本發(fā)明屬于紅外探測(cè)成像領(lǐng)域，具體而言，涉及一種自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)、波長(zhǎng)可調(diào)諧紅外成像探測(cè)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)濾光片通帶中心波長(zhǎng)的自適應(yīng)譜段選擇方法。

背景技術(shù)：

隨著紅外探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代大規(guī)模紅外探測(cè)器組件已經(jīng)具備了極高的空間分辨率，在紅外搜索跟蹤中可以實(shí)現(xiàn)很高的探測(cè)概率和低誤警率。但是寬帶中波紅外或者長(zhǎng)波紅外探測(cè)器在搜索與跟蹤過程中會(huì)受到背景雜波、誘餌干擾而導(dǎo)致其探測(cè)能力降低，因此為了提高各種軍事任務(wù)中對(duì)雜亂背景下的隱蔽物體的探測(cè)能力，需要通過多光譜或者超光譜成像探測(cè)技術(shù)來提高目標(biāo)識(shí)別率。

然而傳統(tǒng)的多光譜成像系統(tǒng)采用色散、分立光學(xué)元件，例如光柵、棱鏡或者各種干涉儀等來進(jìn)行分光、處理，其體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大，無法滿足未來無人機(jī)、微納衛(wèi)星等微小型化平臺(tái)的應(yīng)用需求。例如隨著空間技術(shù)的飛速發(fā)展，未來的航天體系正朝著類似航天器群的分散航天體系的思路發(fā)展，主要思想就是將天基任務(wù)、功能或傳感器分散到一個(gè)或多個(gè)軌道平臺(tái)、平面或者多域的多個(gè)系統(tǒng)中。其中研究的核心組成就是分散分布的微納衛(wèi)星以及其空間組網(wǎng)技術(shù)。這種小型化的衛(wèi)星平臺(tái)對(duì)于平臺(tái)載荷的體積、重量、功耗以及數(shù)據(jù)處理量提出了苛刻的要求，同時(shí)還要求載荷在復(fù)雜環(huán)境中能夠獲取到有用信息。因此，傳統(tǒng)多光譜成像系統(tǒng)的產(chǎn)品和技術(shù)形態(tài)需要做出重大改變，來滿足微小型化搭載的需求，即朝著更小體積、輕重量、低功耗，甚至是更智能化的方向發(fā)展。

波長(zhǎng)可調(diào)諧的自適應(yīng)多光譜探測(cè)微系統(tǒng)技術(shù)集成moems(微電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)、光學(xué)薄膜技術(shù)、微電子技術(shù)：通過將光學(xué)薄膜工藝與moems器件工藝結(jié)合，制備芯片級(jí)可調(diào)f-p腔(法布里-珀羅腔)濾光片。通過電壓調(diào)節(jié)f-p腔的尺寸進(jìn)而調(diào)制濾光片的中心波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)光譜通帶的獨(dú)立調(diào)諧。并且結(jié)合自適應(yīng)譜段選擇控制算法與反饋控制電路技術(shù)，根據(jù)探測(cè)器成像數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行反饋驅(qū)動(dòng)電壓，以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)于變化的環(huán)境和任務(wù)的多光譜成像。這種基于moems的可調(diào)濾光片技術(shù)的自適應(yīng)紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)大大減小體積、重量、功耗，智能化水平更高。在軍用領(lǐng)域可滿足星載、無人機(jī)機(jī)載等多種微小型化平臺(tái)進(jìn)行多光譜成像進(jìn)而識(shí)別目標(biāo)彈頭、誘餌以及其他隱蔽軍事目標(biāo)的探測(cè)需求；在民用領(lǐng)域可應(yīng)用于安防、農(nóng)業(yè)、便攜式食品藥品的物質(zhì)光譜檢測(cè)與分析等。

多光譜成像有多種分光方式，其中基于濾光片轉(zhuǎn)輪的方式在早期應(yīng)用較為普遍，如圖1所示。該方式需對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行單獨(dú)成像，涉及不同中心波長(zhǎng)的濾光片的切換，每次將一個(gè)濾光片轉(zhuǎn)輪對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器，其濾片輪的循環(huán)工作模式為:濾片輪轉(zhuǎn)動(dòng)→濾片輪至某一位置停止(對(duì)準(zhǔn)成像光學(xué)系統(tǒng))→圖像拍攝→濾片輪轉(zhuǎn)動(dòng)至下一個(gè)濾光片位置停止。

上述現(xiàn)有技術(shù)的主要缺陷有：(1)整個(gè)過程中濾片輪頻繁的轉(zhuǎn)動(dòng)和停止操作導(dǎo)致成像過程緩慢，效率較低；(2)濾光片轉(zhuǎn)輪體積、重量、功耗大；(3)在一個(gè)波段范圍內(nèi)，只能有固定數(shù)量和確定通帶波長(zhǎng)的濾光片，譜段調(diào)節(jié)的靈活性不足。(4)由于有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，且結(jié)構(gòu)的可靠性難以保證。

圖2所示為現(xiàn)在常用的推掃色散型多光譜成像中的光柵反射式成像光譜儀。其工作原理如下：物體輻射或反射的光經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦后入射穿過狹縫，經(jīng)球面鏡反射后入射到凸球面光柵進(jìn)行反射分光，分光之后再經(jīng)過球面鏡反射，最后不同波長(zhǎng)的光入射在光電探測(cè)器陣列的不同位置，經(jīng)過圖像處理可以對(duì)目標(biāo)區(qū)域的一個(gè)維度在不同的波長(zhǎng)處同時(shí)探測(cè)成像，目標(biāo)在另外一個(gè)維度的像經(jīng)過掃描：成像系統(tǒng)空間上的運(yùn)動(dòng)(如衛(wèi)星)或者物體的平移運(yùn)動(dòng)(如傳送帶帶動(dòng))，或者經(jīng)過光學(xué)掃描裝置對(duì)目標(biāo)掃描之后，經(jīng)過信號(hào)處理最終形成完整的二維多光譜圖像。

圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)如下：(1)由于該技術(shù)獲得目標(biāo)的一幀圖像需要掃描，需要較長(zhǎng)的時(shí)間，不適應(yīng)高速成像的應(yīng)用要求；(2)系統(tǒng)體積相對(duì)較大，不適合微小型化平臺(tái)的使用；(3)該技術(shù)獲得的多光譜圖像對(duì)應(yīng)的光譜中心波長(zhǎng)數(shù)值是固定的，因此該技術(shù)不適用于根據(jù)外界環(huán)境的變化自由選擇最佳中心波長(zhǎng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像與識(shí)別；(4)該技術(shù)同時(shí)對(duì)所有譜段探測(cè)成像，獲得目標(biāo)的二維光譜圖像導(dǎo)致數(shù)據(jù)量較大，對(duì)硬件資源要求較高。

因此需要一種moems的可調(diào)諧紅外探測(cè)系統(tǒng)及相關(guān)的器件來解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)、一種波長(zhǎng)可調(diào)諧紅外成像探測(cè)系統(tǒng)和一種調(diào)節(jié)濾光片通帶中心波長(zhǎng)的自適應(yīng)譜段選擇方法。

本發(fā)明的一個(gè)目的是構(gòu)建基于moems技術(shù)的芯片級(jí)的通帶可調(diào)諧濾光片，大大降低多光譜分光的體積、重量、功耗；既可以用于覆蓋整個(gè)焦平面進(jìn)行多光譜探測(cè)成像，也可以用于單個(gè)探測(cè)器前端，進(jìn)行物質(zhì)的光譜信息獲取與分析。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是構(gòu)建能夠根據(jù)環(huán)境光譜的變化而自適應(yīng)選擇最佳探測(cè)譜段的智能化可調(diào)諧紅外成像探測(cè)系統(tǒng)，探測(cè)中心波長(zhǎng)的選擇靈活可變，需要的數(shù)據(jù)量大大降低；

本發(fā)明的另一個(gè)目的是構(gòu)建能夠與探測(cè)器進(jìn)行三維集成的微型化多光譜分光系統(tǒng)，大大降低系統(tǒng)體積、重量。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)，包括：可調(diào)諧moems濾光片，將輸入的寬譜信號(hào)光進(jìn)行通帶濾光，輸出窄帶信號(hào)光；紅外探測(cè)器，接收來自所述可調(diào)moems濾光片輸出的窄帶信號(hào)光，通過光電轉(zhuǎn)換輸出電流信號(hào)；探測(cè)器讀出電路，將所述紅外探測(cè)器輸出的電流信號(hào)進(jìn)行處理并輸出數(shù)字電壓電信號(hào)；圖像信號(hào)處理與自適應(yīng)算法處理模塊，對(duì)探測(cè)器讀出電路輸出的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行處理，并加載自適應(yīng)算法，輸出可調(diào)諧moems濾光片數(shù)字電壓控制信號(hào)、經(jīng)過所述自適應(yīng)算法選取后獲得的最佳信噪比譜段的圖像信號(hào)和經(jīng)過自適應(yīng)算法處理得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度、方位信息；其中所述數(shù)字電壓控制信號(hào)被反饋到可調(diào)諧moems濾光片，以實(shí)現(xiàn)對(duì)可調(diào)諧moems濾光片光通帶中心波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)。

另外本發(fā)明提供了一種波長(zhǎng)可調(diào)諧紅外成像探測(cè)系統(tǒng)，包括：前端光學(xué)鏡頭，接收目標(biāo)發(fā)射或反射的光，將光束進(jìn)行變換輸出為與紅外探測(cè)器匹配的光束，然后光束經(jīng)過自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)；自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)，對(duì)所述光束進(jìn)行處理，選取信噪比最高的譜段進(jìn)行探測(cè)成像，并獲取目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度信息和方位信息；圖像輸出電路，將成像的數(shù)據(jù)輸出到并進(jìn)行顯示控制、存儲(chǔ)及后續(xù)處理；轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，接收目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度信息和方位信息，輸出控制轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)控制。

另外本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)濾光片通帶中心波長(zhǎng)的自適應(yīng)譜段選擇方法，包括：s1，設(shè)定濾光片電壓掃描方式，并啟動(dòng)電壓掃描，驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧moems濾光片按照設(shè)定的波長(zhǎng)步進(jìn)進(jìn)行調(diào)諧，每次調(diào)諧穩(wěn)定后輸出指令到s2，一定的時(shí)間后進(jìn)行下一次調(diào)諧；s2，接收可調(diào)諧moems濾光片每次調(diào)諧并至穩(wěn)定的指令，開始對(duì)每一個(gè)譜段進(jìn)行探測(cè)成像，依次進(jìn)行，經(jīng)過一輪完整的電壓掃描后獲取不同譜段的圖像；s3，對(duì)s2輸出的圖像進(jìn)行特征提取算法處理，獲取目標(biāo)輪廓并對(duì)目標(biāo)物的圖像以及背景環(huán)境圖像進(jìn)行區(qū)域切割，輸出區(qū)域切割后的信息到s4，并經(jīng)過圖像處理獲取目標(biāo)速度信息、加速度信息，并輸出到s13；s4，接收來自s3的信息，計(jì)算切割區(qū)域的目標(biāo)圖像直方圖平均值與背景圖像直方圖平均值的差值，并將差值輸出到s5；

s5，接收來自s4的直方圖差值信息，對(duì)相鄰譜段的差值結(jié)果依次進(jìn)行比較，選擇出目標(biāo)圖像直方圖與背景圖像直方圖的平均值的差值最大的譜段；s6，將當(dāng)前目標(biāo)圖像直方圖與背景圖像直方圖的平均值的差值最大的譜段以及差值信息存儲(chǔ)下來，作為下次比較的參考；s7，經(jīng)過一次完整的掃描，獲取來自s5的具有最大目標(biāo)-背景信噪比的最佳譜段；s8，接收來自s7的最大譜段信息，輸出最佳譜段對(duì)應(yīng)的的切換指令信號(hào)；s9，接收s8的輸出信號(hào)，將濾光片驅(qū)動(dòng)到目標(biāo)譜段的相應(yīng)位置，并通知s10進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集；s10,獲取目標(biāo)譜段的圖像數(shù)據(jù)并對(duì)圖像數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，處理后輸出圖像；s11，按照一定的時(shí)間間隔計(jì)算該目標(biāo)譜段下的特征量隨時(shí)間變化的情況，并及時(shí)判斷是否對(duì)濾光片進(jìn)行啟動(dòng)新的電壓掃描，當(dāng)判斷需要掃描時(shí)，輸出啟動(dòng)指令到s1；當(dāng)判斷不需要掃描時(shí)，輸出指令以保持驅(qū)動(dòng)電壓不變，穩(wěn)定濾光片中心波長(zhǎng)，并獲取不同時(shí)刻該最佳譜段下的目標(biāo)圖像；s12，對(duì)s11輸出的圖像進(jìn)行特征提取算法處理，獲取目標(biāo)輪廓并對(duì)目標(biāo)物的圖像以及背景環(huán)境圖像進(jìn)行區(qū)域切割；并獲取速度信息、加速度信息，并將此信號(hào)輸出到s13；s13，獲取來自s12的目標(biāo)速度信息、加速度信息，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻目標(biāo)位置信息，并輸出到s14；s14，獲取來自123的目標(biāo)位置預(yù)測(cè)信息，經(jīng)過信息轉(zhuǎn)換，輸出轉(zhuǎn)臺(tái)控制指令。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)和可調(diào)諧moems濾光片可以大大降低目前多光譜成像系統(tǒng)的體積、重量、功耗，實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)的光譜分光模塊，可以大大增加多光譜成像技術(shù)應(yīng)用的平臺(tái)適用范圍，特別是滿足微小型化平臺(tái)對(duì)多光譜技術(shù)的需求。并且能夠結(jié)合自適應(yīng)譜段選擇算法實(shí)現(xiàn)在變化背景環(huán)境的情況下快速、及時(shí)的調(diào)節(jié)探測(cè)譜段，實(shí)現(xiàn)高信噪比、智能化、自適應(yīng)多光譜探測(cè)成像。

附圖說明

附圖，其被包括以提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解而且被并入并構(gòu)成本說明書的一部分，所述附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例并且連同說明書用來解釋本發(fā)明的原理，在附圖中：

圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)的濾光輪式多光譜分光結(jié)構(gòu)圖；

圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)的光柵反射式成像光譜儀分光示意圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波長(zhǎng)可調(diào)諧紅外成像探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用功能框圖

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)諧memos濾光片、紅外光電探測(cè)器和探測(cè)器信號(hào)讀出電路的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖；

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的靜電驅(qū)動(dòng)懸臂梁型可調(diào)諧moems濾光片橫截面視圖；

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的陣列式moems濾光模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的靜電驅(qū)動(dòng)壓膜型可調(diào)諧moems濾光片截面示意圖；

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)諧moems濾光片在不同驅(qū)動(dòng)電壓下的光譜調(diào)節(jié)示意圖；

圖9是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的濾光片反饋控制電路總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)譜段選擇算法流程圖；

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、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(duì)本發(fā)明進(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)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的實(shí)施例，這些實(shí)施例的示例在附圖中示出。元件的后綴“模塊”和“單元”在此用于方便描述，并且因此可以可交換地被使用，而且沒有任何可區(qū)別的意義或功能。

雖然構(gòu)成本發(fā)明的實(shí)施例的所有元件或單元被描述為結(jié)合到單個(gè)元件中或被操作為單個(gè)元件或單元，但是本發(fā)明不一定局限于此種實(shí)施例。根據(jù)實(shí)施例，在本發(fā)明的目的和范圍內(nèi)所有的元件可以選擇性地結(jié)合到一個(gè)或多個(gè)元件并且被操作為一個(gè)或多個(gè)元件。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，圖3是一個(gè)波長(zhǎng)可調(diào)諧紅外成像探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用功能框圖，在圖3中包括鏡頭302、自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)303、圖像輸出電路304、轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路305、圖像顯控、存儲(chǔ)及后處理平臺(tái)306、轉(zhuǎn)臺(tái)307。

其中，前端光學(xué)鏡頭302，接收目標(biāo)發(fā)射或反射的光301，將光束進(jìn)行變換輸出與探測(cè)器匹配的光束，然后光束經(jīng)過自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)303，一方面經(jīng)過303處理之后選取信噪比最高的譜段進(jìn)行探測(cè)成像，并將數(shù)據(jù)輸入到圖像輸出電路304，另一方面,經(jīng)過303的圖像處理獲取目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度信息，將速度信息輸入到轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路305。經(jīng)過304將圖像數(shù)據(jù)輸出到圖像顯示控制、存儲(chǔ)及后處理平臺(tái)306，經(jīng)過305輸出轉(zhuǎn)臺(tái)控制信號(hào)到307，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)控制和跟蹤目標(biāo)。

自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)303，通過對(duì)入射光譜信號(hào)的處理，選擇出目標(biāo)光譜與背景光譜具有最高信噪比的探測(cè)譜段進(jìn)行成像，可適應(yīng)于變化環(huán)境的目標(biāo)探測(cè)。

自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)303包括：可調(diào)諧moems濾光片3031，紅外探測(cè)器3032，探測(cè)器讀出電路3033，圖像處理與自適應(yīng)譜段選擇算法處理模塊3034，數(shù)字電壓轉(zhuǎn)化與濾波模塊3035，濾光片調(diào)諧控制與驅(qū)動(dòng)電路3036。

其中，可調(diào)moems濾光片3031：將輸入的寬譜信號(hào)光進(jìn)行通帶濾光，輸出窄帶信號(hào)光，實(shí)現(xiàn)窄帶濾光功能。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可調(diào)moems濾光片可以為圖5或7所示的可調(diào)moems濾光片。

紅外探測(cè)器3032：接收來自可調(diào)mems濾光片3031輸出的窄帶信號(hào)光，通過光電轉(zhuǎn)換輸出電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

探測(cè)器讀出電路3033：將紅外探測(cè)器3032輸出的電流信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、校準(zhǔn)、ad轉(zhuǎn)換等，輸出數(shù)字電壓電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)讀取功能。

圖像信號(hào)處理與自適應(yīng)譜段選擇算法處理模塊3034：對(duì)探測(cè)器讀出電路3033輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并加載自適應(yīng)譜段選擇算法，該模塊的輸出包括三個(gè)部分：一是輸出濾光片控制電壓信號(hào)(不同的電壓對(duì)應(yīng)不同的譜段選取)到3035，二是輸出經(jīng)過選取之后獲得的最佳信噪比譜段的圖像信號(hào)到304，第三是處理得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度、方位信息并輸出到305。其中自適應(yīng)譜段選擇算法可以為圖像特征提取算法、濾波、增強(qiáng)、圖像分割算法。

數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換與濾波模塊3035：接收來自3034的數(shù)字電壓信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，并對(duì)電壓信號(hào)濾波，其功能是獲取穩(wěn)定的直流電壓信號(hào)。

濾光片控制與驅(qū)動(dòng)電路3036，接收來自3035的直流電壓信號(hào)，通過放大和單端轉(zhuǎn)差分功能實(shí)現(xiàn)電壓增大，輸出電壓信號(hào)到可調(diào)濾光片3031，實(shí)現(xiàn)對(duì)可調(diào)moems濾光片3031通帶中心波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)。

轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路305：接收來自3034輸出的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度、方位信息，輸出控制轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)控制。

圖像顯控存儲(chǔ)及后處理平臺(tái)306：接收來自304的圖像數(shù)據(jù)，處理變換，輸出目標(biāo)圖像以及其他通過圖像所獲取的額外信息。

轉(zhuǎn)臺(tái)307：接收轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，跟蹤探測(cè)目標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，圖4為圖3中可調(diào)諧memos濾光片3031、所述紅外光電探測(cè)器3032和所述探測(cè)器信號(hào)讀出電路3033的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖，所述可調(diào)諧memos濾光片、所述紅外光電探測(cè)器和所述探測(cè)器信號(hào)讀出電路采用集成設(shè)計(jì)或集成芯片設(shè)計(jì)，其中，所述探測(cè)器信號(hào)讀出電路位于紅外光電探測(cè)器的下部，可調(diào)諧moems濾光片位于所述紅外光電探測(cè)器的上方，通過一個(gè)或多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)與所述紅外光電探測(cè)器相連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可調(diào)諧moems濾光片3031核心是基于si基moems技術(shù)和多層光學(xué)薄膜技術(shù)的可調(diào)間距的f-p腔結(jié)構(gòu)，通過電壓大小致動(dòng)調(diào)節(jié)f-p腔鏡面的間距大小。以下具體描述兩種可調(diào)諧moems濾光片的具體結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，圖5為靜電驅(qū)動(dòng)懸臂梁型可調(diào)諧moems濾光片500的橫截面視圖，圖5所示的可調(diào)諧moems濾光片是通過金屬鍵合工藝將兩個(gè)硅晶片鍍反射膜后對(duì)準(zhǔn)、鍵合，再經(jīng)過一系列減薄、光刻、刻蝕、去除犧牲層等工藝實(shí)現(xiàn)。當(dāng)寬帶光譜從增透膜504入射，一直經(jīng)過可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)502、反射膜503、f-p腔506、重?fù)诫s導(dǎo)電區(qū)域509、襯底510，透射到濾光片下面。在502與509施加驅(qū)動(dòng)電壓，二者之間靜電吸引力驅(qū)動(dòng)懸臂梁501并達(dá)到平衡，實(shí)現(xiàn)兩層反射膜503與中間間隙形成的f-p腔間距的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光通帶的中心波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)。其中圖5的在可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)502和懸臂梁501構(gòu)成了調(diào)整構(gòu)件，圖5中可調(diào)諧moems濾光片的主要組成部件和連接關(guān)系為；

(1)懸臂梁501，在可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)502與襯底510之間的靜電力作用下產(chǎn)生彎曲變形，并與彈性恢復(fù)力達(dá)到平衡，導(dǎo)致可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)502隨著懸臂梁501的彎曲變形而平行向下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)502與510間距(f-p腔間距)的功能，進(jìn)而調(diào)節(jié)通帶中心波長(zhǎng)。

(2)可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)502，支撐上層增透膜504和反射膜503，可隨著懸臂梁501的彎曲變形而平行向下移動(dòng)。

(3)反射膜503，兩層反射膜503用于形成f-p腔，光在兩層反射膜503之間產(chǎn)生多次反射后選擇出波長(zhǎng)滿足干涉極大條件的光譜，實(shí)現(xiàn)通帶濾光的作用。

(4)用于增加光透射的增透膜504，底層增透膜位于襯底510的下表面，上層增透膜位于所述可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)502的上表面，兩層處于上表面和下表面的增透膜504用于實(shí)現(xiàn)特定波長(zhǎng)范圍的光譜增強(qiáng)透射。

(5)電極引線505，位于所述重?fù)诫s導(dǎo)電區(qū)域509上，用于連接正負(fù)電極與外部驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)502與襯底510之間產(chǎn)生電場(chǎng)和靜電吸引力。

(6)f-p腔506，兩層反射膜503和中間的空氣間隙形成f-p腔結(jié)構(gòu)506，實(shí)現(xiàn)通帶濾光的功能。

(7)支撐結(jié)構(gòu)507，位于襯底510上，用于支撐502，提供空氣間隙。

(8)壓焊點(diǎn)508，用于提供502與510的鍵合工藝，使二者固定，并充當(dāng)502與電極的互連線功能。

(9)重?fù)诫s導(dǎo)電區(qū)域509，所述重?fù)诫s導(dǎo)電區(qū)域509位于襯底510上表面，該區(qū)域是在510表面一層做的重?fù)诫s層，其良好的導(dǎo)電性用于產(chǎn)生與502之間的靜電場(chǎng)和靜電吸引力。

(10)襯底510，用于提供整個(gè)芯片的支撐。

考慮到可調(diào)諧moems濾光片設(shè)計(jì)要滿足驅(qū)動(dòng)電壓大小合適、工藝加工難度要小、抗干擾性好，因此對(duì)于靜電驅(qū)動(dòng)懸臂梁型可調(diào)諧moems濾光片，其設(shè)計(jì)要進(jìn)行懸臂梁形狀、結(jié)構(gòu)(長(zhǎng)度、厚度、寬度)、材料的設(shè)計(jì)優(yōu)化，以及可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化；因此，采用懸臂梁形式的moems濾光片應(yīng)用在焦平面探測(cè)器上時(shí)，通常可采取不同的陣列形式實(shí)現(xiàn)覆蓋整個(gè)焦平面探測(cè)器，如圖6所示為4×4陣列式靜電驅(qū)動(dòng)懸臂梁型可調(diào)諧moems濾光片封裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6的封裝結(jié)構(gòu)中包含了16片可調(diào)諧moems濾光片，結(jié)構(gòu)為4×4平行排列，其中封裝蓋帽一方面是為了封裝特定氣壓的氣體，滿足moems可調(diào)濾光片的調(diào)節(jié)速度的需要，另一方面是為了保護(hù)器件。在封裝蓋帽周圍還包括多個(gè)引出電極。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，圖7所示靜電驅(qū)動(dòng)壓膜型可調(diào)諧moems濾光片700的橫截面視圖，與靜電驅(qū)動(dòng)懸臂梁型可調(diào)諧moems濾光片相比，靜電驅(qū)動(dòng)壓膜型可調(diào)諧moems濾光片沒有懸臂梁結(jié)構(gòu)，也沒有可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)。該技術(shù)途徑的實(shí)現(xiàn)是通過薄膜工藝沉積光反射膜和電極，由于反射膜701很薄，在上下兩個(gè)電極薄膜703之間施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，電極間的靜電吸引力驅(qū)動(dòng)反射膜701向下運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)f-p腔間距，進(jìn)而調(diào)節(jié)光通帶的中心波長(zhǎng)。圖7中可調(diào)諧moems濾光片的主要組成部件和連接關(guān)系為：

(1)反射膜701，寬譜的光入射透過701，波長(zhǎng)滿足干涉條件的光在兩層反射膜701之間產(chǎn)生諧振，實(shí)現(xiàn)通帶濾光。

(2)小孔702，所述小孔為在反射膜701上刻蝕的多個(gè)孔，用于加工時(shí)刻蝕氣體進(jìn)入兩層反射膜之間的犧牲層材料并產(chǎn)生反應(yīng)，去除犧牲層材料形成空氣間隙，所述犧牲材料為芯片制作工藝過程中使用的聚合物材料。

(3)電極薄膜703，用于加載驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)上下電極產(chǎn)生靜電吸引力，驅(qū)動(dòng)上反射膜701向下移動(dòng)。

(4)f-p腔704，兩層反射膜701和中間的空氣間隙形成所謂的f-p腔704，實(shí)現(xiàn)通帶濾光的功能。

(5)電極引線705，用于連接外部驅(qū)動(dòng)電路的正負(fù)電極和電極薄膜。

(6)支撐結(jié)構(gòu)707，是刻蝕后保留下的犧牲層材料，用于支撐上層反射膜701，提供空氣間隙。

(7)硅襯底707，是濾光片的承載基底。

(8)增透膜708，用于增加硅襯底707下表面光透射的透過率，用于實(shí)現(xiàn)一定波長(zhǎng)范圍的光譜增強(qiáng)透射。

可調(diào)諧moems濾光片是實(shí)現(xiàn)光譜分光的功能，也是本發(fā)明的核心內(nèi)容。通過電壓控制調(diào)節(jié)濾光片的f-p腔之間的距離，改變?yōu)V光片的通帶中心波長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)通帶光譜的調(diào)諧。當(dāng)不加電壓時(shí)，對(duì)應(yīng)的通帶中心波長(zhǎng)是調(diào)節(jié)波長(zhǎng)范圍的上限，當(dāng)電壓從最開始的零伏特開始逐漸增大的過程中，f-p腔的間距減小，通帶中心波長(zhǎng)隨之減小。驅(qū)動(dòng)電壓一般在幾伏特到幾十伏特之間，光譜分辨率根據(jù)光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)與工藝控制，可實(shí)現(xiàn)10-100nm調(diào)節(jié)。對(duì)于靜電驅(qū)動(dòng)壓膜型可調(diào)諧moems濾光片，其設(shè)計(jì)要進(jìn)行反射薄膜、電極薄膜、小孔直徑與密度的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可調(diào)諧moems濾光片中的雙層反射膜也可以通過靜電吸引力的作用進(jìn)行移動(dòng)，如，一層反射膜移動(dòng)或兩層反射膜同時(shí)移動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)整f-p腔的目的。

如圖8所示是針對(duì)中波紅外的可調(diào)諧moems濾光片在不同驅(qū)動(dòng)電壓下的光譜調(diào)節(jié)示意圖，中心波長(zhǎng)可調(diào)范圍覆蓋3.1微米—4.9微米，帶寬在中心波長(zhǎng)由大到小的調(diào)節(jié)過程中在120-70nm附近變化，透過率超過90％。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可調(diào)諧memos濾光片調(diào)諧反饋控制電路總體結(jié)構(gòu)如圖9所示，包括電容讀出電路、反饋控制電路和靜電驅(qū)動(dòng)電路?？烧{(diào)諧moems濾光片所形成的f-p腔相當(dāng)于極板電容，即圖5或圖7上下兩層反射膜相當(dāng)于極板電容(503和701)，通過讀取電容的大小便可得到f-p腔的間距。極板電容的電容信號(hào)通過電荷放大器(c/v轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過ad轉(zhuǎn)換(adc)讀入pid控制器(即比例-積分-微分控制器)。反饋控制電路在pid控制器中實(shí)現(xiàn)，通過比較讀入電容大小和目標(biāo)值(目標(biāo)值可來自于自適應(yīng)譜段選擇圖像處理后反饋的譜段選擇所需的電壓值，也可以來自按照一定規(guī)律變化的設(shè)定電壓值)，產(chǎn)生反饋控制信號(hào)，作用在驅(qū)動(dòng)電路上。驅(qū)動(dòng)電路使用單端轉(zhuǎn)差分靜電驅(qū)動(dòng)電路，通過對(duì)f-p腔的上下極板(反射膜)施加電壓產(chǎn)生靜電驅(qū)動(dòng)力，完成f-p腔間距的調(diào)節(jié)。此外，為了保持f-p腔的有效面積，不再專門做檢測(cè)極板，電容讀出和靜電驅(qū)動(dòng)都是使用f-p腔，通過分時(shí)進(jìn)行復(fù)用。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的自適應(yīng)譜段選擇算法，在進(jìn)行背景環(huán)境和探測(cè)目標(biāo)都可能變化的多光譜探測(cè)成像應(yīng)用場(chǎng)景，目標(biāo)與環(huán)境背景的圖像信噪比也會(huì)變化，為了使系統(tǒng)能夠自適應(yīng)于環(huán)境與目標(biāo)的變化，本發(fā)明提出自適應(yīng)譜段選擇算法，通過該算法能夠及時(shí)選擇出探測(cè)目標(biāo)直方圖與背景環(huán)境直方圖具有最大信噪比的探測(cè)譜段進(jìn)行探測(cè)成像，算法的流程如圖10所示。

圖10是一種調(diào)節(jié)濾光片通帶中心波長(zhǎng)的自適應(yīng)譜段選擇算法流程，包括以下步驟：

100：設(shè)定濾光片電壓掃描方式，開始時(shí)刻t(m)啟動(dòng)電壓掃描，驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧moems濾光片按照設(shè)定的波長(zhǎng)步進(jìn)進(jìn)行調(diào)諧，每次調(diào)諧穩(wěn)定后輸出指令到101，一定的時(shí)間后進(jìn)行下一次調(diào)諧。

101：接收可調(diào)諧moems濾光片每次調(diào)諧并至穩(wěn)定的指令，開始對(duì)每一個(gè)譜段進(jìn)行探測(cè)成像，依次進(jìn)行，經(jīng)過一輪完整的電壓掃描后獲取不同譜段的圖像，圖中以n個(gè)譜段為例。

102：對(duì)101輸出的圖像進(jìn)行特征提取算法處理，獲取目標(biāo)輪廓并對(duì)目標(biāo)物的圖像以及背景環(huán)境圖像進(jìn)行區(qū)域切割，并輸出信息到103。并經(jīng)過圖像處理獲取目標(biāo)速度信息、加速度信息，并輸出到123。

103：接收來自102的信息，計(jì)算切割區(qū)域的目標(biāo)圖像直方圖平均值與背景圖像直方圖平均值的差值，并將差值輸出到104。

104：接收來自103的直方圖差值信息，對(duì)相鄰譜段的差值結(jié)果依次進(jìn)行比較，選擇出目標(biāo)圖像直方圖與背景圖像直方圖的平均值的差值最大的譜段，該譜段具有最大目標(biāo)-背景信噪比。

105：將當(dāng)前目標(biāo)圖像直方圖與背景圖像直方圖的平均值的差值最大的譜段以及差值信息存儲(chǔ)下來，作為下次比較的參考。

106：經(jīng)過一次完整的掃描，獲取來自104的具有最大目標(biāo)-背景信噪比的最佳譜段。

107：接收來自106的最佳譜段信息，輸出最佳譜段的切換指令信號(hào)。

108：接收107的輸出信號(hào)，將濾光片驅(qū)動(dòng)到目標(biāo)譜段的相應(yīng)位置，并通知109進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集。

109：獲取目標(biāo)譜段的圖像數(shù)據(jù)，并輸出到110。

110：對(duì)圖像數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并輸數(shù)據(jù)到111。

111：將來自110的數(shù)據(jù),處理后輸出圖像。

121：按照一定的時(shí)間間隔計(jì)算該目標(biāo)譜段的特征量隨時(shí)間變化的情況，并及時(shí)判斷是否對(duì)濾光片進(jìn)行啟動(dòng)新的電壓掃描。當(dāng)判斷需要掃描時(shí)，輸出啟動(dòng)指令到100；當(dāng)判斷不需要掃描時(shí)，輸出指令以保持驅(qū)動(dòng)電壓不變，穩(wěn)定濾光片中心波長(zhǎng)，并獲取不同時(shí)刻該最佳譜段下的目標(biāo)圖像。

122：對(duì)121輸出的圖像進(jìn)行特征提取算法處理，獲取目標(biāo)輪廓并對(duì)目標(biāo)物的圖像以及背景環(huán)境圖像進(jìn)行區(qū)域切割。獲取速度信息、加速度信息，并將此信號(hào)輸出到123。

123：獲取來自122的目標(biāo)速度信息、加速度信息，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻目標(biāo)位置信息，并輸出到124。

124：獲取來自123的目標(biāo)位置預(yù)測(cè)信息，經(jīng)過信息轉(zhuǎn)換，輸出轉(zhuǎn)臺(tái)控制指令。

本發(fā)明的上述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明采用moems技術(shù)將可調(diào)f-p腔器件與多層光學(xué)薄膜集成，形成可調(diào)中心波長(zhǎng)的可調(diào)諧moems濾光片，相比于多濾光片轉(zhuǎn)輪或光柵推掃型多光譜分光技術(shù)，具有調(diào)節(jié)快速、靈活，體積、功耗小，與探測(cè)器易集成的特點(diǎn)；

(2)本發(fā)明的反饋控制電路技術(shù)，避免了因?yàn)楣に嚥灰恢滦砸鸬年嚵行蜑V光片各個(gè)單元波長(zhǎng)不一致或者外界振動(dòng)環(huán)境的干擾導(dǎo)致的失效和不穩(wěn)定。

(3)本方案的自適應(yīng)譜段選擇算法，結(jié)合可調(diào)諧moems濾光片可以快速致動(dòng)的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的選擇探測(cè)譜段，相比于傳統(tǒng)的多光譜探測(cè)技術(shù)，能夠自適應(yīng)于變化的環(huán)境進(jìn)行選擇最高信噪比的探測(cè)譜段進(jìn)行探測(cè)成像。

應(yīng)當(dāng)理解，在本說明書中描述的功能單元或能力可被稱為或標(biāo)示為組件、模塊或系統(tǒng)，以便更具體地強(qiáng)調(diào)它們的實(shí)現(xiàn)獨(dú)立。例如，組件、模塊或系統(tǒng)可被實(shí)現(xiàn)為硬件電路，其包括定制超大規(guī)模集成(vlsi)電路或門陣列、現(xiàn)成的半導(dǎo)體，諸如邏輯芯片、晶體管，或其他分立組件。組件或模塊還可在可編程硬件設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，諸如場(chǎng)可編程門陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯設(shè)備等。組件或模塊還可以在用于由各種類型的處理器執(zhí)行的軟件中實(shí)現(xiàn)。例如，可執(zhí)行代碼的識(shí)別的組件或模塊可以包括一個(gè)或多個(gè)物理或邏輯的計(jì)算機(jī)指令，其可以，例如，被組織為對(duì)象、程序或功能。然而，所識(shí)別的組件或模塊不必在物理上定位在一起，而是可以包含存儲(chǔ)在不同位置的全異指令，其當(dāng)邏輯上接合在一起時(shí)，包含組件或模塊并實(shí)現(xiàn)對(duì)于組件或模塊的規(guī)定目的。

應(yīng)該理解由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的效果并不局限于在上文已特別描述的內(nèi)容，并且本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)從上面的詳細(xì)描述中將更清楚地理解。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，顯然可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下在本發(fā)明中做出各種修改和變型。因此，本發(fā)明旨在如果本發(fā)明的修改和變型落入附隨權(quán)利要求和它們的等同形式的范圍內(nèi)，那么本發(fā)明覆蓋這些修改和變型。

以下是本發(fā)明上述實(shí)施方式額外的示例。

示例1為一種自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)，包括：可調(diào)諧moems濾光片，將輸入的寬譜信號(hào)光進(jìn)行通帶濾光，輸出窄帶信號(hào)光；紅外探測(cè)器，接收來自所述可調(diào)moems濾光片輸出的窄帶信號(hào)光，通過光電轉(zhuǎn)換輸出電流信號(hào)；探測(cè)器讀出電路，將所述紅外探測(cè)器輸出的電流信號(hào)進(jìn)行處理并輸出數(shù)字電壓電信號(hào)；圖像信號(hào)處理與自適應(yīng)譜段選擇算法處理模塊，對(duì)探測(cè)器讀出電路輸出的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行處理，并加載自適應(yīng)譜段選擇算法，輸出可調(diào)諧moems濾光片數(shù)字電壓控制信號(hào)、經(jīng)過所述自適應(yīng)譜段選擇算法選取后獲得的最佳信噪比譜段的圖像信號(hào)和經(jīng)過自適應(yīng)譜段選擇算法處理得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度、方位信息；其中所述數(shù)字電壓控制信號(hào)被反饋到可調(diào)諧moems濾光片，以實(shí)現(xiàn)對(duì)可調(diào)諧moems濾光片光通帶中心波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)。

示例2根據(jù)示例1所述的系統(tǒng)，還包括：數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換與濾波模塊，將所述數(shù)字電壓控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬控制電壓信號(hào)，并對(duì)所述模擬控制電壓信號(hào)濾波，以便獲取穩(wěn)定的直流控制電壓信號(hào)。

示例3根據(jù)示例1-2所述的系統(tǒng)，還包括：濾光片控制與驅(qū)動(dòng)電路，接收所述直流控制電壓信號(hào)，通過放大和單端轉(zhuǎn)差分功能實(shí)現(xiàn)電壓增大，并輸出最終的控制電壓信號(hào)到可調(diào)諧moems濾光片，以實(shí)現(xiàn)對(duì)可調(diào)諧moems濾光片通帶中心波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)。

示例4根據(jù)示例1-3所述的系統(tǒng)，所述可調(diào)諧moems濾光片、所述紅外光電探測(cè)器和所述探測(cè)器信號(hào)讀出電路采用集成設(shè)計(jì)，其中，所述探測(cè)器信號(hào)讀出電路位于紅外光電探測(cè)器的下部，可調(diào)諧moems濾光片位于所述紅外光電探測(cè)器的上方，通過一個(gè)或多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)與所述紅外光電探測(cè)器相連接。

示例5根據(jù)示例1-4所述的系統(tǒng)，所述可調(diào)諧moems濾光片為基于si基moems技術(shù)和多層光學(xué)薄膜技術(shù)的可調(diào)間距的f-p腔結(jié)構(gòu)，通過所述數(shù)字控制電壓的大小致動(dòng)地調(diào)節(jié)所述f-p腔結(jié)構(gòu)的大小來實(shí)現(xiàn)光通帶中心波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)。

示例6根據(jù)示例1-5所述的系統(tǒng)，所述可調(diào)諧moems濾光片包括上下兩層反射膜，所述上下兩層反射膜形成可調(diào)間距的f-p腔結(jié)構(gòu)，光在所述上下兩層反射膜之間產(chǎn)生多次反射后選擇出波長(zhǎng)滿足干涉極大條件的光譜，從而實(shí)現(xiàn)通帶濾光的作用。

示例7根據(jù)示例1-5所述的系統(tǒng)，所述可調(diào)諧moems濾光片包括調(diào)整構(gòu)件，所述調(diào)整構(gòu)件通過靜電力作用下產(chǎn)生彎曲變形，并與彈性恢復(fù)力達(dá)到平衡，從而調(diào)節(jié)所述f-p腔結(jié)構(gòu)大小，達(dá)到調(diào)節(jié)光通帶中心波長(zhǎng)的功能。

示例8根據(jù)示例1-7所述的系統(tǒng)，其中，通過靜電力作用下移動(dòng)雙層反射膜中的一層或兩層，從而調(diào)節(jié)所述f-p腔結(jié)構(gòu)大小，達(dá)到調(diào)節(jié)光通帶中心波長(zhǎng)的功能。

示例9為一種波長(zhǎng)可調(diào)諧紅外成像探測(cè)系統(tǒng)，包括：前端光學(xué)鏡頭，接收目標(biāo)發(fā)射或反射的光，將光束進(jìn)行變換輸出為與紅外探測(cè)器匹配的光束，然后光束經(jīng)過自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)；自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)，對(duì)所述光束進(jìn)行處理，選取信噪比最高的譜段進(jìn)行探測(cè)成像，并獲取目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度信息和方位信息；圖像輸出電路，將成像的數(shù)據(jù)輸出到并進(jìn)行顯示控制、存儲(chǔ)及后續(xù)處理；轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路，接收目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度信息和方位信息，輸出控制轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)控制。

示例10根據(jù)示例9所述的系統(tǒng)，還包括：圖像顯控存儲(chǔ)及后處理平臺(tái)，接收來自圖像輸出電路的數(shù)據(jù)輸出，進(jìn)行處理變換，輸出目標(biāo)圖像以及其他通過圖像所獲取的額外信息。

示例11根據(jù)示例9-10所述的系統(tǒng)，還包括：轉(zhuǎn)臺(tái)，接收轉(zhuǎn)臺(tái)控制電路輸出的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，跟蹤探測(cè)目標(biāo)。

示例12根據(jù)示例9-11所述的系統(tǒng)，在波長(zhǎng)可調(diào)諧紅外成像探測(cè)系統(tǒng)中，所述自適應(yīng)調(diào)諧紅外多光譜探測(cè)微系統(tǒng)為權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)。

示例13為一種調(diào)節(jié)濾光片通帶中心波長(zhǎng)的自適應(yīng)譜段選擇方法，包括：s1，設(shè)定濾光片電壓掃描方式，并啟動(dòng)電壓掃描，驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧moems濾光片按照設(shè)定的波長(zhǎng)步進(jìn)進(jìn)行調(diào)諧，每次調(diào)諧穩(wěn)定后輸出指令到s2，一定的時(shí)間后進(jìn)行下一次調(diào)諧；s2，接收可調(diào)諧moems濾光片每次調(diào)諧并至穩(wěn)定的指令，開始對(duì)每一個(gè)譜段進(jìn)行探測(cè)成像，依次進(jìn)行，經(jīng)過一輪完整的電壓掃描后獲取不同譜段的圖像；s3，對(duì)s2輸出的圖像進(jìn)行特征提取算法處理，獲取目標(biāo)輪廓并對(duì)目標(biāo)物的圖像以及背景環(huán)境圖像進(jìn)行區(qū)域切割，輸出區(qū)域切割后的信息到s4，并經(jīng)過圖像處理獲取目標(biāo)速度信息、加速度信息，并輸出到s13；s4，接收來自s3的信息，計(jì)算切割區(qū)域的目標(biāo)圖像直方圖平均值與背景圖像直方圖平均值的差值，并將差值輸出到s5；s5，接收來自s4的直方圖差值信息，對(duì)相鄰譜段的差值結(jié)果依次進(jìn)行比較，選擇出目標(biāo)圖像直方圖與背景圖像直方圖的平均值的差值最大的譜段；s6，將當(dāng)前目標(biāo)圖像直方圖與背景圖像直方圖的平均值的差值最大的譜段以及差值信息存儲(chǔ)下來，作為下次比較的參考；s7，經(jīng)過一次完整的掃描，獲取來自s5的具有最大目標(biāo)-背景信噪比的最佳譜段；s8，接收來自s7的最大譜段信息，輸出最佳譜段的切換指令信號(hào)；s9，接收s8的輸出信號(hào)，將濾光片驅(qū)動(dòng)到目標(biāo)譜段的相應(yīng)位置，并通知s10進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集；s10,獲取目標(biāo)譜段的圖像數(shù)據(jù)并對(duì)圖像數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，處理后輸出圖像；s11，按照一定的時(shí)間間隔計(jì)算該目標(biāo)譜段下的特征量隨時(shí)間變化的情況，并及時(shí)判斷是否對(duì)濾光片進(jìn)行啟動(dòng)新的電壓掃描，當(dāng)判斷需要掃描時(shí)，輸出啟動(dòng)指令到s1；當(dāng)判斷不需要掃描時(shí)，輸出指令以保持驅(qū)動(dòng)電壓不變，穩(wěn)定濾光片中心波長(zhǎng)，并獲取不同時(shí)刻該最佳譜段下的目標(biāo)圖像；s12，對(duì)s11輸出的圖像進(jìn)行特征提取算法處理，獲取目標(biāo)輪廓并對(duì)目標(biāo)物的圖像以及背景環(huán)境圖像進(jìn)行區(qū)域切割；并獲取速度信息、加速度信息，并將此信號(hào)輸出到s13；s13，獲取來自s12的目標(biāo)速度信息、加速度信息，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻目標(biāo)位置信息，并輸出到s14；s14，獲取來自123的目標(biāo)位置預(yù)測(cè)信息，經(jīng)過信息轉(zhuǎn)換，輸出轉(zhuǎn)臺(tái)控制指令。

示例14為一種可調(diào)諧memos濾光片，包括：懸臂梁(501)、可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)(502)、兩層反射膜(503)、f-p腔(506)和襯底(510)；其中所述兩層反射膜(503)分別位于襯底(510)上部和可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)(502)下部，用于形成f-p腔(506)，使得光在兩層反射膜(503)之間產(chǎn)生多次反射后選擇出波長(zhǎng)滿足干涉極大條件的光譜，從而實(shí)現(xiàn)通帶濾光的作用；所述懸臂梁(501)位于襯底510上方和所述可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)502側(cè)邊，在可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)502與襯底510之間的靜電力作用下產(chǎn)生彎曲變形，并與彈性恢復(fù)力達(dá)到平衡，導(dǎo)致可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)502可隨著懸臂梁501的彎曲變形而平行向下移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)所述f-p腔的間距，以便調(diào)節(jié)光通帶中心波長(zhǎng)。

示例15根據(jù)示例14所述的濾光片，還包括兩層增透膜(504)，底層增透膜位于襯底(510)的下表面，上層增透膜位于所述可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)(502)的上表面，用于實(shí)現(xiàn)特定波長(zhǎng)范圍的光譜增強(qiáng)透射。

示例16根據(jù)示例14-15所述的濾光片，還包括重?fù)诫s導(dǎo)電區(qū)域(509)，所述重?fù)诫s導(dǎo)電區(qū)域(509)是在襯底(510)上表面做的重?fù)诫s層，用于產(chǎn)生與可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)(502)之間的靜電場(chǎng)和靜電吸引力。

示例17根據(jù)示例14-16所述的濾光片，還包括壓焊點(diǎn)(508)，用于提供可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)(502)與襯底(510)的鍵合工藝，使二者固定，并充當(dāng)可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)(502)與電極的互連線功能。

示例18根據(jù)示例14-17所述的濾光片，還包括支撐結(jié)構(gòu)(507)，位于襯底(510)上，用于支撐可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)(502)，提供所述f-p腔(506)的空氣間隙。

示例19根據(jù)示例14-18所述的濾光片，還包括電極引線(505)，位于所述重?fù)诫s導(dǎo)電區(qū)域(509)上，用于連接正負(fù)電極與外部驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)(502)與襯底(510)之間產(chǎn)生電場(chǎng)和靜電吸引力。

示例20根據(jù)示例14-19所述的濾光片，在所述可動(dòng)鏡面si支撐結(jié)構(gòu)(502)和所述重?fù)诫s導(dǎo)電區(qū)域(509)上施加驅(qū)動(dòng)電壓，使得二者之間靜電吸引力驅(qū)動(dòng)所述懸臂梁(501)并達(dá)到平衡，實(shí)現(xiàn)所述兩層反射膜(503)與中間間隙形成的所述f-p腔506間距的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)光通帶的中心波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)。

示例21根據(jù)示例14-20所述的濾光片，通過金屬鍵合工藝將兩個(gè)硅晶片鍍反射膜后對(duì)準(zhǔn)、鍵合，再經(jīng)過一系列減薄、光刻、刻蝕、去除犧牲層的工藝實(shí)現(xiàn)所述濾光片的制作。

示例22為一種可調(diào)諧moems濾光片，包括：襯底(707)、兩層反射膜(701)、兩層電極薄膜(703)和f-p腔(704)；其中，所述兩層反射膜中的上反射膜和下反射膜位于襯底上方，在所述兩層反射膜(701)和中間的空氣間隙形成f-p腔(704)，波長(zhǎng)滿足干涉條件的光在兩層反射膜(701)之間產(chǎn)生諧振，實(shí)現(xiàn)通帶濾光；以及所述兩層電極薄膜(703)用于加載驅(qū)動(dòng)電壓，并產(chǎn)生靜電吸引力來驅(qū)動(dòng)所述兩層反射膜(701)中的上反射膜向下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)f-p腔(704)的間距，從而實(shí)現(xiàn)光通帶中心波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)。

示例23根據(jù)示例21-22所述的濾光片，還包括支撐結(jié)構(gòu)(707)，位于襯底上部，用于支撐上層反射膜(701)，提供空氣間隙。

示例24根據(jù)示例21-23所述的濾光片，所述支撐結(jié)構(gòu)(707)使用制作所述濾光片刻蝕后保留下的犧牲層材料。

示例254根據(jù)示例21-24所述的濾光片，還包括增透膜(708)，位于襯底下部，所述增透膜(708)用于增加襯底(707)下表面光透射的透過率，用于實(shí)現(xiàn)一定波長(zhǎng)范圍的光譜增強(qiáng)透射。

示例26根據(jù)示例21-25所述的濾光片，還包括小孔(702)，所述小孔為在反射膜701上刻蝕的多個(gè)孔，用于在濾光片加工時(shí)刻蝕氣體進(jìn)入所述兩層反射膜(701)之間的犧牲層材料并產(chǎn)生反應(yīng)，去除犧牲層材料形成空氣間隙。

示例27根據(jù)示例21-26所述的濾光片，所述濾光片通過薄膜工藝沉積反射膜和電極制作形成。

示例28為一種可調(diào)諧moems濾光片的調(diào)諧控制器，包括電容讀出電路、反饋控制電路和靜電驅(qū)動(dòng)電路，所述可調(diào)諧moems濾光片包括由兩層反射膜形成的f-p腔，所述兩層反射膜相當(dāng)于上下極板電容；其中

所述電容讀取電路讀取所述極板電容的值，以獲取所述f-p腔的間距，并將所述電容值輸入所述pid控制器；

所述pid控制器通過比較所述電容值和目標(biāo)值，產(chǎn)生反饋控制信號(hào)，并將所述反饋信號(hào)輸出值驅(qū)動(dòng)電路；以及

所述驅(qū)動(dòng)電路使用單端轉(zhuǎn)差分靜電驅(qū)動(dòng)電路，通過對(duì)f-p腔的上下極板電容施加電壓產(chǎn)生靜電驅(qū)動(dòng)力，完成f-p腔間距的調(diào)節(jié)。

示例29根據(jù)示例28所述的控制器，所述電容值為極板電容的電容信號(hào)通過電荷放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后通過ad轉(zhuǎn)換后的值。

示例30根據(jù)示例28-29所述的控制器，所述目標(biāo)值來自于自適應(yīng)譜段選擇算法進(jìn)行處理后反饋的譜段選擇所需的電壓值，或來自按照一定規(guī)律變化的設(shè)定電壓值。

示例31為一種陣列式可調(diào)諧moems濾光片封裝結(jié)構(gòu)，包括：16片可調(diào)諧moems濾光片，按照4×4平行陣列進(jìn)行排列；封裝蓋帽，所述16片可調(diào)諧moems濾光片位于所述封裝蓋帽中；位于封裝蓋帽周圍的多個(gè)引出電極，其中所述每片可調(diào)諧moems濾光片具有如權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)。

示例32根據(jù)示例31所述的封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝蓋帽擁有封裝特定氣壓的氣體以滿足所述每片moems可調(diào)濾光片的調(diào)節(jié)速度的需要。