一種小型化的紅外成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及紅外成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小型化的紅外成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外成像技術(shù)，可在全黑的夜空下不用照明就能和白天一樣看清周圍景物；可將景物本身在常溫下的輻射轉(zhuǎn)換成可見的圖像信息；紅外成像分為制冷成像和非制冷成像，制冷型紅外探測器材料的價格昂貴，并且探測器的成品率很低，導(dǎo)致了制冷型紅外熱成像系統(tǒng)價格昂貴；另外，制冷型紅外熱成像系統(tǒng)額外需要一套制冷設(shè)備，增加了系統(tǒng)成本，降低了系統(tǒng)的可靠性；制冷型系統(tǒng)的功耗大，難以實現(xiàn)小型化。這些缺點限制了其在低成本工商業(yè)領(lǐng)域的推廣。非制冷紅外成像系統(tǒng)由于不需要單獨的制冷設(shè)備，因此具有價格低、功耗低、重量輕及可靠性高的優(yōu)點。然而，目前非制冷紅外成像裝置大多采用DSP(digitalsignal processor，數(shù)字信號處理器)加上FPGA (Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)架構(gòu)，其中DSP主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)通信和系統(tǒng)管理等功能主要實現(xiàn)固定的信號處理和時序控制功能；二者相互配合，完成對圖像的實時處理。但是在這些系統(tǒng)中，基于總線時分復(fù)用的DSP和FPGA需要頻繁切換對存儲器的控制權(quán)，必然會降低整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率，增加系統(tǒng)邏輯控制的復(fù)雜度，給系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用帶來諸多不便。更重要的是，采用DSP+FPGA架構(gòu)的電路體積偏大，難以滿足小型化的應(yīng)用要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種小型化的紅外成像裝置，該裝置提高了自身的信號處理速度、縮小了整體的尺寸大小、增加了可靠性。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設(shè)計的小型化的紅外成像裝置，它包括紅外光學(xué)鏡頭，它還包括探測器接口模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換及溫控模塊和信號處理模塊，所述探測器接口模塊包括偏壓單元、非制冷紅外焦平面探測器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換及溫控模塊包括半導(dǎo)體致冷(TEC, ThermoelectricCooler)溫度控制器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述信號處理模塊包括處理器、存儲器、低電壓差分信號發(fā)送器和串口電平轉(zhuǎn)換器，其中，所述紅外光學(xué)鏡頭的光信號輸出端對應(yīng)非制冷紅外焦平面探測器的光信號輸入端，非制冷紅外焦平面探測器的偏壓信號輸入端連接偏壓單元的偏壓信號輸出端，非制冷紅外焦平面探測器的模擬視頻信號輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接處理器的數(shù)字視頻信號輸入端，半導(dǎo)體致冷溫度控制器的半導(dǎo)體致冷溫度控制信號輸出端連接非制冷紅外焦平面探測器的溫度控制信號輸入端，非制冷紅外焦平面探測器的溫度反饋信號輸出端連接半導(dǎo)體致冷溫度控制器的溫度反饋信號輸入端，半導(dǎo)體致冷溫度控制器的溫度控制完成信號輸出端連接處理器的溫度控制完成信號輸入端，處理器的數(shù)據(jù)存儲接口連接存儲器，處理器的第一數(shù)字紅外成像信號輸出端連接低電壓差分信號(Low Voltage Differential Signaling，LVDS)發(fā)送器的信號輸入端，處理器的命令通信端連接串口電平轉(zhuǎn)換器的通信接口，處理器的探測器驅(qū)動信號輸出端連接非制冷紅外焦平面探測器的探測器驅(qū)動信號輸入端。
[0005]本實用新型采用單個高性能的FPGA器件架構(gòu)(即信號處理模塊中的處理器)提高了圖像信號處理的速度及數(shù)據(jù)傳輸效率，減小了系統(tǒng)邏輯控制的復(fù)雜度。在圖像信號的傳輸過程中利用FPGA內(nèi)部存儲器(即信號處理模塊內(nèi)部的存儲器)，省去了傳統(tǒng)紅外成像中需要的外部FIFO(First Input First Output，先入先出隊列芯片)或DPRAM(doubleport random memory DPRAM，雙端口隨機存儲器)，另外，信號處理模塊的處理器對非制冷紅外焦平面探測器直接進行驅(qū)動，使得本實用新型具有較高的集成度，省去了傳統(tǒng)非制冷紅外成像裝置中的外部驅(qū)動電路，節(jié)省了制板空間、縮小了紅外成像裝置的尺寸，提高了裝置的可靠性。
【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0007]其中，I一信號處理模塊、1.1一處理器、1.2一存儲器、1.3一低電壓差分信號發(fā)送器、1.4一串口電平轉(zhuǎn)換器、1.5—數(shù)模轉(zhuǎn)換器、2—紅外光學(xué)鏡頭、3—探測器接口模塊、3.1—偏壓單元、3.2—非制冷紅外焦平面探測器、3.3—有源濾波器、4一模數(shù)轉(zhuǎn)換及溫控模塊、4.1一半導(dǎo)體致冷溫度控制器、4.2—模數(shù)轉(zhuǎn)換器、4.3—無源濾波器。
【具體實施方式】
[0008]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0009]如圖1所述的小型化的紅外成像裝置，它包括紅外光學(xué)鏡頭2、探測器接口模塊3、模數(shù)轉(zhuǎn)換及溫控模塊4和信號處理模塊1，所述探測器接口模塊3包括偏壓單元3.1、非制冷紅外焦平面探測器3.2，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換及溫控模塊4包括半導(dǎo)體致冷溫度控制器4.1和模數(shù)轉(zhuǎn)換器4.2，所述信號處理模塊I包括處理器1.1、存儲器1.2、低電壓差分信號發(fā)送器1.3和串口電平轉(zhuǎn)換器1.4，其中，所述紅外光學(xué)鏡頭2的光信號輸出端對應(yīng)非制冷紅外焦平面探測器3.2的光信號輸入端，非制冷紅外焦平面探測器3.2的偏壓信號輸入端連接偏壓單元3.1的偏壓信號輸出端，非制冷紅外焦平面探測器3.2的模擬視頻信號輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器4.2連接處理器1.1的數(shù)字視頻信號輸入端，半導(dǎo)體致冷溫度控制器4.1的半導(dǎo)體致冷溫度控制信號輸出端連接非制冷紅外焦平面探測器3.2的溫度控制信號輸入端，非制冷紅外焦平面探測器3.2的溫度反饋信號輸出端連接半導(dǎo)體致冷溫度控制器4.1的溫度反饋信號輸入端，半導(dǎo)體致冷溫度控制器4.1的溫度控制完成信號輸出端連接處理器1.1的溫度控制完成信號輸入端，處理器1.1的數(shù)據(jù)存儲接口連接存儲器1.2，處理器1.1的第一數(shù)字紅外成像信號輸出端連接低電壓差分信號發(fā)送器1.3的信號輸入端，處理器1.1的命令通信端連接串口電平轉(zhuǎn)換器1.4的通信接口，處理器1.1的探測器驅(qū)動信號輸出端連接非制冷紅外焦平面探測器3.2的探測器驅(qū)動信號輸入端。上述串口電平轉(zhuǎn)換器1.4選擇為RS422串口電平轉(zhuǎn)換器。上述探測器接口模塊3、模數(shù)轉(zhuǎn)換及溫控模塊4和信號處理模塊I采用12V電源供電。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述信號處理模塊I還包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器1.5，處理器1.1的第二數(shù)字紅外成像信號輸出端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器1.5的信號輸入端。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述探測器接口模塊3還包括有源濾波器3.3，模數(shù)轉(zhuǎn)換及溫控模塊4還包括無源濾波器4.3，所述非制冷紅外焦平面探測器3.2的模擬視頻信號輸出端依次通過有源濾波器3.3