[实用新型]一种液晶基图像与波前双模电调成像探测芯片

说明书

技术领域

本实用新型属于成像探测技术领域，更具体地，涉及一种基于时序电 信号控制液晶微光学结构实现波前测量与高像质成像的探测芯片。

背景技术

波前是用于表征传输态光波的一个基本参量，与光波的空间传播行为、 能量输运效能及波动光场的能量空间关联分布形态等密切相关。对基于获 取目标光场其能量输运空间差异性分布的成像系统而言，像质的优劣受制 于多个因素，包括目标光场属性、环境介质中的波束传输行为、光学系统 的能量差异性收集能力、光电转换与电子学再现效能等。光波前的形态演 化贯穿上述因素及其变动过程始终，关联揭示光能流在介质空间和人工光 学环境中的传输和压缩分布形态及其变动属性。基于上述物理特征，现代 高性能成像光学系统均附加可探测关联目标波前的功能组件或模块。主要 技术方案包括：(一)设置独立的波前测调系统，通过测量预设波束在环 境介质中的波前变动，引导成像系统通过调变波前自适应快捷达成目标成 图及去抖动、去模糊、去闪烁、摆脱失真并至清晰化，以及补偿或修正成 像位置偏移等；(二)在执行成像探测的同时测量相应的成像波前，基于 点扩散函数锐化引导数字图像处理，给图像快速去噪并至清晰化；(三) 通过测量和调变波前,在一定程度上克服典型的伪装、隐身、干扰、欺骗、 烟雾、沙尘或雨雪等极端行为或天候对成像探测的影响；(五)通过实时 监测及调变波前，对波束传输行为或其空间展布进行评估、约束、预测甚 至校正；(六)通过检测和分析波前,对难以识别或区分的目标图像特征进 行判读、凝结或追综；(七)基于波前测量与微调，对特征图像进行快速 检录、识别、研判和归类以及执行图像的波前归档等。目前的典型技术特 征包括:(一)成像与波前测调由两个独立光学系统执行,波前数据用于对数 字图像信息进行功能化处理；(二)成图与波前测量共光学孔径,但基于双 独立通道实施后续光电转换；(三)成像光学系统融合波前测调功能,通过 对执行成图光电转换的光场其波前进行测量和调变,导引光电转换和成图 操作,构建功能性图像信息。

一般而言，分离执行成图和波前测调这一方式,在应对复杂目标和环境 的成像探测能力方面,短期内难以再有质的突破，主要缺陷如下：(一)广 泛用于观测自然和天文现象的基于波前测调的自适应成像系统,其光学装置 的体积、质量和功耗较大,成图效能相对较低,设备昂贵,成图成本高；(二) 通过小/微型化成像设备应对人工活动所引导、诱发或激励的图像降质、扭 曲、畸变、失真或消失等效应，由于基于另行配置的波前测量设备获得波 前及其演化数据,无法用于实时图像信息的校正性捕获和处理；(三)在对 设备体积和功耗有严格约束这一条件下,由于成图与波前测调分离执行,难 以准确实时获取图像的关联波前以用于图像的功能化处理,如典型的难以基 于现有波前测调手段,灵敏响应和调整航迹或攻击路径的稠密大气中飞行的 图像/末/制导高超声速飞行器、快速机动目标或高超声速运动目标等；(四) 难以基于波前测调对工作在中低轨道上的遥感成像卫星的成像观察与监视 进行灵活响应与调变；(五)对生物化学分子其飞秒级化学物理过程的图 像化检测,展现昂贵和相对低效的成像观测效能；(六)共光学孔径执行成 图与波前测调的成像光学系统,需要加载波前测调子系统,从而带来设备体 积、成本和性能等诸多内禀性问题；(七)基于波前测调的成像系统尚难 以小/微型化。目前急需关键技术突破，寻找到新的波前测量和成图操作兼 容的功能性微纳光学/光电架构，达到基于实时测试、分析和调变波前，实 现成图的功能性增强以及具有目标和环境的强适应和高分辨这一目标。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷，本实用新型提供了一种液晶基图像与波前 双模电调成像探测芯片，其目的在于，通过时序加载电控信号建立测量波 前模态，捕获目标的出射波束波前，通过时序切断电控信号建立成像模态， 获得特定距离及方位的目标的常规平面图像，实现目标成图与波前测量的 兼容性时序捕获，且具有探测效能高，使用方便，易与常规成像光学系统 耦合的优点。