4元子面阵可见光探测器的多个光敏元上，形成图像化光斑。面阵电控液晶微透镜将多方向入射波束定向汇聚在多个子面阵可见光探测器的光敏元上，所形成的图像化聚焦光斑转换成电信号序列，驱控预处理模块(图中未示出)将每一子面阵可见光探测器中的光敏元的电信号归属到一个单眼的成像操作，通过量化和校准每一子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，完成电控复眼成像探测操作。
[0047]在时序断电态下，液晶微光学结构为液晶相位板，与12X12元面阵可见光探测器对应。入射波束被液晶相位板延迟后射入12X12元面阵可见光探测器的多个光敏元上，形成图像化光斑，面阵可见光探测器将汇聚在其上的图像化聚焦光斑转换成电信号，驱控预处理模块(图中未示出)通过量化和校准光电信号，得到基于特定距离及方位的高像质平面目标图像数据并输出，完成电控高像质单眼成像探测操作。
[0048]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。在电控复眼成像探测模态下，3X3复眼中的每一单眼呈现几乎一致的图像化聚焦光斑形态。在高像质单眼成像模态下，可获得特定距离及方位处的目标的一幅平面图像，并具有相对复眼更高的空间/图像分辨率。
[0049]本发明的复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，采用液晶微光学结构与面阵可见光探测器耦合的架构，通过加电和断电操作，进行时序的复眼或高像质单眼成像探测，捕获目标的三维/立体图像及高像质平面图像，实现常规平面与多视角/多方位/三维立体成像探测方式的兼容，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。
[0050]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，通过将面阵可见光探测器与液晶微光学结构耦合，并对液晶微光学结构进行时序加电或断电操作，完成复眼与高像质单眼成像探测模态间的切换；液晶微光学结构在加电态下为面阵电控液晶微透镜，在断电态下为液晶相位板；每单元电控液晶微透镜与一个子面阵可见光探测器对应，构成电控复眼成像探测模态下的一个成像单眼；液晶相位板与面阵可见光探测器耦合构成高像质单眼成像探测模态下的微光学/光电成像结构；驱控预处理模块将面阵可见光探测器的各光敏元的光电信号进行量化和校准处理，得到目标基于观察视角、视距、或姿态的序列子图像数据，或者特定距离及方位的目标的高像质平面图像数据。
[0051]在上述成像体制下，目标的复眼成像探测空间分辨率，由构成每一复眼的子面阵可见光探测器的阵列规模决定，即阵列规模越大，成像分辨率越高；目标的高像质单眼成像探测空间分辨率，由面阵可见光探测器的阵列规模决定，即阵列规模越大，成像分辨率越高。电控液晶微透镜的阵列规模决定了与其对应的子面阵可见光探测器的数量或者单眼数量。
[0052]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】
1.一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，包括液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块，其中， 所述液晶微光学结构在时序加电态下为面阵电控液晶微透镜； 所述面阵可见光探测器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； 所述面阵电控液晶微透镜与所述面阵可见光探测器匹配耦合，每单元电控液晶微透镜与一个子面阵可见光探测器对应，构成电控复眼成像探测模态下的一个成像单眼； 所述面阵电控液晶微透镜用于将不同方向上的目标光束离散化排布，并定向汇聚在与各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，将同方向目标光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； 所述面阵可见光探测器用于将汇聚在多个子面阵可见光探测器上的光波转换成电信号; 所述驱控预处理模块用于将一个子面阵可见光探测器的各光敏元的电信号归属到一个单眼的成像操作，通过对子面阵可见光探测器的光电信号进行量化和校准处理，得到目标基于观察视角、视距、或姿态的序列子图像数据； 所述驱控预处理模块还用于将面阵可见光探测器的光敏元的电信号归属到一个高像质单眼的成像操作，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，得到高像质平面图像数据。2.如权利要求1所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，通过对所述液晶微光学结构进行时序加电或断电操作，完成复眼与高像质单眼成像探测模态间的切换。3.如权利要求1所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，所述面阵电控液晶微透镜与所述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。4.如权利要求1所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，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所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，所述面阵可见光探测器为RXS元，其中，R = MXP，S = NXQo6.如权利要求1所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，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、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功能转换的电信号进行调控。7.如权利要求1至6中任一项所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，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。8.如权利要求7中所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，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】本发明公开了一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，包括液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块；液晶微光学结构在时序加电态下为面阵电控液晶微透镜；面阵可见光探测器被面阵电控液晶微透镜依其阵列规模划分成多个子面阵可见光探测器，每单元电控液晶微透镜与一个子面阵可见光探测器对应，构成电控复眼成像探测模态下的一个成像单眼；液晶微光学结构在时序断电态下为延迟入射波束的液晶相位板，它与面阵可见光探测器构成高像质单眼成像探测模态下的微光学/光电成像结构；在电控复眼成像探测模态下，驱控预处理模块将一个子面阵可见光探测器的各光敏元的光电信号归属到一个单眼的成像探测操作。
【IPC分类】H01L27/146
【公开号】CN105390519
【申请号】CN201510884667
【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3月9日
【申请日】2015年12月4日