的液晶微光学块为汇聚光束的面阵电控液晶微透镜，断电态下的液晶微光学块为延迟光波相位的液晶相移板。驱控预处理模块3经第一端口 1、第二端口 4和第三端口 6，向面阵可见光探测器5及液晶微光学结构7输入驱动和调控信号，面阵可见光探测器5经第四端口 9向驱控预处理模块3输出光电信号数据，光电信号数据经驱控预处理模块3处理后得到的局域波前数据以及常规平面目标图像数据，该数据集包括由执行局域波前测量的面阵可见光探测器块输出的与局域波前对应且已降晰的局域图像数据并由端口 1输出。
[0046]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。如图2所示，面阵可见光探测器5与液晶微光学结构7耦合，被放置在成像光学系统的焦面处或弱离焦配置。液晶微光学结构7中的(n，m-l)、(n，m)(n，m+l)(n，m+2)液晶微光学块，被独立加电或断电驱控。
[0047]第(n，m)以及(n，m+2)液晶微光学块的液晶微光学结构在时序加电态下为电控液晶微透镜阵列，各液晶微光学块中的3 X 3元的子面阵电控液晶微透镜其各单元微透镜与5X 5元子面阵可见光探测器对应。被子面阵电控液晶微透镜分割形成的子平面波前，被单元液晶微透镜聚焦在5X5元子面阵可见光探测器的探测元上。子面阵电控液晶微透镜将倾斜程度各异的子平面波前定向聚焦在子面阵可见光探测器的相应探测元上。驱控预处理模块(图中未示出)通过提取子面阵可见光探测器的探测元的光电信号并经量化、校准和解算，得到聚焦光斑质心所归属的探测元位置数据，进而得到子平面波前相对入射平面的倾角值，综合子面阵电控液晶微透镜所分割的子平面波前倾角数据以及成像光学系统的折光汇聚数据，重构出目标的局域出射波前数据并输出。
[0048]第(η，m -1)以及(η，m +1)液晶微光学块的液晶微光学结构在在时序断电态下为液晶相移板块。各液晶相移板块与15X15元的子面阵可见光探测器对应。局域入射波束被液晶相移板延迟后射入15X15元面阵可见光探测器的探测元上，形成图像化聚焦光斑并被面阵可见光探测器转换成电信号，驱控预处理模块(图中未示出)通过对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并输出。
[0049]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局域波前测量和获取图像信息的功能性焦斑排布示意图。在测量波前模态下，3X3元的子面阵电控液晶微透镜与15X15元规模的子面阵可见光探测器对应，构成目标的局域波前测量块。各单元电控液晶微透镜展现位置各异的汇聚斑分布形态。在成像模态下，面阵可见光探测器上的图像化焦点排布形态，通过光电转换形成一幅常规的平面目标图像。
[0050]本发明的可寻址测量局域波前的成像探测芯片，采用液晶微光学结构与面阵可见光探测器耦合的架构，通过可寻址的时序加电和断电操作，进行时序的可寻址局域波前测量与目标的成图操作，捕获目标的出射波前以及平面图像，实现常规平面成像与感兴趣的局域波前测量的时序融合。具有探测效能高，使用方便，易与常规成像光学系统、电子和机械装置匹配耦合的优点。
[0051]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片，其特征在于，包括可寻址加电液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块，其中， 所述可寻址加电液晶微光学结构被划分成多个阵列分布的液晶微光学块，在时序加电态下为液晶微透镜阵列块，在时序断电态下为液晶相移板块； 所述可寻址加电液晶微光学结构依照其被划分的液晶微光学块规模和形态，将与其对应的面阵可见光探测器划分成同等面形和规模的面阵可见光探测器块，各面阵可见光探测器块包括数量和排布方式相同的多个阵列分布的探测元； 每个液晶微光学块与一个面阵可见光探测器块对应，在加电态下的一个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，在断电态下的一个液晶相移板块与一个面阵可见光探测器块构成一个常规成像探测块； 所述液晶微透镜阵列块用于将目标的局域光波前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光敏元上； 所述面阵可见光探测器用于将汇聚在各探测器上的汇聚光波转换成电信号并经过后续的量化和校准，以及通过解算各子面阵可见光探测器的光电信号所归属的探测元位置数据，得到所对应的子平面波前的倾角数据，综合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，构建出局域波前数据并输出； 所述面阵可见光探测器还用于将进行波前测量的光电信号汇总，以构建出成图数据并输出； 所述液晶相移板块用于延迟目标光束相位并与面阵可见光探测器块耦合，以构成成像探测模态下的微光学/光电成像探测块。2.如权利要求1所述的成像探测芯片，其特征在于，通过对所述液晶微光学块进行可寻址的时序加电或断电操作，完成可加电或断电操作的液晶微光学块的选择以及波前测量模态与成像探测模态间的切换。3.如权利要求1所述的成像探测芯片，其特征在于，所述液晶微光学块与所述面阵可见光探测器块均为mXn元，其中，m、n均为大于1的整数。4.如权利要求1所述的成像探测芯片，其特征在于，所述子面阵可见光探测器为pXq元，其中，P、q均为大于1的整数。5.如权利要求1所述的成像探测芯片，其特征在于，所述面阵可见光探测器为RX S元，其中，R=mXp，S = nXq。6.如权利要求1所述的成像探测芯片，其特征在于，所述驱控预处理模块还用于为所述面阵可见光探测器和液晶微光学结构提供驱动和调控信号，驱动所述面阵可见光探测器和液晶微光学结构工作，并对所述液晶微光学结构进行可寻址加电和断电操作的电信号进行调控。7.如权利要求1中所述的成像探测芯片，其特征在于，所述驱控预处理模块上固化了专用算法，用于解算各子面阵可见光探测器的光电信号所归属的探测元的位置数据，还用于解算所对应的子平面波前的倾角数据，还用于解算综合成像光学系统的折光汇聚数据后的子平面波前的倾角修正数据以及构建目标的局域波前数据并输出。8.如权利要求1至7中任一项所述的成像探测芯片，其特征在于，还包括陶瓷外壳；其中，所述液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块同轴顺序置于陶瓷外壳内，所述面阵可见光探测器位于所述驱控预处理模块的前方，所述液晶微光学结构位于所述面阵可见光探测器的前方且其光入射面通过所述陶瓷外壳的面部开孔裸露在外。9.如权利要求8中所述的成像探测芯片，其特征在于，所述驱控预处理模块上设有第一端口、第五端口和指示灯，所述面阵可见光探测器上设有第二端口和第四端口，所述液晶微光学结构上设有第三端口； 所述第一端口用于接入电源线以连接外部电源，还用于接收外部设备向可见光探测器与液晶微光学结构输入的工作指令，还用于输出所述驱控预处理模块提供给所述面阵可见光探测器和液晶微光学结构的驱动和调控信号； 所述第一指示灯用于指示所述驱控预处理模块是否处在正常工作状态；所述第二端口用于输入所述驱控预处理模块提供给所述面阵可见光探测器的驱控信号； 所述第三端口用于输入所述驱控预处理模块提供给所述液晶微光学结构的驱控信号； 所述第四端口用于输出所述面阵可见光探测器提供给所述驱控预处理模块的光电信号；所述第五端口用于输入所述面阵可见光探测器提供给所述驱控预处理模块的光电信号。
【专利摘要】本发明公开了一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片，包括可寻址加电液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块；液晶微光学结构被划分成可独立施加电驱控信号的多个液晶微光学块，各液晶微光学块具有相同的面形和结构尺寸，被加电液晶微光学块为液晶微透镜阵列块，其余未加电液晶微光学块为液晶相移板块；被液晶微光学块化的液晶微光学结构将与其对应的面阵可见光探测器划分成同等面形和规模的面阵可见光探测器块，并且各面阵可见光探测器块包含同等数量和排布方式的探测器。本发明具有执行可寻址选择及变更局域波前测量的成像探测效能，使用方便，易与常规成像光学系统耦合。
【IPC分类】G01J9/00
【公开号】CN105486415
【申请号】CN201510891512
【发明人】张新宇, 雷宇, 信钊炜, 魏冬, 桑红石, 王海卫, 谢长生
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月4日