèi)依次設(shè)置有測 光CCD3、視頻采集模塊4、現(xiàn)場可編程門陣列5、液晶驅(qū)動(dòng)模塊6、電源7 和顯示屏10，空腔A9的外部與測光CCD3相接的一端設(shè)置有鏡頭Al;空 腔B14內(nèi)依次設(shè)置有液晶板17、磁鏡陣列像增強(qiáng)器16、光纖光錐15和成像 CCD 13，空腔A9的另一端設(shè)置有按鈕11，空腔B14的外部與液晶板17相 連接的一端設(shè)置有鏡頭B2，鏡頭Al與鏡頭B2并排設(shè)置。
本發(fā)明探測器中磁鏡陣列像增強(qiáng)器16的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。包括平行 設(shè)置的多堿光陰極18和微通道板20，由多堿光陰極18至微通道板20之間 依次設(shè)置有前置靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)23、磁鏡陣列裝置19和后置靜電聚 焦電子光學(xué)系統(tǒng)22，微通道板20的外側(cè)設(shè)置有熒光屏21。
本發(fā)明探測器中磁鏡陣列裝置19的結(jié)構(gòu)，如圖3a、 3b所示。包括采用 銅或陶瓷制成的外圓內(nèi)方的環(huán)形支架26，支架26的內(nèi)側(cè)壁為卡口，支架26 的方形環(huán)內(nèi)設(shè)置有由永磁材料銣鐵硼制成的柵狀永磁體25，柵狀永磁體25 通過支架26內(nèi)側(cè)壁的卡口與支架26固接，將柵狀永磁體25橫向充磁且并 排打多個(gè)通孔，同時(shí)沿支架26軸線方向的兩側(cè)各設(shè)置一層電極27，該電極 27柵狀永磁體25兩側(cè)分別鍍的一層滲透電極，或采用由金屬制成的柵電極， 電極27與永磁體之間用陶瓷制成的墊圈28隔離，每道柵上相對(duì)應(yīng)的通孔位
于同一條軸線，構(gòu)成柵狀且整齊排列的多個(gè)微磁鏡陣列24。
磁鏡陣列像增強(qiáng)器16中的微通道板20和CCD的像素單元排列呈二維 面陣分布，為與微通道板20及CCD相匹配，并降低對(duì)成像系統(tǒng)空間分辨率 的影響，將磁鏡陣列裝置19設(shè)計(jì)為二維柵狀面陣結(jié)構(gòu)，磁鏡陣列裝置19中 的每一微磁鏡陣列24的限度由小孔孔徑及相鄰孔間距的大小控制，并通過 前置靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)23和后置靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)22將磁鏡陣列 裝置19與微通道板20的微通道進(jìn)行耦合，以達(dá)到每個(gè)微磁鏡陣列24與微 通道板20的各個(gè)微通道一一對(duì)應(yīng)。該磁鏡陣列裝置19通過每個(gè)微磁鏡陣列 24收集多堿光陰極18射出的電子，并對(duì)電子進(jìn)行長時(shí)間的磁約束，構(gòu)成一 種新的光電子接收器。
本發(fā)明探測器中的液晶板17選用高溫多晶硅薄膜晶體管液晶顯示板 HTPSTFT-LCD。該液晶顯示板為有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式的透過型LCD，具有小 型、高精細(xì)、高對(duì)比度、驅(qū)動(dòng)器可內(nèi)置等特點(diǎn)。外形尺寸3.3cm (對(duì)角線.)， 內(nèi)置源矩陣驅(qū)動(dòng)電路，逐點(diǎn)尋址，點(diǎn)陣數(shù)1024 (H) X768 (V) =786,432; 其內(nèi)部的液晶采用扭曲向列型液晶材料制作，內(nèi)置無串?dāng)_電路和無鬼線電 路，提高顯示質(zhì)量，在光波長為630nm時(shí)，透過率為30%。高溫多晶硅薄 膜晶體管液晶顯示板具有快速響應(yīng)的特性，適合光學(xué)信息處理，輸入信號(hào)電 壓為1024X768的8位位圖，即灰度為28=256階的灰度圖，不加電壓時(shí)， 顯示圖像為255灰度，施加到單像素的電壓與輸入圖像的灰度值成非線性關(guān) 系。液晶板17安裝于像增強(qiáng)器前的光學(xué)系統(tǒng)中，通過光纖面板耦合于多堿 光陰極18前，并位于光學(xué)系統(tǒng)的成像面。
本發(fā)明探測器的工作原理，如圖4所示。工作時(shí)探測器中的磁鏡陣列像
增強(qiáng)器16與液晶板17相互配合，根據(jù)不同光強(qiáng)的光照，該探測器的工作情
況為
1. 對(duì)弱光的選通探測
僅開啟鏡頭A1、測光CCD3、視頻采集模塊4、現(xiàn)場可編程門陣列5、 液晶控制模塊6和液晶板17。通過鏡頭A1采集圖像信息，并將該圖像信息 傳輸給測光CCD3，觀恍CCD3接收鏡頭A1采集到的圖像信息，形成視頻 信號(hào)，將該視頻信號(hào)輸送至視頻采集模塊4，視頻采集模塊4將接收到的視 頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后將該數(shù)字信號(hào)傳輸給現(xiàn)場可編程門陣列5，現(xiàn) 場可編程門陣列5對(duì)接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行掃描。如果所有像素光強(qiáng)值均小于 磁鏡陣列像增強(qiáng)器16正常工作的最大閾值，則現(xiàn)場可編程門陣列5不對(duì)數(shù) 字信號(hào)進(jìn)行處理，將全透信號(hào)傳至液晶板17，使液晶板17各像素點(diǎn)的透過 率為最大。此時(shí)，開啟鏡頭B2、磁鏡陣列像增強(qiáng)器16和成像CCD13，通過 現(xiàn)場可編程門陣列5對(duì)磁鏡陣列像增強(qiáng)器16進(jìn)行控制，磁鏡陣列像增強(qiáng)器 16中的磁鏡陣列裝置19開始對(duì)弱光信號(hào)進(jìn)行積累，并人為控制積累時(shí)間， 弱光信號(hào)積累達(dá)到成像CCD13的成像閾值時(shí)，通過磁鏡陣列裝置19兩端的 電極施加電壓，將磁鏡陣列裝置19中積累的電子引入微通道板20，并轟擊 熒光屏21，使成像CCD13接受經(jīng)過增強(qiáng)后的圖像信息，達(dá)到探測弱光的目 的。
2. 對(duì)光從弱到強(qiáng)的選通探測
僅開啟鏡頭A1、測光CCD3、視頻采集模塊4、現(xiàn)場可編程門陣列5、 液晶控制模塊6和液晶板17。通過鏡頭A1采集圖像信息，并將該圖像信息 送至測光CCD3，觀ij光CCD3接收圖像信息，形成視頻信號(hào)，然后，將該視
頻信號(hào)輸送至視頻采集模塊4，視頻采集模塊4將接收的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)傳至現(xiàn)場可編程門陣列5，現(xiàn)場可編程門陣列5同 對(duì)接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行掃描。如果該數(shù)字信號(hào)中的部分像素光強(qiáng)超過磁鏡陣 列像增強(qiáng)器16正常工作的最大閾值，則通過現(xiàn)場可編程門陣列5找到過曝 像素點(diǎn)，在NIOS處理器軟件平臺(tái)下，用0++語言根據(jù)基于YUV顏色模式 的圖像處理算法對(duì)該行像素點(diǎn)圖像信號(hào)進(jìn)行重新賦值，并將處理過的圖像信 號(hào)逐行寫入SRAM中，最后，通過DMA中斷傳輸，將SRAM中的數(shù)據(jù)寫 入液晶驅(qū)動(dòng)電路6，對(duì)過曝像素點(diǎn)采用較低透過率，其他低于閾值的像素點(diǎn) 保持最大透過率，輸出滿足合適對(duì)比度的輸出信號(hào)，完成對(duì)液晶板17各個(gè) 像素點(diǎn)的控制。開啟鏡頭B2、磁鏡陣列像增強(qiáng)器16和成像CCD13，通過現(xiàn) 場可編程門陣列5控制磁鏡陣列像增強(qiáng)器16中的磁鏡陣列裝置19對(duì)光電子 進(jìn)行積累，并人為控制積累時(shí)間，磁鏡陣列裝置19積累的光電子達(dá)到成像 CCD13的成像閾值時(shí)，在磁鏡陣列裝置19兩端的電極施加電壓，將積累的 電子引入微通道板20，并轟擊熒光屏21，使成像CCD13接受經(jīng)過增強(qiáng)后的 圖像信息，實(shí)現(xiàn)弱光背景下出現(xiàn)局部強(qiáng)光時(shí)的正常工作和清晰成像的功能。 3.對(duì)強(qiáng)光的選通探測
開啟鏡頭A1、測光CCD3、視頻采集模塊4、 FPGA5、液晶控制模塊6 和液晶板17，通過鏡頭Al采集圖像信息，并將該圖像信息傳至測光CCD3， 測光CCD3接收圖像信息，并形成視頻信號(hào)，然后，將該視頻信號(hào)輸送給視 頻采集模塊4，視頻采集模塊4將接收的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將該 數(shù)字信號(hào)傳給現(xiàn)場可編程門陣列5，現(xiàn)場可編程門陣列5對(duì)接收的數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行掃描。如果該數(shù)字信號(hào)中的全部像素光強(qiáng)均超過磁鏡陣列像增強(qiáng)器16
正常工作的閾值，則通過現(xiàn)場可編程門陣列5找到光強(qiáng)相對(duì)較強(qiáng)的像素點(diǎn)， 對(duì)所有像素輸出較低透光率信號(hào)，并對(duì)光強(qiáng)大于105lx的過強(qiáng)光輸出最小透 過率信號(hào)。此時(shí)，開啟鏡頭B2、磁鏡陣列像增強(qiáng)器16和成像CCD13，在磁 鏡陣列裝置19兩端的電極施加恒定電壓，使得多堿光陰極18出射的電子能 夠順利通過磁鏡陣列裝置19直接進(jìn)入微通道板20，并轟擊熒光屏21，使成 像CCD13接受經(jīng)過增強(qiáng)后的圖像信息，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)光下正常成像的功能。
本發(fā)明探測器的磁鏡陣列裝置19中單個(gè)微磁鏡單元產(chǎn)生的磁鏡場對(duì)電 子的約束原理圖，如圖5所示。磁鏡是一種中間弱(設(shè)為A)、兩端強(qiáng)(設(shè) 為的特殊磁場位形。圖5所示的是兩個(gè)磁場方向相同且間隔一段距離平 行放置的永磁環(huán)所構(gòu)成的簡單磁鏡場，磁鏡中的緩變磁場約束電子是通過電 子產(chǎn)生的磁矩守恒效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)磁場5隨時(shí)間和空間緩變時(shí)，磁場中電子 的磁矩大小為一常數(shù)，電子磁矩可用以下公式表示
式中，、是垂直于磁場方向電子的橫向速度；w為電子質(zhì)量；B為磁感 應(yīng)強(qiáng)度。
由于洛倫茲力對(duì)電子不作功，因此從磁鏡中部入射的電子，其總能量守 恒，即橫向動(dòng)能和平行于磁場方向的縱向動(dòng)能之和不變。當(dāng)電子在磁鏡場中
運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場B的變化導(dǎo)致橫向動(dòng)能不斷變化，從而導(dǎo)致橫向動(dòng)能與縱向動(dòng) 能互相轉(zhuǎn)化，電子運(yùn)動(dòng)軌跡也就形成了類似"反射"現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)。
磁鏡場對(duì)電子的束縛能力越強(qiáng)越好，但總有一部分電子穿過磁鏡兩端 (也叫磁喉)的最大磁場A處逃出磁鏡。電子逃出磁鏡束縛的條件是在磁
鏡中心最弱磁場A處的電子速度分量K和F二需滿足如下關(guān)系:<formula>formula see original document page 12</formula>
式中，r=B2/B1為磁鏡比；V0為電子進(jìn)入磁鏡的初始速度。
制備完成的磁鏡陣列裝置19，其磁鏡比Y為固定值。從(2)式可知， 如果V/V0足夠大，且大于V^時(shí)，電子就不能從磁鏡中逃出；而且磁鏡 比r越大，從磁喉處跑出來的電子就越少，磁鏡的約束效果就越好。
本發(fā)明探測器中磁鏡陣列裝置19的噪聲分析，
磁鏡陣列裝置19作為中間部件引入像增強(qiáng)器，其本身的結(jié)構(gòu)和性能對(duì) 整個(gè)成像系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，包括由于碰撞導(dǎo)致電子在磁力線間的躍遷， 以及磁鏡本身所固有的逃逸錐等因素。在像素尺寸內(nèi)的磁力線躍遷不會(huì)對(duì)圖 像的完整傳遞產(chǎn)生影響，因此，逃逸錐給成像系統(tǒng)帶來的噪聲才是在微光成 像過程中需要關(guān)心的問題。
根據(jù)磁鏡原理，電子入射到軸線附近某一位置時(shí)，該點(diǎn)的磁場強(qiáng)度與磁喉處最大磁場的比值B(z)/8max決定了該位置逃逸錐角的大小，通過推導(dǎo) 得出軸線上任意位置逃逸錐角的表達(dá)式為
<formula>formula see original document page 12</formula>(3)
只有入射方向與軸線夾角大于逃逸錐角的電子才能被磁場束縛，否則， 電子將從磁鏡裝置中逃逸，影響微光信號(hào)的長時(shí)間積累和成像效果。
本發(fā)明探測器中的磁鏡陣列裝置19可使電子的入射方向與軸線之間保 持較小夾角，同時(shí)電子的入射能量和磁鏡的最小磁場也滿足相應(yīng)的要求，入 射的電子就被磁鏡束縛，而不能逃逸，因此，磁鏡陣列裝置19帶來的逃逸 噪聲很小。
本發(fā)明像增強(qiáng)器中的磁鏡陣列裝置19，配合性能較好的多堿光陰極6， 可以在2 3小時(shí)的積累時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)10,x照度下的清晰成像。
液晶的響應(yīng)時(shí)間分析，
液晶的響應(yīng)時(shí)間是一個(gè)非常重要的參數(shù)，反應(yīng)液晶各像素點(diǎn)對(duì)輸入信號(hào) 的反應(yīng)速度，不同的應(yīng)用對(duì)液晶的響應(yīng)速度有不同的要求，但是單獨(dú)討論某 一種液晶材料的響應(yīng)時(shí)間沒有實(shí)際意義，必須將其加入電路構(gòu)成液晶模塊， 對(duì)該液晶模塊的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行分析。
采用650nm， 4mW的SZ-04激光器、GOS620示波器以及JD-3照度計(jì)'， 通過輸入液晶的信號(hào)與輸出液晶信號(hào)之間的相位差對(duì)液晶模塊的響應(yīng)時(shí)間 進(jìn)行測量。得到如圖6所示的液晶響應(yīng)時(shí)間與電壓幅值的關(guān)系曲線(示波器 的時(shí)間靈敏度為lms)。然后，通過計(jì)算得到液晶模塊的響應(yīng)時(shí)間在22ms左 右，處在16.7ms左右即能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于液晶模塊響應(yīng)時(shí)間的要求，能夠及時(shí)、 快速地對(duì)光強(qiáng)的動(dòng)態(tài)變化做出反應(yīng)。
本發(fā)明探測器通過磁鏡陣列像增強(qiáng)器16內(nèi)部設(shè)置的磁鏡陣列裝置19對(duì) 多堿光陰極18逸出的光電子進(jìn)行長時(shí)間的積累，取代現(xiàn)有的CCD對(duì)光信號(hào) 積累的方式，同時(shí)采用HTPS液晶板，實(shí)現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)的自動(dòng)局部選通控制。使 得探測器具有較大的動(dòng)態(tài)使用范圍，可在10—8k到105lx光強(qiáng)范圍內(nèi)正常工 作并清晰成像。
權(quán)利要求
1. 一種基于二代倒像式像增強(qiáng)器在常溫下局部選通的微光探測器，其特征在于，包括探測器殼體(8)，探測器殼體(8)分為上下兩腔體，上腔體內(nèi)依次設(shè)置有測光CCD(3)、視頻采集模塊(4)、現(xiàn)場可編程門陣列(5)、液晶驅(qū)動(dòng)模塊(6)、電源(7)和顯示屏(10)，上腔體外部與測光CCD(3)相接的一端設(shè)置有鏡頭A(1)，上腔體的另一端設(shè)置有按鈕(11)，下腔體內(nèi)依次設(shè)置有液晶板(17)、磁鏡陣列像增強(qiáng)器(16)、光纖光錐(15)和成像CCD(13)，下腔體外部與液晶板(17)相連接的一端設(shè)置有鏡頭B(2)，鏡頭A(1)與鏡頭B(2)并排設(shè)置。
2. 按照權(quán)利要求1所述的探測器，其特征在于，所述的磁鏡陣列像增強(qiáng) 器(16)包括平行設(shè)置的多堿光陰極(18)和微通道板(20)，由多堿光陰 極(18)至微通道板(20)之間依次設(shè)置有前置靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)(23)、 磁鏡陣列裝置(19)和后置靜電聚焦電子光學(xué)系統(tǒng)(22)，微通道板(20) 的外側(cè)設(shè)置有熒光屏(21)。
3.按照權(quán)利要求2所述的探測器，其特征在于，所述的磁鏡陣列裝置(19) 為二維柵狀面陣，包括環(huán)形的支架(26)，支架(26)的環(huán)內(nèi)設(shè)置有柵狀永磁體(25)， 柵狀永磁體(25)橫向并排設(shè)置有多個(gè)通孔，所述通孔穿過柵狀永磁體(25)的 每道柵，每道柵上相對(duì)應(yīng)的通孔位于同一條軸線，構(gòu)成柵狀且整齊排列的多個(gè)微 磁鏡陣列(24)，所述的柵狀永磁體(25)沿支架(26)軸線方向的兩側(cè)分別設(shè)置 有電極(27)，電極(27)與柵狀永磁體(25)之間設(shè)置有墊圈(28)。
4.按照權(quán)利要求1所述的探測器，其特征在于，所述的液晶板(17)安 裝于磁鏡陣列像增強(qiáng)器(16)前的光學(xué)系統(tǒng)中，通過光纖面板耦合于多堿光 陰極(18)前，并位于該光學(xué)系統(tǒng)的成像面。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種基于二代倒像式像增強(qiáng)器在常溫下局部選通的微光探測器，包括探測器殼體，探測器殼體分為上下兩腔體，上腔體內(nèi)依次設(shè)置有測光CCD、視頻采集模塊、現(xiàn)場可編程門陣列、液晶驅(qū)動(dòng)模塊、電源和顯示屏，上腔體外部與測光CCD相接的一端設(shè)置有鏡頭A，上腔體的另一端設(shè)置有按鈕，下腔體內(nèi)依次設(shè)置有液晶板、磁鏡陣列像增強(qiáng)器、光纖光錐和成像CCD，下腔體外部與液晶板相連接的一端設(shè)置有鏡頭B，鏡頭A與鏡頭B并排設(shè)置。本發(fā)明探測器改變了現(xiàn)有CCD對(duì)光信號(hào)積累的方式，同時(shí)采用HTPS液晶板，對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行自動(dòng)局部選通控制，具有較大的動(dòng)態(tài)使用范圍，可在10^-8lx到10⁵lx光強(qiáng)范圍內(nèi)正常工作并清晰成像。
文檔編號(hào)G01J1/04GK101393052SQ20081023200
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者鍇 劉, 劉漢臣, 娜 葉, 唐遠(yuǎn)河, 張瑞霞, 卿 李, 楊旭三, 元 梁, 趙高翔, 郜海陽 申請人:西安理工大學(xué)