一种随机扫描成像的红外阴极射线显像装置的制作方法

该技术属于红外显像领域，具体涉及一种随机扫描成像的红外阴极射线显像装置。

背景技术：

红外阴极射线显像装置(IR-CRT)是一种红外辐射场景产生器，它可将计算机产生的图像信号转换为真实的红外辐射，为红外成像(或探测)装置的测试提供红外辐射场景，常在红外目标模拟器中承担红外辐射源的功能。

介绍红外阴极射线显像管相关情况的文献有《红外与激光工程》杂志2008年第37卷增刊文章《IR-CRT与微镜型红外场景产生器应用特性分析》以及2006年第35卷增刊文章《动态红外图像生成技术综述》。其工作原理与可见光阴极射线管(CRT)类似，均是利用电子束轰击荧光材料发光产生图像，不同的是红外阴极射线显像管采用了特别的荧光材料，可产生红外图像。通过偏转部件控制电子束不断从左到右、从上到下逐行逐点地扫描到屏上，可完成一幅完整图像的生成。这种逐行逐点地扫描的方式叫光栅扫描。由于扫描点多，光栅扫描方式限制了红外阴极射线显像管显像的帧频，很难实现100Hz以上的显示帧频。此外，光栅扫描时间固定，图像显示帧频难以调整，限制了其适用范围。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种随机扫描成像的红外阴极射线显像装置，当图像中亮点数较少时，可显著提高图像的帧频，图像显示帧频可高达200Hz以上。

本实用新型的技术方案是：一种随机扫描成像的红外阴极射线显像装置，包括电子枪、磁偏转控制装置、红外靶板和红外热像仪；电子枪产生聚焦电子束，由磁偏转控制装置接收待显示的图像信息，并控制电子束进行扫描轰击红外靶板的指定位置，并由红外热像仪采集，完成红外显像。

还包括安装在红外靶板上的冷却装置。

所述控制电子束进行扫描的扫描方式为随机扫描，即电子束只扫描亮像素对应的位置；图像显示的帧频为完成一幅图像扫描显示的时间的倒数。

红外靶板上涂有红外荧光材料。

还包括红外窗口，位于红外靶板的输出端后。

还包括外壳，所述显像装置的部件均放置于外壳内，并进行抽真空处理。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：通过改进电子束扫描成像的方法，即将现有的光栅扫描方式改进为随机扫描，达到减少扫描时间，提高显示帧频的目的。具体优点有：

1)本实用新型使用随机扫描方式，由于减少了扫描点，可提高图像的刷新帧频。需要扫描点越少，帧频可以提高越高。当图像中亮点数比例小于50％时，帧频可提高一倍。

2)由于图像扫描点数不是固定值，图像的帧频可以根据需要调节，可适用于不同帧频的红外成像装置，降低了图像匹配的难度，提高了使用的灵活性。

3)由于图像的中心位置由扫描路径决定，而本实用新型的随机扫描方式具有路径不固定的特点，因此具有图像显示的中心位置可以在一定范围内调整的功能。这样可以补偿因结构偏差和安装误差引起的图像中心偏移问题，避免使用其他调整机构。

附图说明

图1为红外阴极射线显像管结构示意图；

图2为随机扫描与光栅扫描方式对比图。

具体实施方式

本实用新型红外阴极射线显像管主要包括五个部件：电子枪1、红外靶板3、红外窗口4、外壳6、冷却装置7、磁偏转控制装置8和红外热像仪9，内部为真空状态。电子枪1产生聚焦电子束2轰击红外靶板3，输出的红外辐射图像5必需透过红外窗口4往外辐射。外壳6有结构支撑、真空保持、内导电的作用。红外辐射图像5对红外靶板3的温度稳定性和均匀性要求较高，需要冷却装置7降低红外靶板3的温度并保持温度温度，以抑制杂散红外辐射、减低图像本地辐射、提高图像质量。

聚焦电子束2的强度控制输出的红外辐射图像5中像素点的灰度。聚焦电子束2通过磁偏转控制装置8控制电子轰击红外靶板3的指定位置，完成红外显像；红外靶板3上涂有红外荧光材料，电子轰击后会发射红外光，产生的红外光有一定的余晖时间，在荧光材料余晖时间内电子扫描轰击其他位置形成一幅完整的红外图像，该图像由红外热像仪9观测到。聚焦电子束2的强度由输入的图像信号亮点灰度大小决定，聚焦电子束2的偏转大小由输入的图像信号中亮度坐标位置决定，这样完成了由输入的计算机图像信号到真实红外辐射图像的对应转换。

图像显示的帧频为完成所有像素点扫描的时间的倒数，扫描时间越短，图像帧频越高。扫描时间主要包括电子束轰击时间和扫描移动时间。扫描移动过程中，为避免把移动轨迹显示出来，电子束需要做消影处理，把电子束强度调整为0。

随机扫描与光栅扫描方式对比图如图2所示。图2(a)为待显示的计算机图像，可以看到图中有亮像素和暗像素两种。对于光栅扫描，如图2(b)所示，电子束将由左向右，由上到下依次扫过靶板面所有像素位置，扫描完成后指向左上方的初始位置，因此需要扫描的像素数固定，在每个像素位置进行轰击成像的时间也固定，即使该像素为暗像素，即灰度为0，电子束依然在该位置停留相应的轰击时间，只是把电子束强度调整为0。对于随机扫描，电子束只扫描亮像素对应的位置，亮像素个数越少，需要扫描的位置就越少，电子轰击的时间也相应缩短。图像显示帧频可以根据显示图像内容情况调整，以适应不同帧频的红外探测器，实现图像匹配。

假设采用光栅扫描方式完成单幅图像显示的时间为t，对应的图像显示频率为f₀，f₀＝1/t。为避免随机扫描图像显示帧频持续变化，可以将图像帧频设为几种常用状态，比如2f₀和4f₀。当图像信号中亮像素的数量占总像素的比例小于二分之一大于四分之一时，使用帧频为2f₀的状态，扫描完成所有亮像素后回到初始位置(图2(c)中左上角)需等待时间到t/2才开始下幅图像的扫描；当图像信号中亮像素的数量占总像素的比例小于四分之一时，使用帧频为4f₀的状态，完成单幅图的扫描后等待时间到t/4才开始下幅图像的扫描。

本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。