[发明专利]一种可寻址电调成像波谱红外探测芯片

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，涉及一种可寻址电调成像波谱红外探测芯片。

背景技术

通常情况下，自然界中的物质结构均具有可标记的指纹性电磁辐射能谱形态，常以纳米/皮米级谱宽的光频电磁辐射形式呈现出来，出现在成像系统视场中的是本征谱辐射特征各异的目标与景物。基于谱福射特征相对稳定这一属性捕捉复杂背景环境中的局域目标，通过光学硬件将目标直观地凸显出来，将有效降低信息处理量，节省电子资源，显著提升目标的电子图像构建、信息处理和系统应对速度。目前已广泛应用的谱成像措施包括：（一）通过能谱测量解算宽谱图像，得到静态或前一缓变时段的序列谱图像；（二）基于谱波束变换得到目标的静态或缓变时序谱图像；（三）通过级联滤波或多级次相干干涉得到目标的序列谱图像；（四）通过配置多台套并行工作的谱成像装置，得到谱空变或时序谱图像；（五）通过衍射分光实现波谱数量有限的谱并行成像等。进入新世纪以来，基于光子或热效应的大面阵宽谱红外成像探测技术持续快速发展，微/纳光学与红外光敏结构的匹配耦合技术也在日趋成熟。研发具备谱时序、谱空变、谱凝视、谱跳转、快速谱扫描或谱检录等功能，成本相对低廉的小/微型化谱成像探测技术，已成为发展先进红外成像技术的一个主要分支，受到广泛关注和重视。

目前的谱红外成像探测技术其缺陷主要表现在以下方面：需配置复杂精密的饲服、驱动或扫描机构，谱分光成像装置的体积和质量大，波谱切换依特定秩序展开，响应慢且耗时长，不适用于波谱成分丰富的高速运动载荷或目标，难以执行局域视场的受控谱切入与谱调变，难以并行执行全视场中的局域谱凝视、谱扫描或谱变更，难以对局域视场进行快速谱检录、谱搜索、谱跟踪或谱锁定，难以对成像视场执行任意的空间谱分割与谱整合等。

近几年来，基于电控法布里泊罗（Fabry-Perot或简写为FP）干涉滤波效应的芯片级电调液晶谱成像探测技术，基于关键性的电控液晶波谱结构及其与光敏器件集成方面所取得的进展，已成为解决上述问题的一个突破口。目前已具备的主要功能包括：（一）可在液晶结构上施加所选定的电驱控信号，成像探测可在任意波谱处展开、凝固或调变；（二）具有时序多色性，即依时间顺序输出谱图像；（三）基于时序谱扫描的单谱、多谱复合；（四）谱操作受先验知识或图像处理结果的约束、干预或引导。尽管如此，尚缺乏空间谱并行这样的成像探测能力，即成像波谱不能随成像空域调变。因此，如何基于小/微型化的电控液晶FP谱成像技术，实现成像视场的可寻址灵巧谱红外成像探测，已成为推进红外谱成像探测技术继续发展所面对的难点问题，迫切需要新的突破。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可寻址电调成像波谱红外探测芯片，可实现可寻址的快速谱检录、谱搜索、谱凝视、谱跟踪、谱跳转或谱锁定，易与其它光学/光电/机械结构耦合，环境适应性好。

为实现上述目的，本发明提供了一种可寻址电调成像波谱红外探测芯片，其特征在于，包括电调成像波谱液晶模块、面阵非制冷红外探测器和驱控预处理模块；其中，所述面阵非制冷红外探测器被划分成多个阵列分布的子面阵非制冷红外探测器，每个子面阵非制冷红外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；所述电调成像波谱液晶模块与所述面阵非制冷红外探测器匹配耦合，包括多个阵列分布的电调成像波谱液晶结构单元，电调成像波谱液晶结构单元与子面阵非制冷红外探测器一一对应；所述电调成像波谱液晶模块用于使目标波束发生多级次高反射干涉相干，通过独立调节加载在各电调成像波谱液晶结构单元上的电压信号，调变透过各电调成像波谱液晶结构单元的谱红外光波的波长；所述面阵非制冷红外探测器用于将透过所述电调成像波谱液晶模块的谱红外光波转换成电信号；所述驱控预处理模块用于将光电信号进行量化、配准和非均匀性校正，得到目标红外图像数据。

优选地，所述电调成像波谱液晶模块和所述面阵非制冷红外探测器均为m×n元，其中，m、n均为大于1的整数。

优选地，所述子面阵非制冷红外探测器为p×q元，其中，p、q均为大于1的整数。

优选地，所述驱控预处理模块采用SoC和FPGA结合的结构。

优选地，所述驱控预处理模块还用于为所述电调成像波谱液晶模块和所述面阵非制冷红外探测器提供驱动和调控信号，驱动所述电调成像波谱液晶模块和所述面阵非制冷红外探测器工作，并对施加在各电调成像波谱液晶结构单元上的电压信号进行调控。