一種紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片，包括：陶瓷外殼、金屬支撐與散熱板、驅(qū)控與預(yù)處理模塊、面陣非制冷紅外探測器、以及面陣紅外折射微透鏡，驅(qū)控與預(yù)處理模塊、面陣非制冷紅外探測器、以及面陣紅外折射微透鏡同軸順序設(shè)置于陶瓷外殼內(nèi)，陶瓷外殼后部設(shè)置于金屬支撐與散熱板頂部，驅(qū)控與預(yù)處理模塊設(shè)置于陶瓷外殼后部與金屬支撐與散熱板連接處，面陣非制冷紅外探測器設(shè)置于驅(qū)控與預(yù)處理模塊頂部，面陣紅外折射微透鏡設(shè)置于面陣非制冷紅外探測器頂部，并通過陶瓷外殼面部開孔其光入射面裸露出來，面陣紅外折射微透鏡包括M×N個(gè)單元微透鏡。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，易與常規(guī)紅外光學(xué)系統(tǒng)兼容或耦合，目標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)性好。
【專利說明】一種紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于紅外成像探測【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，自然和人造光源所出射的光波，構(gòu)成了目標(biāo)所依存的背景電磁福射環(huán)境。大氣流場常在密度、溫度、壓力和組份等方面產(chǎn)生不穩(wěn)定的或非平衡的變化。氣體分子的特殊物理化學(xué)行為如電離效應(yīng)等，又助推其介電屬性的失穩(wěn)甚至隨機(jī)改變，使流場的光學(xué)折射率呈現(xiàn)復(fù)雜的時(shí)變或空變特征，從而對目標(biāo)光波在大氣中的傳輸產(chǎn)生程度不同的干擾甚至抑制。表現(xiàn)為與目標(biāo)形貌特征密切相關(guān)的出射波束其能流在時(shí)空域中呈現(xiàn)復(fù)雜的彌散、聚集或漲落，以及相應(yīng)的波前形態(tài)的無規(guī)改變等典型情形。人類活動(dòng)以及雨雪等自然行為，也常驅(qū)使傳輸光波產(chǎn)生類似變化，并最終通過成像探測被植入電子目標(biāo)圖像中使像質(zhì)降低。換言之，光波前的演化、畸變甚至雜化等，也直接反映了光場能流形態(tài)背離其本征傳輸情形這一屬性。因此，受能流分布驅(qū)動(dòng)和約束的電子目標(biāo)圖像，與目標(biāo)波前在傳輸過程中的形貌結(jié)構(gòu)變動(dòng)，存在因果或遞推性關(guān)聯(lián)。通過分析與圖像信息密切相關(guān)的波前，即使不改變光電陣列的性能指標(biāo)，也可以在波前信息的參與或引導(dǎo)下，使成像探測效能得到增強(qiáng)。目前，紅外成像探測技術(shù)的發(fā)展方向之一就是基于波前來調(diào)控波束的能流分布，從而使成像探測具備目標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)波前與圖像相關(guān)聯(lián)的雙模紅外成像探測。
[0003]迄今為止，已發(fā)展了多種通過測量甚至調(diào)變波前，對目標(biāo)波束其能流形態(tài)在傳輸途徑中所引入的非本征改變進(jìn)行修正，從而提升像質(zhì)和成像探測效能并提高抗干擾和環(huán)境適應(yīng)能力的技術(shù)方法。主要實(shí)現(xiàn)途徑包括:(一)基于Shack-Hartmann (SH)效應(yīng)的小/微型化波前探測；(二)基于波前測量獲得與目標(biāo)圖像緊密相關(guān)的關(guān)鍵性物理指標(biāo)如點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，并用于像質(zhì)提升；(三)在波前通道中進(jìn)行波前測量甚至調(diào)變，從而增強(qiáng)能流測量通道中的成像探測能力；(四)整合或拼接波前與能流(圖像)設(shè)備，基于波前與能流這樣的雙模測量的匹配耦合來提高成像探測效能。
[0004]如上所述的具有小/微型化特征的SH波前探測架構(gòu)，目前僅能執(zhí)行單一模式下的波前測量。其它具有雙模特征既包括波前和圖像這兩個(gè)物理要素的技術(shù)途徑，均需要配置必須獨(dú)立完成波前和能流形態(tài)測量的兩類設(shè)備或兩類架構(gòu)。從而帶來設(shè)備配置繁雜，體積大，成本高，波前和圖像的測量、匹配、平衡與反饋控制復(fù)雜，響應(yīng)或調(diào)變速度低，目標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)性差等問題。因此，找到簡捷、高效和靈巧的技術(shù)措施，在高精度測量紅外波前的同時(shí)獲得高像質(zhì)圖像，已成為發(fā)展先進(jìn)紅外成像探測技術(shù)所面臨的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，迫切需要新的突破。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片，其目的在于實(shí)現(xiàn)波前和圖像這兩套數(shù)據(jù)的一體化獲取，并具有測量精度高、目標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)性好、體積和質(zhì)量小、功耗低、易與其它光學(xué)/光電/機(jī)械結(jié)構(gòu)耦合的特點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片，包括:陶瓷外殼、金屬支撐與散熱板、驅(qū)控與預(yù)處理模塊、面陣非制冷紅外探測器、以及面陣紅外折射微透鏡，驅(qū)控與預(yù)處理模塊、面陣非制冷紅外探測器、以及面陣紅外折射微透鏡同軸順序設(shè)置于陶瓷外殼內(nèi)，陶瓷外殼后部設(shè)置于金屬支撐與散熱板頂部，驅(qū)控與預(yù)處理模塊設(shè)置于陶瓷外殼后部與金屬支撐與散熱板連接處，面陣非制冷紅外探測器設(shè)置于驅(qū)控與預(yù)處理模塊頂部，面陣紅外折射微透鏡設(shè)置于面陣非制冷紅外探測器頂部，并通過陶瓷外殼面部開孔其光入射面裸露出來，面陣紅外折射微透鏡包括MXN個(gè)單元微透鏡，其中M和N均為正整數(shù)，面陣非制冷紅外探測器被劃分為MXN個(gè)子面陣紅外探測器，該子面陣紅外探測器的數(shù)量與面陣紅外折射微透鏡中微透鏡的數(shù)量相同，每個(gè)子面陣紅外探測器包括PXQ個(gè)光敏元，其中P和Q均為正整數(shù)，面陣紅外折射微透鏡用于接收來自目標(biāo)的紅外光波，并將該紅外光波離散匯聚到面陣非制冷紅外探測器中不同子面陣紅外探測器的特定光敏元上，驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊用于為面陣非制冷紅外探測器提供驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號，光敏元用于在驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號的作用下對紅外光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換為電信號，并將該電信號傳送到驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊，驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊還用于對電信號進(jìn)行預(yù)處理，以生成圖像和波前數(shù)據(jù)，并將該圖像和波前數(shù)據(jù)輸出。
[0007]優(yōu)選地，驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊對電信號進(jìn)行圖像生成目的的預(yù)處理采用的是非均勻性校正方法。
[0008]優(yōu)選地，驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊對電信號進(jìn)行波前生成目的的預(yù)處理采用的是子平面波前傾角與焦斑位置對應(yīng)法。
[0009]優(yōu)選地，陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有驅(qū)控信號輸出端口，用于輸出驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊提供給面陣非制冷紅外探測器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號，陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有驅(qū)控信號輸出端口，用于輸出驅(qū)控與預(yù)處理模塊提供給面陣非制冷紅外探測器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號，陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有第一指示燈，該燈接通用于顯示驅(qū)控與預(yù)處理模塊處在正常工作狀態(tài)，陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有探測器驅(qū)控信號輸入端口，用于輸入面陣非制冷紅外探測器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號，陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有第二指示燈，該燈接通用于顯示面陣非制冷紅外探測器處在正常工作狀態(tài)，陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有第三指示燈，該燈接通用于顯示面陣紅外折射微透鏡處在正常工作狀態(tài)。
[0010]優(yōu)選地，陶瓷外殼的底面設(shè)置有紅外光電響應(yīng)信號輸入和紅外圖像與波前數(shù)據(jù)輸出端口，用于輸出面陣非制冷紅外探測器的光電響應(yīng)信號，陶瓷外殼的底面設(shè)置有第四指示燈，用于顯示面陣非制冷紅外探測器處在正常的信號輸出狀態(tài)，陶瓷外殼的底面設(shè)置有紅外光電響應(yīng)信號輸出端口，用于將面陣非制冷紅外探測器的光電輸出信號引入驅(qū)控與預(yù)處理模塊，陶瓷外殼的底面設(shè)置有第四指示燈，用于顯示驅(qū)控與預(yù)處理模塊處在正常的數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)，陶瓷外殼的底面設(shè)置有紅外光電響應(yīng)信號輸入和紅外圖像與波前數(shù)據(jù)輸出端口，用于將面陣非制冷紅外探測器的光電響應(yīng)信號輸入驅(qū)控與預(yù)處理模塊，以及將序列紅外圖像與波前數(shù)據(jù)從驅(qū)控與預(yù)處理模塊輸出。
[0011]優(yōu)選地，陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有電源端口，用于接入電源線以與外部電源連接，陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有第五指示燈，用于顯示電源已接通。[0012]總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0013]1、目標(biāo)的圖像和波前單芯片一體化探測，由于通過耦合面陣折射液晶微透鏡與陣列規(guī)模更大的面陣紅外探測器，實(shí)現(xiàn)基于離散分布的子平面波前的聚焦、光電轉(zhuǎn)換、生成圖像和波前數(shù)據(jù)的信號處理，所以本實(shí)用新型具有基于單片功能化的紅外光敏陣列一體化探測紅外目標(biāo)圖像和波前的優(yōu)點(diǎn)；
[0014]2、測量精度高，由于本實(shí)用新型采用面陣折射微透鏡和面陣非制冷紅外探測器，它們均具有極高的陣列規(guī)模并被混合集成而具有極高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，所以本實(shí)用新型具有測量精度高的優(yōu)點(diǎn)；
[0015]3、目標(biāo)適應(yīng)性好，由于本實(shí)用新型基于單光敏芯片對目標(biāo)的出射波前和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行快速探測，既適用于穩(wěn)態(tài)、緩變或固定目標(biāo)，又適用于運(yùn)動(dòng)和變化目標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)。
[0016]4、環(huán)境適應(yīng)性好，由于本實(shí)用新型采用了基于熱效應(yīng)的非制冷紅外探測器，以及具有固定形貌的折射微透鏡，測量譜段寬，工作在室溫環(huán)境，所以本實(shí)用新型具有環(huán)境適應(yīng)性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]5、使用方便，由于本實(shí)用新型采用了集成面陣紅外折射微透鏡、面陣非制冷紅外探測器、以及驅(qū)控與預(yù)處理模塊這樣的體系架構(gòu)，所以本實(shí)用新型具有接插方便，易與紅外光學(xué)系統(tǒng)、其它電子學(xué)和機(jī)械裝置匹配耦合的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型的紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片的原理示意圖。
[0020]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0021]1-驅(qū)控信號輸出端口，2-第一指示燈，3-驅(qū)控與預(yù)處理模塊，4-探測器驅(qū)控信號輸入端口，5-第二指示燈，6-面陣非制冷紅外探測器，7-面陣紅外折射微透鏡，8-第三指示燈，9-紅外光電響應(yīng)信號輸出端口，10-第四指示燈，11-紅外光電響應(yīng)信號輸入和紅外圖像與波前數(shù)據(jù)輸出端口，12-電源端口，13-陶瓷外殼，14-金屬支撐與散熱板，15-第五指示燈。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片包括:陶瓷外殼13、金屬支撐與散熱板14、驅(qū)控與預(yù)處理模塊3、面陣非制冷紅外探測器6、以及面陣紅外折射微透鏡7。
[0024]驅(qū)控與預(yù)處理模塊3、面陣非制冷紅外探測器6、以及面陣紅外折射微透鏡7同軸順序設(shè)置于陶瓷外殼13內(nèi)。
[0025]陶瓷外殼13后部設(shè)置于金屬支撐與散熱板14頂部。[0026]驅(qū)控與預(yù)處理模塊3設(shè)置于陶瓷外殼13后部與金屬支撐與散熱板14連接處。
[0027]面陣非制冷紅外探測器6設(shè)置于驅(qū)控與預(yù)處理模塊3頂部。
[0028]面陣紅外折射微透鏡7設(shè)置于面陣非制冷紅外探測器6頂部，并通過陶瓷外殼13面部開孔(未示出)將其光入射面裸露出來。
[0029]面陣紅外折射微透鏡7包括MXN個(gè)單元微透鏡，其中M和N均為正整數(shù)。
[0030]面陣非制冷紅外探測器6被劃分為MXN個(gè)子面陣紅外探測器，該子面陣紅外探測器的數(shù)量與面陣紅外折射微透鏡7中微透鏡的數(shù)量相同。每個(gè)子面陣紅外探測器包括PXQ個(gè)光敏元，其中P和Q均為正整數(shù)。
[0031]面陣紅外折射微透鏡7用于接收來自目標(biāo)的紅外光波，并將該紅外光波離散匯聚到面陣非制冷紅外探測器6中不同子面陣紅外探測器的特定光敏元上。
[0032]驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊3用于為面陣非制冷紅外探測器6提供驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號。
[0033]光敏元用于在驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號的作用下對紅外光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換為電信號，并將該電信號傳送到驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊3。
[0034]驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊3還用于對電信號進(jìn)行預(yù)處理，以生成圖像和波前數(shù)據(jù)，并將該圖像和波前數(shù)據(jù)輸出。具體而言，對電信號進(jìn)行圖像生成目的的預(yù)處理采用的是非均勻性校正方法，對電信號進(jìn)行波前生成目的的預(yù)處理采用的是子平面波前傾角與焦斑位置對應(yīng)法，。
[0035]陶瓷外殼13的側(cè)面設(shè)置有驅(qū)控信號輸出端口 1，用于輸出驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊3提供給面陣非制冷紅外探測器6的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號。
[0036]陶瓷外殼13的側(cè)面設(shè)置有驅(qū)控信號輸出端口 1，用于輸出驅(qū)控與預(yù)處理模塊3提供給面陣非制冷紅外探測器6的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號。
[0037]陶瓷外殼13的側(cè)面設(shè)置有第一指示燈2，該燈接通用于顯示驅(qū)控與預(yù)處理模塊3處在正常工作狀態(tài)。
[0038]陶瓷外殼13的側(cè)面設(shè)置有探測器驅(qū)控信號輸入端口 4，用于輸入面陣非制冷紅外探測器6的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號。
[0039]陶瓷外殼13的側(cè)面設(shè)置有第二指示燈5，該燈接通用于顯示面陣非制冷紅外探測器6處在正常工作狀態(tài)。
[0040]陶瓷外殼13的側(cè)面設(shè)置有第三指示燈8，該燈接通用于顯示面陣紅外折射微透鏡7處在正常工作狀態(tài)。
[0041]陶瓷外殼13的底面設(shè)置有紅外光電響應(yīng)信號輸入和紅外圖像與波前數(shù)據(jù)輸出端口 9，用于輸出面陣非制冷紅外探測器6的光電響應(yīng)信號。
[0042]陶瓷外殼13的底面設(shè)置有第四指示燈8，用于顯示面陣非制冷紅外探測器6處在正常的信號輸出狀態(tài)。
[0043]陶瓷外殼13的底面設(shè)置有紅外光電響應(yīng)信號輸出端口 9，用于將面陣非制冷紅外探測器6的光電輸出信號，引入驅(qū)控與預(yù)處理模塊3。
[0044]陶瓷外殼13的底面設(shè)置有第四指示燈10，用于顯示驅(qū)控與預(yù)處理模塊3處在正常的數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)。
[0045]陶瓷外殼13的底面設(shè)置有紅外光電響應(yīng)信號輸入和紅外圖像與波前數(shù)據(jù)輸出端口 11，用于將面陣非制冷紅外探測器6的光電響應(yīng)信號，輸入驅(qū)控與預(yù)處理模塊3，以及將序列紅外圖像與波前數(shù)據(jù)從驅(qū)控與預(yù)處理模塊3輸出；
[0046]陶瓷外殼13的側(cè)面設(shè)置有電源端口 12，用于接入電源線以與外部電源連接。
[0047]陶瓷外殼13的側(cè)面設(shè)置有第五指示燈15，用于顯示電源已接通。
[0048]以下參考圖2描述本實(shí)用新型的工作原理:
[0049]如圖所示，面陣非制冷紅外成像探測器與陣列規(guī)模較紅外器件已降低的紅外折射微透鏡陣列混合集成，構(gòu)成芯片中的紅外圖像與波前雙模一體化成像探測架構(gòu)。微透鏡與紅外探測器的組合方式為:在所設(shè)定的陣列規(guī)?；蚩臻g分辨率模式下，每單元折射微透鏡分別與多元探測器，如2X2元、4X4元、8X8元甚至陣列規(guī)模更大的子探測器陣列對應(yīng)。對單元折射微透鏡而言，紅外入射波前被微透鏡陣列離散化后所形成的，傾角各異的子平面波前，被其所覆蓋的單元微透鏡定向聚焦在與該元微透鏡對應(yīng)的子面陣探測器的特定光敏元上。聚焦光斑由置于該處的紅外光敏元轉(zhuǎn)換成光電響應(yīng)信號。通過多元折射微透鏡的陣列化光匯聚作用，形成與目標(biāo)出射光波對應(yīng)的，能態(tài)各異的焦斑分布形態(tài)，見下右子圖所
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[0050]子面陣探測器中的紅外光敏元的光電響應(yīng)信號，經(jīng)驅(qū)控與預(yù)處理模塊處理后首先形成電子目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)并輸出；另外，基于子面陣紅外探測器的幾何中心(參考基點(diǎn))，以正入射子平面波前的匯聚焦斑其光電響應(yīng)信號為基準(zhǔn)，通過解算偏離參考基準(zhǔn)的傾斜子平面波前其聚焦光斑的光電響應(yīng)信號的偏移程度，得到子平面傾斜波前相對正入射子平面波前的傾角。再經(jīng)角參數(shù)平衡和配準(zhǔn)，反演出入射波前數(shù)據(jù)并輸出。在上述光學(xué)/光電探測體制下，由于每單元紅外折射微透鏡將投射到其表面的入射波束，匯聚到與其耦合的子面陣探測器的特定光敏元上，目標(biāo)的成像分辨率由所采用的紅外折射微透鏡的陣列規(guī)模決定。目標(biāo)所出射的紅外波束其波前的測量精度和可變動(dòng)程度，則由每單元紅外折射微透鏡所耦合的子面陣探測器的規(guī)模和紅外光敏元的結(jié)構(gòu)尺寸決定。一般而言，子面陣紅外探測器的陣列規(guī)模越大，紅外光敏元的結(jié)構(gòu)尺寸越小，波前的測量精度越高，可測量的波前的變動(dòng)范圍越大。換言之，從芯片輸出端口將輸出兩套數(shù)據(jù)，其一是經(jīng)過常規(guī)紅外光電響應(yīng)信號處理流程所形成的電子目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)(由焦斑分布演化而來)，其二是解算特定架構(gòu)下的紅外光電響應(yīng)信號所反演形成的波前數(shù)據(jù)。
[0051]針對能量弱目標(biāo)，可將混合集成紅外成像探測芯片置于主光學(xué)系統(tǒng)既主鏡的焦面處，見上右子圖所示。針對強(qiáng)福射目標(biāo)，可直接使用混合集成紅外雙模成像探測芯片捕獲目標(biāo)的波前和圖像，見下左子圖所示。
[0052]以下簡要介紹本實(shí)用新型的操作過程:
[0053]操作時(shí)，首先用并行信號線連接驅(qū)控信號輸出端口 1、探測器驅(qū)控信號輸入端口4 ;用并行數(shù)據(jù)線連接紅外光電響應(yīng)信號輸出端口 9，以及紅外光電響應(yīng)信號輸入和紅外圖像與波前數(shù)據(jù)輸出端口 11 ;電源線連接到電源端口 12上。然后通過并行通訊線(同時(shí)接入端口 I)送入電源開啟指令，芯片開始自檢，此時(shí)第一指示燈2、第二指示燈5、第三指示燈
8、第四指示燈10、第五指示燈12接通閃爍。自檢通過后第三指示燈8，以及第四指示燈10熄滅，芯片進(jìn)入工作狀態(tài)。通過并行通訊線送入工作指令后，芯片開始進(jìn)行光電響應(yīng)信號測量。光電響應(yīng)信號由紅外光電響應(yīng)信號輸出端口 9、以及紅外光電響應(yīng)信號輸入和紅外圖像與波前數(shù)據(jù)輸出端口 11，送入驅(qū)控與預(yù)處理模塊3，此時(shí)第四指示燈8、以及第五指示燈10再次接通閃爍。經(jīng)驅(qū)控與預(yù)處理模塊3處理后的紅外圖像與波前數(shù)據(jù)，由紅外光電響應(yīng)信號輸入和紅外圖像與波前數(shù)據(jù)輸出端口 11輸出。
[0054]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片，包括:陶瓷外殼、金屬支撐與散熱板、驅(qū)控與預(yù)處理模塊、面陣非制冷紅外探測器、以及面陣紅外折射微透鏡，其特征在于， 驅(qū)控與預(yù)處理模塊、面陣非制冷紅外探測器、以及面陣紅外折射微透鏡同軸順序設(shè)置于陶瓷外殼內(nèi)； 陶瓷外殼后部設(shè)置于金屬支撐與散熱板頂部； 驅(qū)控與預(yù)處理模塊設(shè)置于陶瓷外殼后部與金屬支撐與散熱板連接處； 面陣非制冷紅外探測器設(shè)置于驅(qū)控與預(yù)處理模塊頂部； 面陣紅外折射微透鏡設(shè)置于面陣非制冷紅外探測器頂部，并通過陶瓷外殼面部開孔其光入射面裸露出來； 面陣紅外折射微透鏡包括MXN個(gè)單元微透鏡，其中M和N均為正整數(shù)； 面陣非制冷紅外探測器被劃分為MXN個(gè)子面陣紅外探測器，該子面陣紅外探測器的數(shù)量與面陣紅外折射微透鏡中微透鏡的數(shù)量相同； 每個(gè)子面陣紅外探測器包括PXQ個(gè)光敏元，其中P和Q均為正整數(shù)； 面陣紅外折射微透鏡用于接收來自目標(biāo)的紅外光波，并將該紅外光波離散匯聚到面陣非制冷紅外探測器中不同子面陣紅外探測器的特定光敏元上； 驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊用于為面陣非制冷紅外探測器提供驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號； 光敏元用于在驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號的作用下對紅外光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換為電信號，并將該電信號傳送到驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊；` 驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊還用于對電信號進(jìn)行預(yù)處理，以生成圖像和波前數(shù)據(jù)，并將該圖像和波前數(shù)據(jù)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片，其特征在于，驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊對電信號進(jìn)行圖像生成目的的預(yù)處理采用的是非均勻性校正方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片，其特征在于，驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊對電信號進(jìn)行波前生成目的的預(yù)處理采用的是子平面波前傾角與焦斑位置對應(yīng)法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片，其特征在于， 陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有驅(qū)控信號輸出端口，用于輸出驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊提供給面陣非制冷紅外探測器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號； 陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有驅(qū)控信號輸出端口，用于輸出驅(qū)控與預(yù)處理模塊提供給面陣非制冷紅外探測器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號； 陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有第一指示燈，該燈接通用于顯示驅(qū)控與預(yù)處理模塊處在正常工作狀態(tài)； 陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有探測器驅(qū)控信號輸入端口，用于輸入面陣非制冷紅外探測器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號； 陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有第二指示燈，該燈接通用于顯示面陣非制冷紅外探測器處在正常工作狀態(tài)； 陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有第三指示燈，該燈接通用于顯示面陣紅外折射微透鏡處在正常工作狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片，其特征在于， 陶瓷外殼的底面設(shè)置有紅外光電響應(yīng)信號輸入和紅外圖像與波前數(shù)據(jù)輸出端口，用于輸出面陣非制冷紅外探測器的光電響應(yīng)信號； 陶瓷外殼的底面設(shè)置有第四指示燈，用于顯示面陣非制冷紅外探測器處在正常的信號輸出狀態(tài)； 陶瓷外殼的底面設(shè)置有紅外光電響應(yīng)信號輸出端口，用于將面陣非制冷紅外探測器的光電輸出信號引入驅(qū)控與預(yù)處理模塊； 陶瓷外殼的底面設(shè)置有第四指示燈，用于顯示驅(qū)控與預(yù)處理模塊處在正常的數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)； 陶瓷外殼的底面設(shè)置有紅外光電響應(yīng)信號輸入和紅外圖像與波前數(shù)據(jù)輸出端口，用于將面陣非制冷紅外探測器的光電響應(yīng)信號輸入驅(qū)控與預(yù)處理模塊，以及將序列紅外圖像與波前數(shù)據(jù)從驅(qū)控與預(yù)處理模塊輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外圖像與波前雙模一體化成像探測芯片，其特征在于， 陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有電源端口，用于接入電源線以與外部電源連接； 陶瓷外殼的側(cè)面設(shè)置有第五指示燈，用于顯示電源已接通。
【文檔編號】G01J5/10GK203465010SQ201320571481
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】張新宇, 佟慶, 康勝武, 羅俊, 桑紅石, 謝長生 申請人:華中科技大學(xué)