[发明专利]一种液晶基电调空间分辨率全色成像探测芯片

说明书

技术领域

本发明属于成像探测技术领域，更具体地，涉及一种液晶基电调空间分辨率全色成像探测芯片。

背景技术

近些年来，大面阵全色成像探测技术，在军事和民用领域获得了广泛应用，其巨大的市场容量和广阔的商业前景，推动着该技术的持续进步和发展。目前，随着光学成像观察、遥感、监视、导航、制导和图像信息技术的迅速发展，在复杂背景环境下，高效探测、获取、识别及处理图像目标技术，受到了广泛关注和重视。在不断发展的新概念、新理论和新方法支撑下，全色成像探测装置的光敏阵列规模在持续扩大，光敏材料的光电灵敏度在进一步提升，结构尺寸和质量也在迅速减小，正向着具有多空间分辨率并行或时序调变，局域高空间分辨率凝固与周边空间分辨率捷变相兼容或快速切换，对虚假、伪装、隐藏、隐身、欺骗、对抗性或复杂背景环境中的目标，具有强发现和辨识能力的方向发展。

迄今为止，在多空间分辨率一体化成像探测方面，以美国为典型代表的主流装置或设备，主要采用具有不同分辨率的成像装置并行工作，共孔径分光式的多分辨率光敏芯片协同，置于同一光学架构下由不同阵列规模光敏芯片拼接成的混合芯片并行提取图像信息，通过复杂光学系统实现时序或空变空间分辨率的成像探测，采用大动态范围的变焦光学系统等方式工作。另外，基于集成微纳光学的多空间分辨率一体化措施，诸如给光敏器件匹配二元衍射结构，微棱镜和光楔，傅立叶变换组件，全息、衍射或干涉分光结构等方法，也在快速发展。

如上所述的多空间分辨率一体化成像探测架构，均需要配置复杂精密的饲服、驱动或扫描机构。设备的体积和质量相对较大，响应速度低，不同分辨率模态间的转换时间长，可靠性难以大幅提升。对运输、升空、高速运动或恶劣环境中的破坏性因素敏感，有些还存在必不可少的机械移动环节，不适用于快速或迅变的动态目标或场景，成像性能相对有限，并且这种状况在短期内难以有质的突破。换言之，其缺陷或不足主要反映在光电成像装置的体积、质量、功耗、并行性、切换速度、辅助系统的复杂性和可靠性，以及目标高速运动或环境适应性等方面。如何实现小型化甚至灵巧的多空间分辨率一体化成像探测，将现代微纳光学、光电和芯片电子学等理念，融入一体化的全色成像架构中，实现多分辨率成像模式相互兼容、并行式或可切换的灵巧探测，在现代高效能光学成像领域具有广泛和迫切的需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种液晶基电调空间分辨率全色成像探测芯片，其目的在于实现电控调变目标图像的空间分辨率，并具备覆盖可见光谱段、动态测量范围大、测量精度高、目标和环境适应性好、体积和质量小、易与其它光学/光电/机械结构匹配耦合的特点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种液晶基电调空间分辨率全色成像探测芯片，包括陶瓷外壳、金属支撑和散热板、驱控和图像预处理模块、面阵全色成像探测器、以及面阵电控液晶微透镜，驱控和图像预处理模块、面阵全色成像探测器、以及面阵电控液晶微透镜设置于陶瓷外壳内，陶瓷外壳后部固定设置于金属支撑和散热板顶部，驱控和图像预处理模块固定设置于陶瓷外壳后部与金属支撑和散热板连接处，面阵全色成像探测器平行设置于驱控和图像预处理模块顶部，面阵电控液晶微透镜平行设置于面阵全色成像探测器顶部，并通过陶瓷外壳面部开孔将其光入射面裸露出来，驱控和图像预处理模块、面阵全色成像探测器、以及面阵电控液晶微透镜同轴顺序设置，面阵电控液晶微透镜包括M×N个单元微透镜，其中M和N均为正整数，面阵全色成像探测器被划分为M×N个子面阵全色成像探测器，该子面阵红外探测器的数量与面阵电控液晶微透镜中微透镜的数量相同，每个子面阵全色成像探测器包括P×Q个光敏元，其中P和Q均为正整数，面阵电控液晶微透镜用于接收来自目标出射的红外光，并将该红外光汇聚到面阵全色成像探测器中不同子面阵全色成像探测器的对应光敏元上，驱控和图像预处理模块用于为面阵全色成像探测器提供驱动和调控信号，光敏元用于在驱动和调控信号的作用下对红外光执行光电转换为电信号，并将该电信号传送到驱控和图像预处理模块，驱控和图像预处理模块还用于对电信号进行预处理，以生成图像数据，并将该图像数据输出。

优选地，来自不同位置的红外光被单元微透镜汇聚到不同的子面阵全色成像探测器上，来自不同位置、但处于相同方向的红外光被单元微透镜汇聚到不同子面阵全色成像探测器中相同位置处的光敏元上。

优选地，驱控和图像预处理模块对电信号进行预处理采用的是非均匀性校正方法。