[发明专利]一种可同时对可见光谱段和短波红外谱段成像的电子学系统

说明书

本申请属于光电探测技术领域，特别是涉及一种同时对可见光谱段和短波红外谱段成像的电子学系统，包括：探测器，用于探测可见光谱段和短波红外谱段的目标；温控单元，用于保持所述探测器温度恒定；FPGA控制单元，用于处理和整合图像信息和温度信息；数据输出单元，用于将处理好的信息传输给快视设备；电源供电单元，用于为其他单元提供所述直流电平。本申请采用单个成像系统，有效增加探测器输入能量，提高了仪器整体性能。

技术领域

本申请涉及光电探测技术领域，特别是涉及一种同时对可见光谱段和短波红外谱段成像的电子学系统。

背景技术

近年来，随着红外焦平面探测器的发展，多谱段的成像光谱仪已经广泛应用于航空航天探测、大气成分分析以及军事国防等领域。可见光谱段(400nm-700nm)和短波红外谱段(1000nm-2000nm)是高光谱成像系统最常见的两个谱段。传统情况下，可见光谱段通常采用CMOS图像探测器或CCD探测器，短波红外谱段采用InGaAs探测器，二者无法采用相同的传感器技术。光学系统除了常规的望远镜系统、聚焦系统、准直系统以及狭缝，还需要分光系统，将入射光分配给不同谱段的成像系统。

由于可见光谱段和短波红外谱段分别采用不同的探测器，所以多谱段的光谱仪通常需要多片昂贵的探测器以及独立的光机系统，整机尺寸和系统成本居高不下。同时常规的FPGA接口无法兼容索尼探测器SLVS标准，另外常规的温控做法是采用运算放大器、功率晶体管等模拟器件实现温度反馈控制，该方法调节参数需要更改电路板上的阻容器件，操作麻烦，不易更换。

发明内容

基于此，本申请提供一种可同时对可见光谱段和短波红外谱段成像的电子学系统。

为解决上述技术问题，本申请提供一种可同时对可见光谱段和短波红外谱段成像的电子学系统，其特征在于，包括：

探测器，用于探测可见光谱段和短波红外谱段的目标，

温控单元，用于保持所述探测器温度恒定，

FPGA控制单元，用于处理和整合图像信息和温度信息，

数据输出单元，用于将处理好的信息传输给快视设备，

电源供电单元，用于为其他单元提供所述直流电平。

进一步的，所述探测器采用输出寄存器的方式，以数字量的形式提供所述探测器的实时温度。

进一步的，所述探测器为探测器IMX991，其输出信号标准为五路，其中四路为图像信号，一路为伴随时钟信号。

进一步的，所述探测器采用MC20901芯片，设计转换电路，将SLVS转换成FPGA可兼容的LVDS标准，使所述FPGA控制单元对图像数据进行处理和整合。

进一步的，所述温控单元采用热电制冷的方式对所述探测器的温度进行控制，通过所述探测器自带或外接的热敏电阻反应探测器实时温度，反馈给所述温控单元。

进一步的，所述温控单元采用温控芯片MAX8520，在FPGA内部实现PID算法，采用数字化的方式实现探测器温度的闭环反馈控制系统。

本申请的有益效果：

1、本申请采用最新的索尼探测器IMX991，覆盖可见光谱段和短波红外谱段(400nm～1700nm)，原本需要两套甚至更多的成像电子学系统，现在只需要一套，对应的光机系统也会减少，可有效降低系统成本，减小空间需求。此外，本申请采用单个成像系统，可有效提高入射能量，提高整机性能。

2、针对探测器IMX991特殊的输出信号电平标准SLVS，采用MC20901芯片，设计转换电路，将SLVS转换成FPGA可兼容的LVDS标准，方便FPGA对图像数据进行处理和整合。

3、本申请采用热电制冷得方式降低探测器自身温度，降低了暗电流对图像信号的影响。