一種基于光刻技術的光學場景灰度模擬方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于紅外目標仿真技術領域，主要涉及一種基于光刻技術的光學場景灰度模擬方法。
【背景技術】
[0002]在紅外目標模擬器通過對遠距離的目標場景進行灰度模擬來對導引頭系統(tǒng)的性能進行評價，它不僅能大量減少外場飛行試驗，降低費用開支，同時還縮短了武器的研制周期。因此，紅外成像目標模擬器的研制對未來制導武器的發(fā)展具有重要意義。
[0003]紅外目標模擬器要求其生成的灰度模擬圖像具有高空間分辨率、高溫度分辨率和高對比度，只有滿足上述要求才能對導引頭系統(tǒng)的性能進行有效的評價?，F(xiàn)有技術中，灰度模擬方法主要有可變光闌調節(jié)技術和微電子光刻技術。其中可變光闌調節(jié)技術通過改變光闌開口大小來調節(jié)透射能量的多少，從而進行目標場景的灰度模擬。但是光闌開口大小的變化很難實現(xiàn)透過率高精度的連續(xù)變化，這使得灰度模擬圖像很難具有較高的分辨率和對比度。微電子光刻技術通過生成模擬目標源，利用先進的激光拍照技術生成高精度的目標灰度圖像。激光拍照技術利用兩束激光的干涉完成對目標信息的攝取采集，但該技術比較容易受到環(huán)境因素，如溫度變化、空氣流動等的影響，致使目標灰度圖很難具有較高的分辨率和對比度。由此來看，現(xiàn)有技術還是未能解決灰度模擬圖像高分辨率與高對比度的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的不足，提供了一種基于光刻技術的光學場景灰度模擬方法，能夠對全部256個灰度級進行高精度的模擬，從而使目標模擬器能夠生成具有高對比度的目標灰度圖像。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案是:紅外靜態(tài)圖像目標模擬器通過在實驗室條件下模擬紅外光學目標來對導引頭光學系統(tǒng)性能進行測試，而目標源是該目標模擬器的重要組成部分，其上至少一個像元與探測器的一個像元相對應。在目標源上每個像元通過光刻的方式改變其整體透光面積，使它們能夠模擬全部256個灰度級，從而實現(xiàn)目標模擬器對不同目標場景的灰度模擬。
[0006]所述像元，每一個又分為η行η列個大小、形狀都相同的方框元，為保證透過能量在像元上均勻變化，方框元的方陣階數(shù)η應該不小于3。
[0007]所述方框元，每一個劃分成256Xm個大小、形狀都相同的微框元；當所有方框元全不透光時該像元的灰度級為0，當所有方框元全透光時該像元的灰度級為255 ;在每一個方框元的相同位置令hXm個微框元透光時，該像元的灰度級為h。
[0008]與現(xiàn)有技術方法相比，本發(fā)明的有益效果是:將每一個像元都分為η行η列個方框元，再將每個方框元劃分成256Xm個微框元，通過在方框元的相同位置改變微框元的透光個數(shù)，可以實現(xiàn)對全部256個灰度級的精確模擬，從而使目標模擬器能夠生成高精度的目標灰度圖像。
【附圖說明】
[0009]圖1為目標源上某一個像元的內部布局圖。
[0010]圖2為4個灰度級連續(xù)的像元光刻圖及局部放大圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述:
目標源的光刻工藝步驟為:
(I)在按要求加工的硅基片分劃面上按順序鍍亮鉻、灰鉻和中波紅外減反膜。
[0012](2)在金屬薄膜表面涂覆光刻膠，并通過曝光、顯影等光刻工藝在光刻膠上制作如光刻板圖形完全相同的小孔圖案。
[0013](3)以金屬薄膜表面的光刻膠作為掩模板，利用光刻在金屬薄膜上形成許多透光小孔，透光小孔的形狀與光刻膠圖形完全一致，光刻后在雙面鍍增透膜。
[0014]圖1所示為目標源上的一個像元，且目標源上的一個像元尺寸需與探測器上的一個像元尺寸相對應。為了使像元能夠模擬全部256個灰度級，將每一個像元都如圖1所示，分為η行η列個大小、形狀都相同的方框元，且方框元之間應該等間距排列。在圖1中，20X20個小方框即為方框元，且這些方框元全部透光，而方框元之間的間隔區(qū)域不透光。方框元的方陣階數(shù)η應該不小于3 (本圖η值為20)，這樣可以保證透過能量在像元上的均勻性。再將每個方框元劃分成256Xm個大小、形狀都相同的微框元，其中，m ^ I,其最大值應當根據(jù)當前光刻分辨率的最小值而定。目前，光刻分辨率能夠達到亞微米級(10nm一100nm)以下，這里假設光刻分辨率是0.1um,另外假設目標源尺寸100mm,分別率320X240。則目標源的長度為80_，寬度為60_，像元尺寸為80mm/320=0.25_。假設η值為20,將每個方框兀劃分成16 X 16個微框兀,則微框兀的尺寸為250um/(20X 16)=0.78125um0于是，m的最大值為(0.78125/0.1)2?61。需要注意的是，上述計算方法認為所有方框元是緊鄰在一起的，即彼此間間距為O ;當方框元之間存在間隔時，m值小于61。
[0015]如果所有方框元全不透光，該像元模擬的灰度級為O ;如果所有方框元全透光，該像元模擬的灰度級為255 ;如果在每一個方框元的相同位置都令m個微框元透光，該像元模擬的灰度級為I ;如果在每一個方框元的相同位置都令hXm個微框元透光，該像元模擬的灰度級為h。圖2 (A)、(B)、(C)、(D)分別列舉了 4個像元的光刻圖和它們各自的局部放大圖，在這4組圖中小方框所圍區(qū)域即為方框元的透光區(qū)域，每個像元的透光區(qū)域都具有相同的大小和形狀，并且透光區(qū)域的尺寸也在圖中標出。這4個像元a、b、c、d模擬了 4個連續(xù)的灰度級。為了實現(xiàn)灰度級由a到d逐漸減1，每一個像元比后一個像元在每個方框元的相同位置光刻掉的微框元的數(shù)量多m，即a像元比b像元在每個方框元的相同位置光刻掉的微框元的數(shù)量多m，其余依此類推。這樣，以m為公差，在每個方框元的相同位置光刻掉的微框元的數(shù)量從O開始逐漸增加m，就可以實現(xiàn)全部256級的灰度模擬，從而能夠模擬高對比度的目標灰度圖像。
【主權項】
1.一種基于光刻技術的光學場景灰度模擬方法，其特征是，該方法應用在紅外靜態(tài)圖像目標模擬器中，該目標模擬器通過在實驗室條件下模擬紅外光學目標來對導引頭光學系統(tǒng)性能進行測試，而目標源是該目標模擬器的重要組成部分，目標源上至少一個像元與探測器的一個像元相對應；在目標源上每個像元通過光刻的方式改變其整體透光面積，使它們能夠模擬全部256個灰度級，從而實現(xiàn)目標模擬器對不同目標場景的灰度模擬。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光刻技術的光學場景灰度模擬方法，其特征是，所述像元，每一個又分為η行η列個大小、形狀都相同的方框元,為保證透過能量在像元上均勻變化，方框元的方陣階數(shù)η應該不小于3。3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于光刻技術的光學場景灰度模擬方法，其特征是，所述方框元，每一個劃分成256Xm個大小、形狀都相同的微框元；當所有方框元全不透光時該像元的灰度級為O，當所有方框元全透光時該像元的灰度級為255 ;在每一個方框元的相同位置令hXm個微框元透光時，該像元的灰度級為h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光刻技術的光學場景灰度模擬方法。在本發(fā)明中，紅外靜態(tài)圖像目標模擬器通過在實驗室條件下模擬紅外光學目標來對導引頭光學系統(tǒng)性能進行測試，而目標源是該目標模擬器的重要組成部分，其上至少一個像元與探測器的一個像元相對應。在目標源上每個像元分為n行n列個大小、形狀都相同的方框元，每個方框元又劃分成256×m個大小、形狀都相同的微框元。在每個方框元的相同位置光刻掉的微框元的數(shù)量從0開始逐漸增加m，就能夠對全部256個灰度級進行高精度的模擬，從而使目標模擬器能夠生成具有高對比度的目標灰度圖像。
【IPC分類】G01M11/02
【公開號】CN105571823
【申請?zhí)枴緾N201410538305
【發(fā)明人】康為民
【申請人】哈爾濱新光光電科技有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月14日