一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的制作方法_2

文档序号:9632644阅读:来源:国知局
成像探测模态的时序电控构建与转换。
[0018]2、目标多视角/多视距/多姿态序列子图像数据捕获,本发明通过将面阵电控液晶微透镜与面阵可见光探测器耦合,实现不同视距目标及不同方向波束的有序分离成图操作,具有基于单片功能化的可见光探测器阵列实现复眼功能的优点。
[0019]3、高空间分辨率图像数据捕获,本发明通过对液晶微光学结构时序断电后形成的液晶相位板与面阵可见光探测器耦合,实现基于面阵可见光探测器阵列规模所约束的高像质成图操作,具有时序获取目标的高空间分辨率图像信息的优点。
[0020]4、测量精度高,由于本发明采用具有电控液晶微透镜和液晶相位板这样的双重功能的液晶微光学结构与面阵可见光探测,它们均具有极高的结构和性能稳定性,具有测量精度高的优点。
[0021]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】
[0022]图1是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的结构示意图;
[0023]图2是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的工作原理图;
[0024]图3是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的图像化焦斑排布示意图。
[0025]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】
[0026]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。
[0027]图1是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的结构示意图。本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片包括:复眼与高像质单眼的时序电调成像探测架构。
[0028]复眼与高像质单眼的时序电调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。
[0029]在时序加电态下,液晶微光学结构7为面阵电控液晶微透镜。面阵可见光探测器5位于面阵电控液晶微透镜的焦面处并包括多个阵列分布的子面阵可见光探测器,每个子面阵可见光探测器包括数量和排布方式相同的多个阵列分布的光敏元。面阵电控液晶微透镜包括多个阵列分布的单元液晶微透镜,每单元液晶微透镜与一个子面阵可见光探测器对应。面阵电控液晶微透镜7与面阵可见光探测器5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2X2元、4X4元、8X8元甚至更大规模阵列。
[0030]面阵可见光探测器5与面阵电控液晶微透镜耦合集成,被放置在由主镜构成的成像光学系统的焦面处或弱离焦配置。
[0031]面阵电控液晶微透镜用于将经由主镜构成的成像光学系统的光波再聚焦,每单元电控液晶微透镜将不同方向目标波束离散化排布,并定向汇聚在与该单元电控液晶微透镜对应的子面阵可见光探测器的相应光敏元上,面阵电控液晶微透镜将同方向目标波束定向汇聚在多个子面阵可见光探测器相同位置的光敏元上。
[0032]面阵可见光探测器5用于将汇聚在多个子面阵可见光探测器上的汇聚光波转换成电信号。
[0033]驱控预处理模块3用于将各子面阵可见光探测器中相同位置的光敏元的电信号归属到一个单眼的成像操作,通过量化和校准面阵可见光探测器的光电信号,得到目标基于观察视角、视距、或姿态的序列子图像数据并输出,完成复眼成像探测操作。
[0034]在时序断电态下,液晶微光学结构7为液晶相位板,并位于面阵可见光探测器5
、广.刖。
[0035]面阵可见光探测器5为1^3元,其中,1? = 1^?,3 = ~\0,例如,面阵可见光探测器可以是512X512元、1024X1024元、2048X2048元甚至更大规模阵列。
[0036]面阵可见光探测器5与液晶相位板耦合集成,被放置在由主镜构成的成像光学系统的焦面处或弱离焦配置。
[0037]液晶相位板用于将经由成像光学系统的光波进行相位延迟后送入面阵可见光探测器5并转换成电信号。
[0038]驱控预处理模块3用于将面阵可见光探测器的各光敏元的电信号归属到一个高像质单眼的成像操作,通过量化和校准面阵可见光探测器的光电信号,得到特定距离及方位的目标的高像质平面图像数据并输出,完成高像质单眼成像探测操作。
[0039]驱控预处理模块3还用于为面阵可见光探测器5和液晶微光学结构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完成面阵电控液晶微透镜与液晶相位板间的切换操作,并对所述液晶微光学结构进行功能转换的电信号进行调控。
[0040]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及液晶微光学结构输入的工作指令,第五端口 10用于将序列子图像数据和高像质平面图像数据从驱控预处理模块3输出,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,。
[0041]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的光电信号。
[0042]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。
[0043]下面结合图1说明本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的工作过程。
[0044]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送入开始工作指令后,探测器开始进行图像数据测量。驱控预处理模块3经第一端口 1和第二端口 4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经第三端口 9和第四端口 10向驱控预处理模块3输出光电信号,光电信号经驱控预处理模块3处理后得到的复眼成像探测模态下的目标基于观察视角、视距、或姿态的序列子图像数据,或者基于特定距离及方位的高像质平面目标图像数据并由第一端口 1输出。
[0045]图2是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的工作原理图。如图2所示,面阵可见光探测器与液晶微光学结构耦合集成,被放置在由主镜构成的成像光学系统的焦面处或弱离焦配置。
[0046]在时序加电态下,面阵电控液晶微透镜中的单元液晶微透镜与4X4元子面阵可见光探测器对应。入射波束被单元液晶微透镜成像在4X
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