[发明专利]一种基于光读出红外探测的红外成像设备及其方法

说明书

本申请要求于申请号(201110446662.8)的中国专利申请的本国优先权。该中国专利申请CN 201110446662.8的全部内容被以引用方式包含于此。

技术领域

本发明涉及红外成像技术领域，尤其涉及基于光读出红外探测的红外成像设备及其方法。

背景技术

当前，红外辐射探测装置用于将不可见的红外辐射转化为可见的图像，它包括红外热像仪、红外测温仪等。红外热像仪探测的红外线是物体自发辐射的，无需主动照明，也不受白天黑夜的影响，具有非接触、无干扰、探测距离远和隐蔽性的优势。此外，由于长波红外波长20倍于可见光波长，具有极强的穿透烟雾的能力，可在浓烟和浓雾环境中看清远处的景物。按照探测原理的不同，大致可将红外辐射探测装置的核心部件(即，探测器)分为两类，一类是量子型的红外辐射探测器和热型的红外辐射探测器。

针对量子型的红外辐射探测装置，其核心部件是量子型的红外辐射探测器，它根据光电效应将红外光子的能量转化为光电子的能量。例如，对应于波长为8～14微米的红外光子，其能量约为0.1eV，这与室温下(300K)的电子热运动产生的能量相当。因此，为有效抑制电子热噪声，目前所有量子型的红外辐射探测装置都需要一套额外的制冷装置，将探测器的温度降到77K左右，以降低电子热运动的能量。然而，设置有制冷装置的量子型红外辐射探测装置比较笨重，而且价格极为昂贵。

针对热型的红外辐射探测装置，其核心部件是热型的红外辐射探测器。传统的热型红外辐射探测器将入射的红外光能量转化为探测器的热能，通过集成电路检测出探测器的温升引发的热致可测物理量的变化，比如电阻率或电容的变化等。这些热致可测物理量的变化是通过对探测单元输入电流来读出的。而当电流通过探测单元时，会在探测单元上产生附加的热量，带来读出误差。同时，为了让探测单元能有效地产生局部温升，探测单元与基底之间必须实现热隔离。为了读出热致物理量的变化，探测单元与基底之间必须通过导线相连。而导线往往也是热的良导体，因此，传统的热型红外辐射探测器也较难实现理想的热隔离。

正是由于量子型的红外辐射探测装置和热型的红外辐射探测装置使用时所存在的缺陷或不足，基于光读出红外探测的红外成像设备已越来越受到设计者和使用者的青睐。光读出红外探测的原理是利用器件吸收红外线后发生某种物理性质的变化，然后用参考光探测其变化，从而得到红外辐射的强度。光读出红外探测器的输入和输出都是光信号，不需要电气引脚，也无功耗，不仅简化了探测器的设计和加工，更重要的是避开了电学噪声和电路发热引起的测量误差。

然而，现有技术中的光读出红外热像仪的光路设计过于复杂，导致整个红外成像设备的体积庞大。并且，红外成像设备中各光学元件的定位也存在多种不稳定因素，导致基于光读出红外成像技术的热像仪可靠性不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光读出红外探测的红外成像设备及其方法。

根据本发明的一个方面，提供一种基于光读出红外探测的红外成像设备，其中，所述红外成像设备包括：

参考光源，用于提供参考光束，其被引向红外探测器件；

红外探测器件，用于吸收待成像的物体所发出的红外光束，并且透射或反射所述参考光束；

光读出装置，用于根据经由所述红外探测器件透射或反射后的所述参考光束，形成一图像。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于光读出红外探测的红外成像方法，其中，该红外成像方法包括以下步骤：

a将待成像的物体所发出的红外光束引向红外探测器件；

b将参考光束引向所述红外探测器件；

c所述红外探测器件吸收所述红外光束并透射或反射一部分所述参考光束；

d根据经由所述红外探测器件透射或反射的所述参考光束形成一个图像。