一種液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，包括多眼套疊成像探測(cè)架構(gòu)，其包括同軸順序設(shè)置的驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊、面陣可見光探測(cè)器以及面陣電控液晶聚光微透鏡，面陣電控液晶聚光微透鏡包括m×m個(gè)單元微透鏡，其中m均為正整數(shù)，面陣可見光探測(cè)器被劃分為m×m個(gè)子面陣可見光探測(cè)器，每個(gè)子面陣可見光探測(cè)器包括m×m個(gè)光敏元，面陣電控液晶聚光微透鏡用于接收目標(biāo)光波，并將該目標(biāo)光波離散分割到面陣可見光探測(cè)器中不同子面陣可見光探測(cè)器的對(duì)應(yīng)光敏元上。本實(shí)用新型的液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片具有結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，易與常規(guī)成像光學(xué)系統(tǒng)耦合，目標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)。
【專利說明】一種液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于成像探測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片。

【背景技術(shù)】
[0002]迄今為止，通過仿生復(fù)眼同步獲取目標(biāo)的多姿態(tài)圖像這一技術(shù)發(fā)展迅速，如典型的光場(chǎng)相機(jī)和拼接多塊仿生復(fù)眼的全景相機(jī)等。目前，通過對(duì)昆蟲復(fù)眼其陣列化成像視覺機(jī)理進(jìn)行深入分析、功能挖掘與擴(kuò)展，基于復(fù)眼圖像的再排布，構(gòu)造更為清晰、結(jié)構(gòu)尺寸成倍增大、目標(biāo)形態(tài)更為完備和豐富的多姿態(tài)目標(biāo)圖像，充分利用高空間頻率復(fù)眼圖像來增強(qiáng)甚至實(shí)現(xiàn)超分辨式的成像探測(cè)，已成為視覺仿生成像技術(shù)的研發(fā)熱點(diǎn)，受到了廣泛關(guān)注和重視。進(jìn)入新世紀(jì)以來，發(fā)展具有較強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力，可靈活快捷地響應(yīng)目標(biāo)形態(tài)、姿態(tài)或運(yùn)動(dòng)行為的變化，抗激光攻擊或干擾，抗強(qiáng)輻射照射，可有效對(duì)付光學(xué)隱身甚至虛假目標(biāo)，能與常規(guī)成像光學(xué)系統(tǒng)匹配耦合等的仿生復(fù)眼成像方法與手段，已成為發(fā)展先進(jìn)成像探測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要方向和研發(fā)熱點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有基于面陣微光學(xué)成像結(jié)構(gòu)與光敏陣列稱合的仿生復(fù)眼結(jié)構(gòu)，均基于光學(xué)成像能力固定的陣列化折射或衍射微透鏡，其典型缺陷包括:(一)常規(guī)微透鏡不具備表征光學(xué)成像效能的多個(gè)參量，如焦長(zhǎng)、焦斑亮度和尺寸、焦深、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和視場(chǎng)等的調(diào)變能力，與可調(diào)變的生物復(fù)眼存在明顯差距，環(huán)境和目標(biāo)適應(yīng)性差；(二)作為子孔徑的單元成像微透鏡因僅能匹配有限規(guī)模的子光敏陣列，經(jīng)子孔徑進(jìn)一步壓縮構(gòu)建的復(fù)眼目標(biāo)圖像其結(jié)構(gòu)尺寸小，空間分辨率、圖像清晰度和對(duì)比度低，像質(zhì)差；(三)基于復(fù)眼(子孔徑)圖像依據(jù)微透鏡規(guī)模進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)重排構(gòu)造的目標(biāo)圖像，盡管空間分辨率被顯著增大，目標(biāo)圖像的結(jié)構(gòu)尺寸、清晰度和對(duì)比度等被顯著提高，但受制于微透鏡其光學(xué)能力的不變性，同樣顯示較差的環(huán)境和目標(biāo)適應(yīng)性；(四)變焦成像通過級(jí)聯(lián)布置的匯聚或發(fā)散微透鏡陣列間的機(jī)械移動(dòng)進(jìn)行，需匹配復(fù)雜精密的驅(qū)控裝置，變焦操作僅能按照固定順序展開，響應(yīng)慢、過程長(zhǎng)以及慣性大，不能執(zhí)行任意光學(xué)狀態(tài)的快速電控切入或跳變，成像調(diào)變能力極為有限；(五)難以芯片化基于面陣微透鏡與光敏陣列耦合的復(fù)眼結(jié)構(gòu)。
[0004]近些年來，可有效進(jìn)行電調(diào)焦操作的陣列化液晶聚光微透鏡技術(shù)發(fā)展迅速，為解決上述問題提供了新思路。目前已具備的主要功能有:(一)基于圖案化電極驅(qū)控的陣列化液晶微透鏡，可由低功率信號(hào)驅(qū)動(dòng)及調(diào)變光匯聚操作；(二)液晶聚光微透鏡的光學(xué)參數(shù)如焦長(zhǎng)、焦斑亮度和尺寸、焦深、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和瞬時(shí)視場(chǎng)等，與驅(qū)控信號(hào)如典型的電壓信號(hào)其均方值或信號(hào)頻率等，具有唯一性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，施加電壓信號(hào)與建立穩(wěn)定的光學(xué)匯聚態(tài)間的時(shí)間常數(shù)在亞毫秒級(jí)(目前實(shí)驗(yàn)室級(jí)器件最快已達(dá)到微秒級(jí))，已能保證光學(xué)態(tài)的快速電控建立、維持或跳變；(三)驅(qū)控信號(hào)與光匯聚能力間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，意味著聚光操作可量化接受先驗(yàn)知識(shí)或成像情況的約束、干預(yù)或引導(dǎo)；(四)液晶聚光微透鏡的形貌和電驅(qū)控特征使其具有與光敏芯片集成，構(gòu)成穩(wěn)定甚至剛性的芯片化架構(gòu)的潛力。目前，發(fā)展基于電控液晶微透鏡陣列與光敏芯片集成，能有效適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境和目標(biāo)的仿生成像探測(cè)方法與手段，已成為發(fā)展高性能成像探測(cè)技術(shù)的熱點(diǎn)問題，正面臨新的突破。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，其可工作在可見光譜段，目標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)性好，體積和質(zhì)量小，易與光學(xué)光電機(jī)械結(jié)構(gòu)匹配耦合，且套疊式復(fù)眼成像探測(cè)是基于電驅(qū)控信號(hào)展開、凝固或調(diào)變。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，包括多眼套疊成像探測(cè)架構(gòu)，其包括同軸順序設(shè)置的驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊、面陣可見光探測(cè)器以及面陣電控液晶聚光微透鏡，面陣電控液晶聚光微透鏡包括mXm個(gè)單元微透鏡，其中m均為正整數(shù)，面陣可見光探測(cè)器被劃分為mXm個(gè)子面陣可見光探測(cè)器，每個(gè)子面陣可見光探測(cè)器包括mXm個(gè)光敏元，面陣電控液晶聚光微透鏡用于接收目標(biāo)光波，并將該目標(biāo)光波離散分割到面陣可見光探測(cè)器中不同子面陣可見光探測(cè)器的對(duì)應(yīng)光敏元上，驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊用于為面陣可見光探測(cè)器提供驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，光敏元用于在驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)的作用下對(duì)紅外光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將該電信號(hào)傳送到驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊，驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊還用于對(duì)電信號(hào)進(jìn)行量化解算和校準(zhǔn)，以得到基于觀察視角或目標(biāo)姿態(tài)的序列高像質(zhì)圖像數(shù)據(jù)并輸出。
[0007]優(yōu)選地，還包括芯片殼體以及金屬支撐和散熱板。
[0008]優(yōu)選地，多眼套疊成像探測(cè)架構(gòu)設(shè)置于芯片殼體內(nèi)，芯片殼體后部固置于金屬支撐和散熱板頂部，驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊固置于芯片殼體后部與金屬支撐和散熱板連接處，面陣可見光探測(cè)器平行設(shè)置于驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊頂部，面陣電控液晶聚光微透鏡平行設(shè)置于面陣可見光探測(cè)器頂部，并通過芯片殼體面部開窗將其光入射面裸露出來。
[0009]優(yōu)選地，芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有通訊與控制信號(hào)輸出端口，用于輸出驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊提供給面陣可見光探測(cè)器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，以及輸入外部工作指令，芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有第一指示燈，該燈接通用于顯示驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊處在正常工作狀態(tài)，芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有面陣可見光探測(cè)器驅(qū)控信號(hào)輸入端口，用于輸入面陣可見光探測(cè)器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有第二指示燈，該燈接通用于顯示面陣可見光探測(cè)器處在正常工作狀態(tài)，芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有第三指示燈，該燈接通用于顯示面陣電控液晶聚光微透鏡處在正常工作狀態(tài)，芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有面陣電控液晶聚光微透鏡驅(qū)控信號(hào)輸入端口，用于輸入面陣電控液晶聚光微透鏡的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)。
[0010]優(yōu)選地，芯片殼體的底面上設(shè)置有光電信號(hào)輸入端口，用于將面陣可見光探測(cè)器的光電輸出信號(hào)，引入驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊，芯片殼體的底面上設(shè)置有第四指示燈，該燈接通用于顯示面陣可見光探測(cè)器處在正常的信號(hào)輸出狀態(tài)，芯片殼體的底面上設(shè)置有光電信號(hào)輸入端口，用于將面陣可見光探測(cè)器的光電輸出信號(hào)，引入驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊，芯片殼體的底面上設(shè)置有第五指示燈，該燈接通用于顯示驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊處在正常的數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)，芯片殼體的底面還設(shè)置有電源端口，用于接入電源線以與外部電源連接，芯片殼體的底面上設(shè)置有第六指示燈，該燈接通用于顯示電源已接通。
[0011]優(yōu)選地，芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有圖像數(shù)據(jù)輸出端口，用于輸出所測(cè)量的圖像數(shù)據(jù)，芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有第七指示燈，該燈接通用于顯示驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊處在正常的數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)。
[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、電控復(fù)眼成像探測(cè)。將面陣電控液晶聚光微透鏡與陣列規(guī)模更大的面陣可見光探測(cè)器耦合，使單元液晶微透鏡與子面陣探測(cè)器匹配耦合，構(gòu)成各單眼的子像素簇，通過電控調(diào)節(jié)微透鏡的定向束匯聚能力，具備電驅(qū)控和調(diào)變成像能力的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]2、電控調(diào)變目標(biāo)的成像姿態(tài)變動(dòng)范圍。由于液晶聚光微透鏡其光線彎折或感知光束入射角的能力受電信號(hào)調(diào)節(jié)，具有電控調(diào)變成像目標(biāo)姿態(tài)變動(dòng)范圍的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]3、目標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)性好。通過電調(diào)液晶微透鏡的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和焦長(zhǎng)，可以電控變更對(duì)焦點(diǎn)來調(diào)變成像范圍，以及校正甚至消除運(yùn)動(dòng)模糊和光場(chǎng)波動(dòng)對(duì)成像探測(cè)的影響；
[0016]4、智能化。液晶結(jié)構(gòu)的電控操作可在先驗(yàn)知識(shí)或成像情況的約束、干預(yù)或弓I導(dǎo)下展開，具有智能化特征。
[0017]5、使用方便。由于采用了集成面陣電控液晶聚光微透鏡、面陣可見光探測(cè)器以及驅(qū)控和圖像預(yù)處理模塊這樣的體系架構(gòu)，具有接插方便，易與成像光學(xué)系統(tǒng)、電子學(xué)和機(jī)械裝置耦合的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片的工作原理示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片的光束變換示意圖。
[0021]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:
[0022]1-通訊與控制信號(hào)輸出端口，2-第一指示燈，3-驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊，4-面陣可見光探測(cè)器驅(qū)控信號(hào)輸入端口，5-第二指示燈，6-面陣可見光探測(cè)器，7-面陣電控液晶聚光微透鏡驅(qū)控信號(hào)輸入端口，8-第三指示燈，9-面陣電控液晶聚光微透鏡，10-第四指示燈，11-光電信號(hào)輸出端口，12-第五指不燈，13-光電信號(hào)輸入端口，14-第六指不燈，15-電源端口，16-圖像數(shù)據(jù)輸出端口，17-芯片殼體，18-金屬支撐和散熱板，19-第七指示燈

【具體實(shí)施方式】
[0023]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(duì)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。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型的液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片包括:芯片殼體17、金屬支撐和散熱板18、以及多眼套疊成像探測(cè)架構(gòu)。
[0025]多眼套疊成像探測(cè)架構(gòu)設(shè)置于芯片殼體17內(nèi)，并包括驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3、面陣可見光探測(cè)器6以及面陣電控液晶聚光微透鏡9。
[0026]芯片殼體17后部固置于金屬支撐和散熱板18頂部，驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3固置于芯片殼體17后部與金屬支撐和散熱板18連接處，面陣可見光探測(cè)器6平行設(shè)置于驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3頂部，面陣電控液晶聚光微透鏡9平行設(shè)置于面陣可見光探測(cè)器6頂部，并通過芯片殼體17面部開窗將其光入射面裸露出來。驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3、面陣可見光探測(cè)器6、以及面陣電控液晶聚光微透鏡9同軸順序設(shè)置。
[0027]面陣電控液晶聚光微透鏡9包括mXm個(gè)單元微透鏡，其中m均為正整數(shù)。
[0028]面陣可見光探測(cè)器6被劃分為mXm個(gè)子面陣可見光探測(cè)器，該子面陣可見光探測(cè)器的數(shù)量與面陣電控液晶聚光微透鏡9中單元微透鏡的數(shù)量相同，每個(gè)子面陣可見光探測(cè)器包括mXm個(gè)光敏元。
[0029]面陣電控液晶聚光微透鏡9用于接收目標(biāo)光波，并將該目標(biāo)光波離散分割到面陣可見光探測(cè)器6中不同子面陣可見光探測(cè)器的對(duì)應(yīng)光敏元上。
[0030]驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3用于為面陣可見光探測(cè)器6提供驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)。
[0031]光敏元用于在驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)的作用下對(duì)紅外光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將該電信號(hào)傳送到驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3。
[0032]驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3還用于對(duì)電信號(hào)進(jìn)行量化解算和校準(zhǔn)，以得到基于觀察視角或目標(biāo)姿態(tài)的序列高像質(zhì)圖像數(shù)據(jù)并輸出，從而完成復(fù)眼成像探測(cè)操作。
[0033]芯片殼體17的側(cè)面上設(shè)置有通訊與控制信號(hào)輸出端口 1，用于輸出驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3提供給面陣可見光探測(cè)器6的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，以及輸入外部工作指令。
[0034]芯片殼體17的側(cè)面上設(shè)置有第一指示燈2，該燈接通用于顯示驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3處在正常工作狀態(tài)。
[0035]芯片殼體17的側(cè)面上設(shè)置有面陣可見光探測(cè)器驅(qū)控信號(hào)輸入端口 4，用于輸入面陣可見光探測(cè)器6的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)。
[0036]芯片殼體17的側(cè)面上設(shè)置有第二指示燈5，該燈接通用于顯示面陣可見光探測(cè)器6處在正常工作狀態(tài)。
[0037]芯片殼體17的側(cè)面上設(shè)置有第三指示燈8，該燈接通用于顯示面陣電控液晶聚光微透鏡9處在正常工作狀態(tài)。
[0038]芯片殼體17的側(cè)面上設(shè)置有面陣電控液晶聚光微透鏡驅(qū)控信號(hào)輸入端口 7，用于輸入面陣電控液晶聚光微透鏡7的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)。
[0039]芯片殼體17的底面上設(shè)置有光電信號(hào)輸入端口 11，用于將面陣可見光探測(cè)器6的光電輸出信號(hào)，引入驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3。
[0040]芯片殼體17的底面上設(shè)置有第四指示燈10，該燈接通用于顯示面陣可見光探測(cè)器6處在正常的信號(hào)輸出狀態(tài)。
[0041]芯片殼體17的底面上設(shè)置有光電信號(hào)輸入端口 13，用于將面陣可見光探測(cè)器6的光電輸出信號(hào)，引入驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3。
[0042]芯片殼體17的底面上設(shè)置有第五指示燈12，該燈接通用于顯示驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3處在正常的數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)。
[0043]芯片殼體17的底面還設(shè)置有電源端口 15，用于接入電源線以與外部電源連接。
[0044]芯片殼體17的底面上設(shè)置有第六指示燈14，該燈接通用于顯示電源已接通。
[0045]芯片殼體17的側(cè)面上設(shè)置有圖像數(shù)據(jù)輸出端口 16，用于輸出所測(cè)量的圖像數(shù)據(jù)。
[0046]芯片殼體17的側(cè)面上設(shè)置有第七指示燈19，該燈接通用于顯示驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3處在正常的數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)。
[0047]以下參考圖2和圖3描述本實(shí)用新型的工作原理:
[0048]如圖2所示，液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片被置于由主鏡構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)的焦面處也可弱離焦配置，或可直接置于測(cè)試光路中。
[0049]如圖3所示，液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片中的面陣電控液晶聚光微透鏡其每單元微透鏡，分別與2X2元(4個(gè)單眼)、3X3元(9個(gè)單眼)、4X4元(16個(gè)單眼)或mXm元(m2個(gè)單眼)子面陣探測(cè)器對(duì)應(yīng)，其中m為大于I的整數(shù)。目標(biāo)光波進(jìn)入面陣液晶微透鏡后被其離散分割成子波束陣，各子波束中具有細(xì)微方向差的多向目標(biāo)光線，被每單元微透鏡定向匯聚在與其對(duì)應(yīng)的子面陣探測(cè)器的特定光敏元上，并進(jìn)一步完成光電轉(zhuǎn)換操作。驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊(圖中未示出)將各子面陣探測(cè)器中相應(yīng)位置處的光敏元的光電信號(hào)歸屬到一個(gè)單眼的成像操作中，通過量化解算和校準(zhǔn)面陣光電信號(hào)，得到基于觀察視角或目標(biāo)姿態(tài)的序列高像質(zhì)圖像數(shù)據(jù)并輸出，完成復(fù)眼成像探測(cè)操作。
[0050]本實(shí)用新型的液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，采用面陣電控液晶聚光微透鏡和大面陣可見光探測(cè)器耦合這樣的架構(gòu)。面陣可見光探測(cè)器被區(qū)域化成由微透鏡規(guī)模所約束的陣列化子面陣探測(cè)器，各子面陣探測(cè)器中相應(yīng)位置處的光敏元的光電轉(zhuǎn)換，被歸屬到一個(gè)單眼的成像操作中，具有高空間分辨率、高清晰度與高角分辨率相融合的優(yōu)點(diǎn)。所采用的大面陣微透鏡其多向光束的離散化匯聚能力，由所施加的電驅(qū)控信號(hào)調(diào)節(jié)。液晶微透鏡的電控聚光效能，與常規(guī)的具有不同表面彎曲程度的凸面輪廓折射聚能微透鏡類似，如圖示的等效凸面輪廓-1和-2等。通過液晶微透鏡的電控束匯聚能力，將有效調(diào)變微透鏡的聚能效率以及入射光束的角變動(dòng)范圍。
[0051]由于本實(shí)用新型的面陣電控液晶聚光微透鏡、面陣可見光探測(cè)器和驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊集成在單個(gè)芯片上，具有接插方便，易與成像光學(xué)系統(tǒng)、電子和機(jī)械裝置匹配耦合的優(yōu)點(diǎn)。
[0052]本實(shí)用新型的主要工作流程如下所述:面陣電控液晶聚光微透鏡與面陣可見光探測(cè)器及驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊耦合，構(gòu)成多眼套疊成像探測(cè)架構(gòu)。每單元液晶聚光微透鏡與數(shù)量和排布方式均相同的子面陣可見光探測(cè)器耦合，子面陣結(jié)構(gòu)中的探測(cè)器數(shù)量即為所套疊的復(fù)眼數(shù)目。目標(biāo)光波進(jìn)入面陣電控液晶聚光微透鏡后被其離散分割成子波束陣，各子波束中具有細(xì)微方向差的多向光線，被液晶微透鏡定向匯聚在與其對(duì)應(yīng)的，子面陣探測(cè)器的特定光敏元上并進(jìn)一步完成光電轉(zhuǎn)換操作。解算與各微透鏡耦合的子面陣探測(cè)器其相應(yīng)光敏元的光電響應(yīng)信號(hào)，得到所觀察目標(biāo)針對(duì)各單眼，在單元液晶微透鏡相應(yīng)波束匯聚位置處的像素光電信號(hào)強(qiáng)度或亮度，以及組合而成的目標(biāo)多姿態(tài)圖像。換言之，每單元液晶微透鏡將各單眼觀察目標(biāo)某一部位的多向光信號(hào)集中收集并定向匯聚在與其匹配的，子面陣探測(cè)器的特定光敏元上。通過再排布各子面陣探測(cè)器相應(yīng)光敏元的光電信號(hào)，得到通過各單眼觀察目標(biāo)的多姿態(tài)、高空間分辨率和高清晰度的圖像數(shù)據(jù)，完成多眼套疊式的成像探測(cè)操作。每單元液晶微透鏡的功能是:將各單眼的多向匯聚波束定向投送到相應(yīng)探測(cè)器上，但所需完成的僅是針對(duì)光電轉(zhuǎn)換的聚光式光能壓縮處理。通過在電驅(qū)控信號(hào)作用下調(diào)變液晶微透鏡其多向波束的離散匯聚能力，改變對(duì)焦點(diǎn)以及適應(yīng)或調(diào)變目標(biāo)運(yùn)動(dòng)或環(huán)境因素變化對(duì)成像探測(cè)的影響。
[0053]以下簡(jiǎn)要介紹本實(shí)用新型的操作過程:
[0054]操作時(shí)，首先用并行信號(hào)和數(shù)據(jù)線連接驅(qū)控信號(hào)輸出端口 1、探測(cè)器驅(qū)控信號(hào)輸入端口 4，面陣電控液晶聚光微透鏡驅(qū)控信號(hào)輸入端口 7 ;用并行數(shù)據(jù)線連接光電信號(hào)輸出端口 11和端口 13;再將并行信號(hào)和數(shù)據(jù)線插入端口 16;電源線連接到電源端口 15上。然后通過并行信號(hào)和數(shù)據(jù)線送入電源開啟指令，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、第六指示燈14接通閃爍，自檢通過后第五指示燈12、以及第六指示燈14熄滅，芯片進(jìn)入工作狀態(tài)。通過并行信號(hào)和數(shù)據(jù)線送入工作指令后，芯片開始圖像數(shù)據(jù)采集。光電響應(yīng)信號(hào)由光電信號(hào)輸出端口 11、以及光電信號(hào)輸入端口 13送入驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3，此時(shí)第四指示燈10、以及第五指示燈12再次接通閃爍。經(jīng)驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊3處理后的圖像數(shù)據(jù)，由圖像數(shù)據(jù)輸出端口 16輸出。
[0055]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】
1.一種液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，包括多眼套疊成像探測(cè)架構(gòu)，其包括同軸順序設(shè)置的驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊、面陣可見光探測(cè)器以及面陣電控液晶聚光微透鏡，其特征在于， 面陣電控液晶聚光微透鏡包括mXm個(gè)單元微透鏡，其中m均為正整數(shù)； 面陣可見光探測(cè)器被劃分為mXm個(gè)子面陣可見光探測(cè)器，每個(gè)子面陣可見光探測(cè)器包括mXm個(gè)光敏元； 面陣電控液晶聚光微透鏡用于接收目標(biāo)光波，并將該目標(biāo)光波離散分割到面陣可見光探測(cè)器中不同子面陣可見光探測(cè)器的對(duì)應(yīng)光敏元上； 驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊用于為面陣可見光探測(cè)器提供驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)； 光敏元用于在驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)的作用下對(duì)紅外光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將該電信號(hào)傳送到驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊； 驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊還用于對(duì)電信號(hào)進(jìn)行量化解算和校準(zhǔn)，以得到基于觀察視角或目標(biāo)姿態(tài)的序列高像質(zhì)圖像數(shù)據(jù)并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，其特征在于，還包括芯片殼體以及金屬支撐和散熱板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，其特征在于， 多眼套疊成像探測(cè)架構(gòu)設(shè)置于芯片殼體內(nèi)； 芯片殼體后部固置于金屬支撐和散熱板頂部； 驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊固置于芯片殼體后部與金屬支撐和散熱板連接處； 面陣可見光探測(cè)器平行設(shè)置于驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊頂部； 面陣電控液晶聚光微透鏡平行設(shè)置于面陣可見光探測(cè)器頂部，并通過芯片殼體面部開窗將其光入射面裸露出來。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，其特征在于， 芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有通訊與控制信號(hào)輸出端口，用于輸出驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊提供給面陣可見光探測(cè)器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，以及輸入外部工作指令； 芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有第一指示燈，該燈接通用于顯示驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊處在正常工作狀態(tài)； 芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有面陣可見光探測(cè)器驅(qū)控信號(hào)輸入端口，用于輸入面陣可見光探測(cè)器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)； 芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有第二指示燈，該燈接通用于顯示面陣可見光探測(cè)器處在正常工作狀態(tài)； 芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有第三指示燈，該燈接通用于顯示面陣電控液晶聚光微透鏡處在正常工作狀態(tài)； 芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有面陣電控液晶聚光微透鏡驅(qū)控信號(hào)輸入端口，用于輸入面陣電控液晶聚光微透鏡的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，其特征在于， 芯片殼體的底面上設(shè)置有光電信號(hào)輸入端口，用于將面陣可見光探測(cè)器的光電輸出信號(hào)，引入驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊； 芯片殼體的底面上設(shè)置有第四指示燈，該燈接通用于顯示面陣可見光探測(cè)器處在正常的信號(hào)輸出狀態(tài)； 芯片殼體的底面上設(shè)置有光電信號(hào)輸入端口，用于將面陣可見光探測(cè)器的光電輸出信號(hào)，引入驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊； 芯片殼體的底面上設(shè)置有第五指示燈，該燈接通用于顯示驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊處在正常的數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)； 芯片殼體的底面還設(shè)置有電源端口，用于接入電源線以與外部電源連接； 芯片殼體的底面上設(shè)置有第六指示燈，該燈接通用于顯示電源已接通。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，其特征在于， 芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有圖像數(shù)據(jù)輸出端口，用于輸出所測(cè)量的圖像數(shù)據(jù)； 芯片殼體的側(cè)面上設(shè)置有第七指示燈，該燈接通用于顯示驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊處在正常的數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】G01J5/10GK204167322SQ201420621425
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】張新宇, 雷宇, 羅俊, 佟慶, 桑紅石, 張?zhí)煨? 謝長(zhǎng)生 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)