一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片的制作方法_2

文档序号:9725951阅读:来源:国知局
有技术相比,具有以下有益效果:
[0022]1、可对目标波场执行可寻址的局域波前测调,通过对成像视场执行局域波前测量、扫描、检录、凝视或调变,实现多功能化的局域波前测量。
[0023]2、电控切换波前测量与成像模态,本发明通过对液晶微光学结构执行时序加电或断电操作,以及电控切换局域波前测量与常规成像探测操作,实现波前测量模态与成像探测模态间的时序兼容和灵活切换。
[0024]3、成像探测成图效能和波前测量精度高,本发明采用包括面阵电控液晶微透镜的电控液晶微光学结构与面阵可见光探测器耦合的成像探测和局域波前测量架构,具有极高的结构与性能稳定性以及可电控调变的优点。
[0025]4、适应性好,由于本发明可对目标光场执行可寻址的局域波前测调,可根据环境和目标情况灵活变换波前测调区域,对目标的细部特征和环境特性基于波前属性进行智能化分析和利用,具有目标和环境适应性好的优点。
[0026]5、使用方便,由于本发明的液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块被集成在单个芯片上,具有接插方便,易与成像光学系统、电子和机械装置匹配耦合的优点。
【附图说明】
[0027]图1是本发明实施例的一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片的结构示意图;
[0028]图2是本发明实施例的一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片的工作原理图;
[0029]图3是本发明实施例的一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片的可寻址局域波前测量和成像探测的功能性焦斑排布示意图。
[0030]图1中:1-第一端口,2-第一指示灯,3-驱控预处理模块,4-第二端口,5-面阵可见光探测器,6-第三端口,7_液晶微光学结构,8-光入射窗口,9-第四端口,10-第五端口,11-
陶瓷外壳。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0032]图1是本发明实施例的一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片的结构示意图。本发明实施例的一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片包括:可寻址局域波前测调与成像探测结构。
[0033]可寻址局域波前测调与成像探测架构位于陶瓷外壳11内,包括:驱控预处理模块
3、面阵可见光探测器5和液晶微光学结构7。驱控预处理模块3、面阵可见光探测器5和液晶微光学结构7同轴顺序置于陶瓷外壳11内,其中,面阵可见光探测器5位于驱控预处理模块3的前方,液晶微光学结构7位于面阵可见光探测器5的前方且其光入射面通过陶瓷外壳11的面部开孔裸露在外。
[0034]液晶微光学结构7中的各独立加断电液晶微光学块在时序加电态下为电控液晶微透镜阵列块。在加电态下,一个电控液晶微透镜阵列块与一个面阵可见光探测器块构成一个波前测量块,用于将局域目标光波离散成多个倾斜程度各异的子平面波前,并进一步聚焦在与各液晶微透镜对应的子面阵可见光探测器的相应探测元上;电控液晶微透镜阵列中的各单元微透镜均对应一个子面阵可见光探测器,它包括数量和排布方式相同的多个阵列分布的探测元。电控液晶微透镜阵列块与子面阵可见光探测器均为mXn元,其中,m、n均为大于1的整数。子面阵可见光探测器为pXq元,其中,P、q均为大于1的整数,例如,子面阵可见光探测器可以是5 X 5元、9 X 9、12 X 12元甚至更大规模阵列。子面阵可见光探测器与电控液晶微透镜阵列块耦合后被置于成像光学系统的焦面处或弱离焦配置。电控液晶微透镜阵列用于将经由成像光学系统的汇聚光波再聚焦,目标光波被电控液晶微透镜阵列离散成多个倾斜程度各异的子平面波前,并进一步聚焦在与其对应的各子面阵可见光探测器的相应探测元上。
[0035]面阵可见光探测器5用于将汇聚在各可见光探测器上的汇聚光波转换成电信号,并通过后续的量化和校准,以及通过解算子面阵可见光探测器的光电信号所归属的探测元其位置数据,得到所对应的子平面波前的倾角数据,综合子面阵可见光探测器的各子平面波前的倾角数据及成像光学系统的折光汇聚数据,构建出局域目标波前数据并输出。
[0036]由幅度各异的电信号驱控的液晶微透镜将呈现不同的光学折变和聚焦能力。利用液晶微透镜的电调焦属性,根据目标及背景情况,可增大或减小子平面波前的倾角测量范围从而改变波前的测量种类和范围;另一方面,可对波前的异常变化进行判读、预警或校调,提高测量波前的可靠性以及目标和环境适应性;通过对不同的电控液晶微透镜阵列块执行时序的空变加电操作,可对目标光场进行快速波前检录,建立初始波前序列分布形态,对检测的波前进行核实以及可持续更新波前序列,对暴露出的异常的局部波前区域重点进行波前测调,基于动态波前特征获得支撑基于图像识别与判读的波前数据,并预测方位、扰动类别或变动态势,基于所获取的图像信息通常可以识别出异常图像液晶微光学块包括其粗略方位;通过小区域的波前测调,快速建立目标光场的全域波前态势,以及对快速运动的小目标或局域瞬态物理化学过程展开实时波前数据测量、解算与波前构建。
[0037]液晶微光学结构7中的各独立液晶微光学块在时序断电态下为液晶相移板块,并位于面阵可见光探测器5前。在断电态下,多液晶相移板块与多个面阵可见光探测器块匹配。由于液晶相移板块仅对目标光束产生相位延迟,从而构成可以执行常规成像探测操作的微光学/光电成像探测块;面阵可见光探测器用于将通过液晶相移板后最终汇聚在面阵可见光探测器上的聚焦光波转换成电信号;驱控预处理模块用于将面阵可见光探测器的探测元的光电信号归属到一次成像探测操作,通过对面阵可见光探测器的光电信号进行量化和校准处理,得到目标的常规平面图像数据;与各子面阵电控液晶微透镜对应的子面阵可见光探测器,还用于将其用于子平面波前解算的一个探测元的光电信号汇总,构建出由子面阵电控液晶微透镜其阵列规模决定的并与测量子平面波前对应的降低空间分辨率后的成图数据并输出。
[0038]面阵可见光探测器5为rXs元,其中,r=mXp,s = nXq,例如,面阵可见光探测器可以是512 X 512元、1024 X 1024元、2048 X 2048元甚至更大规模阵列。
[0039]液晶相移板用于将经由成像光学系统的汇聚光波进行相位延迟后送入面阵可见光探测器5并被转换成电信号。
[0040]驱控预处理模块3用于为面阵可见光探测器5和可寻址驱控液晶微光学结构7提供驱动和调控信号,驱动面阵可见光探测器5工作,以及液晶微光学结构7执行可寻址加电或断电、电控液晶微透镜与液晶相移板间的切换,并对控制所述液晶微光学结构7进行功能轮替的电信号进行调控。
[0041]驱控预处理模块3上设有第一端口1、第五端口 10、第一指示灯2。其中,第一端口 1用于输出驱控预处理模块3提供给面阵可见光探测器5和液晶微光学结构7的可寻址驱动和调控信号,还用于接收外部设备向面阵可见光探测器5及液晶微光学结构7输入的工作指令,第五端口 10用于输入面阵可见光探测器5提供给驱控预处理模块3的光电数据,第一指示灯2用于指示驱控预处理模块3是否处在正常工作状态,驱控预处理模块3处在正常工作状态,则第一指示灯2闪烁,否则熄灭。
[0042]面阵可见光探测器5上设有第二端口4、第四端口9。其中,第二端口4用于输入驱控预处理模块3提供给面阵可见光探测器5的驱动和调控信号,第三端口9用于输出面阵可见光探测器5提供给驱控预处理模块3的光电数据。
[0043]上述第一端口 1、第二端口 4、第三端口 6、第四端口 9、第五端口 10、第一指示灯2均通过陶瓷外壳11的面部开孔裸露在外。
[0044]下面结合图1说明本发明实施例的一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片的工作过程。
[0045]首先用并行信号和数据线连接第一端口1、第二端口 4和第三端口 6,同时连接并行通讯线至第一端口 1,用并行数据线连接第四端口9和第五端口 10。通过并行通讯线由第一端口 1送入电源开启指令,探测器开始自检,此时第一指示灯2接通闪烁,自检通过后第一指示灯2熄灭,探测器和液晶微光学结构进入工作状态。通过并行通讯线由第一端口 1送入开始工作指令,驱控液晶微光学结构执行可寻址的加电或断电操作。加电态下
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