[发明专利]液晶基电调成像波谱面阵红外探测芯片

说明书

技术领域

本发明属于红外成像探测技术领域，更具体地，涉及一种液晶基电调成像波谱面阵红外探测芯片。

背景技术

一般而言，源于地球、太阳、星体、干扰或欺骗性光源的光频电磁辐射构成了目标的背景光场。自然或者人工物质结构在材料、组分、能态、构造、形貌、活性以及生存环境方面的差异，使其呈现各异的自发辐射以及对外界电磁辐射的反射、散射或者透射属性，但均有本征的可标记的特征谱电磁信息。它们一般以纳米/亚纳米级谱宽的电磁形态呈现出来，分布在紫外、可见光、红外以及THz谱域。如火箭、飞行器以及导弹的尾焰光辐射呈现窄带连续谱，以及峰值辐射功率随尾焰温度的变化而改变。人工红外源通常表现出微米尺度的辐射带宽，并且随温度变化改变其辐射功率和波长。高相干激光其谱宽常被约束在纳米/亚纳米尺度。爆燃或爆炸发光则与物质的高温燃烧发光类似，其能谱在微米/亚微米范围，并具有窄带连续性、非匀质性和时序性。目前广泛使用的碳材料、工程塑料、陶瓷、玻璃钢、多种无机非金属复合材料对电磁辐射的响应或扰动，则主要存在于远红外甚至THz谱域。

基于物质谱辐射属性的图谱一体化成像技术，目前已应用于环境监视，恐怖装置鉴别，探测使用了工程塑料、高性能陶瓷、无机非金属复合材料的电磁隐身飞行器，对毒品和生化物质进行快速成像检测，提高基于图像信息的安检水平，以及成像探测、观察和制导等方面，并进一步推动成像探测技术的持续快速发展。但现有问题仍然是：基于宽光谱探测器材的谱成像装置仍需配置复杂精密的饲服、驱动或扫描机构，体积和质量大，响应慢，谱图像的生成、转换时间长，电子资源占用量大，不适用于高速载体或目标，难以执行任意的成像波谱切入或跳转。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有强的图谱一体化探测能力，使用方便，成像波谱响应迅速，可执行任意的波谱切入、凝视或跳转，易与其它光学/光电/机械结构耦合，以及环境适应性好的液晶基电调成像波谱面阵红外探测芯片。

为实现上述目的，本发明提供了一种液晶基电调成像波谱面阵红外探测芯片，其特征在于，包括陶瓷外壳、谱红外成像探测架构以及金属散热板，谱红外成像探测架构设置在陶瓷外壳内，并包括驱控与图像预处理模块、面阵非制冷红外探测器、以及电调成像波谱液晶模块，三者同轴顺序设置，金属散热板设置在陶瓷外壳后部，并与其固联用于芯片散热，电调成像波谱液晶模块用于接收目标红外入射光，通过其内的多级次高反射干涉相干提取红外入射光中的谱红外光，并传送到面阵非制冷红外探测器，面阵非制冷红外探测器用于对谱红外光进行光电转换，以生成电响应信号，驱控与图像预处理模块用于对电响应信号进行量化、配准和校正，以获得谱红外图像数据并输出，驱控与图像预处理模块是基于SoC和FPGA结构，用于为电调成像波谱液晶模块、以及面阵非制冷红外探测器提供驱动和调控信号，电调成像波谱液晶模块还用于根据调控信号改变其液晶材料的折射率，以改变红外入射光中的谱红外光的波长。

陶瓷外壳的侧面还设置有第四指示灯，其与驱控与图像预处理模块电连接，用于显示红外光电响应数据处在正常的输出状态，陶瓷外壳的侧面还设置有通讯端口，用于与外部电子装置连接以接收指令，用于输出电调成像波谱液晶模块和面阵非制冷红外探测器的工作参数，以及红外图像数据，陶瓷外壳的侧面还设置有第一指示灯，其与驱控与图像预处理模块电连接，用于显示通讯端口处在正常工作状态，陶瓷外壳的侧面还设置有第二指示灯，其与驱控与图像预处理模块电连接，用于显示驱控与图像预处理模块处在正常工作状态，陶瓷外壳的侧面还设置有第三指示灯，其与驱控与图像预处理模块电连接，用于显示面阵非制冷红外探测器处在正常工作状态，陶瓷外壳的侧面还设置有第五指示灯，其与所属驱控与图像预处理模块电连接，用于显示电调成像波谱液晶模块处在正常工作状态，陶瓷外壳的侧面还设置有驱控信号输出端口，其与探测器驱控信号输入端口以及液晶驱控信号输入端口电连接，用于从驱控与图像预处理模块输出面阵非制冷红外探测器以及电调成像波谱液晶模块的驱动和调控信号，陶瓷外壳的侧面还设置有探测器驱控信号输入端口，其与驱控信号输出端口电连接，用于输入面阵非制冷红外探测器的驱动和调控信号，陶瓷外壳的侧面还设置有液晶驱控信号输入端口，其与驱控信号输出端口电连接，用于输入电调成像波谱液晶模块的驱动和调控信号。

陶瓷外壳的底面还设置有第六指示灯，其与驱控与图像预处理模块电连接，用于显示电源已接通，陶瓷外壳的底面还设置有电源端口，用于接入电源线以与外部电源连接。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，具有以下的有益效果：