一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片，包括可寻址加电液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块；液晶微光学结构被划分成可独立施加电驱控信号的多个液晶微光学块，各液晶微光学块具有相同的面形和结构尺寸，被加电液晶微光学块为液晶微透镜阵列块，其余未加电液晶微光学块为液晶相移板块；被液晶微光学块化的液晶微光学结构将与其对应的面阵可见光探测器划分成同等面形和规模的面阵可见光探测器块，并且各面阵可见光探测器块包含同等数量和排布方式的探测器。本发明专利技术具有执行可寻址选择及变更局域波前测量的成像探测效能，使用方便，易与常规成像光学系统耦合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于成像探测
，更具体地，涉及一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片。
技术介绍
在日地或深空环境中，从地球、太阳、星体、扰动甚至欺骗性光源出射或激励的光波，构成了目标所依存的背景光场。物体通过反射/折射/散射阳光、月光、星光或人工光源出射光，将自身的结构和形貌信息嵌入波动光场中并被输运至成像探测结构，通过光电转换实现电子图像数据生成。一般而言，输运目标图像信息的光波场在背景和人工光学环境中展现特定形貌波前及其移动序列，呈现本证性的三维连续形态。由于大气流场在密度、温度、压力和组份等方面常表现出复杂、无规、较强甚至剧烈变动，无序运动的湍流，气体分子的复杂物理化学行为如电离和放电效应，典型的伪装、隐身、欺骗、烟雾或沙尘等，又常驱使流场其介电属性产生随机改变，使光学折射率呈现复杂的时变、空变响应，导致光波前在传输途径中产生局域或整体性结构形貌变动甚至畸变，并最终通过光电成像探测植入电子图像信息中，对图像参量包括:(一)图像分辨率、对比度和清晰度；(二)目标成像位置及可能的偏移程度；(三)图像抖动或闪烁程度；(四)图像扭曲、畸变或异化等产生影响，使成像探测效能降低甚至丧失。迄今为止，已出现多种兼顾光电成图并同时获取和调变波前的现代成像光学技术方案，主要包括以下几类:(一)设置独立的激光波束系统测量局域或狭窄空域内的波前传输和演化属性，用于对自适应光学成像系统其成图操作执行基于波前调变的物理导引；(二)自适应光学成像系统在执行成像探测的同时对瞬时视场的全空域波前进行测量和解算，基于目标波场的点扩散函数合理锐化来导引波前调变以及引导数字图像信息处理；(三)为成像系统增设波前模块，通过测量波前以及解算点扩散函数，基于先验知识或点扩散函数合理锐化来处理数字图像信息，高效执行成图操作。迄今为止，基于波前测调的自适应光学成像方案，在应对复杂目标和环境的成像探测方面仍存在若干缺陷，主要表现在以下方面:(一)基于独立波束获取波前传输属性，对成像探测而言仅适用于空间环境和目标相对洁净、稳定、缓变或瞬时视场较小的光波场；(二)自适应成像光学系统通常对瞬时视场执行全域波前测调，难以将资源集中在仅需要执行局部波前测调的空间区域；(三)基于所获取的图像信息通常可以识别出异常图像液晶微光学块包括其粗略方位，但难以通过常规波前测调架构执行局域异常成像液晶微光学块所对应的波前的精准测调；(四)无法快速实施波前空变检录以初始化、核实或持续更新波前序列，以及寻找异常的局部波前区域并预测方位、扰动类别或变动态势；(五)瞬时视场的全域波前测调需要占用大量电子资源，在随机电子资源配置有限情形下，对快速运动目标或瞬态物理化学过程难以展开实时波前数据测量、解算与波前构建。目前急需关键技术突破，寻找到新的可对成像视场执行波前扫描测量、局域波前凝视或调变，将成像和可检录的局域波前测量相兼容的功能性微纳光学/光电架构，达到可寻址的实时测量、分析和调变波前，实现成像探测效能增强以及对目标的细部特征和环境特性进行智能化分析、取舍或利用这一目标。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷，本专利技术提供了一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片。通过可寻址时序加载电控信号建立波前测量模态，捕获目标光波的局域或整体波前;通过可寻址时序切断电控信号建立成像探测模态，获得目标的常规平面图像，该图像也包含了与所测量的局域波前对应的图像清晰度降低后的局域目标图像。实现目标成图与可寻址波前测量的兼容性时序捕获。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。为实现上述目的，本专利技术提供了一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片，包括可寻址加电液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块，其中，所述可寻址加电液晶微光学结构被划分成多个阵列分布的液晶微光学块，在时序加电态下为液晶微透镜阵列块，在时序断电态下为液晶相移板块，所述可寻址加电液晶微光学结构依照其被划分的液晶微光学块规模和形态，将与其对应的面阵可见光探测器划分成同等面形和规模的面阵可见光探测器块，各面阵可见光探测器块包括数量和排布方式相同的多个阵列分布的探测元，每个液晶微光学块与一个面阵可见光探测器块对应，在加电态下的一个液晶微透镜阵列块与一个面阵可见光探测器块构成一个波前测量块，在断电态下的一个液晶相移板块与一个面阵可见光探测器块构成一个常规成像探测块，所述液晶微透镜阵列块用于将目标的局域光波前离散成多个倾斜程度各异的子平面波前，并进一步聚焦在与各液晶微透镜对应的子面阵可见光探测器的相应光敏元上，所述面阵可见光探测器用于将汇聚在各探测器上的汇聚光波转换成电信号并经过后续的量化和校准，以及通过解算各子面阵可见光探测器的光电信号所归属的探测元位置数据，得到所对应的子平面波前的倾角数据，综合各子平面波前的倾角数据及成像光学系统的折光汇聚数据，构建出局域波前数据并输出，所述面阵可见光探测器还用于将进行波前测量的光电信号汇总，以构建出成图数据并输出，所述液晶相移板块用于延迟目标光束相位并与面阵可见光探测器块耦合，以构成成像探测模态下的微光学/光电成像探测块。优选地，所述面阵可见光探测器块块为mXn元，其中，m、n均为大于1的整数。优选地，所述子面阵可见光探测器为pXq元，其中，p、q均为大于1的整数。优选地，面阵可见光探测器为r Xs元，其中，r=mXp，s = nXq。优选地，所述驱控预处理模块还用于为所述面阵可见光探测器和液晶微光学结构提供驱动和调控信号，驱动所述面阵可见光探测器和液晶微光学结构工作，并对所述液晶微光学结构进行可寻址加电和断电的电信号进行调控。优选地，所述的一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片，其特征在于，所述驱控预处理模块上固化了专用算法，用于解算波前测量模态下的各子面阵可见光探测器的光电信号所归属的探测元的位置数据，还用于解算所对应的子平面波前的倾角数据，还用于解算综合成像光学系统的折光汇聚数据后的子平面波前的倾角修正数据，以及构建出局域目标波前数据并输出。优选地，还包括陶瓷外壳;其中，所述液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块同轴顺序置于陶瓷外壳内，所述面阵可见光探测器位于所述驱控预处理模块的前方，所述液晶微光学结构位于所述面阵可见光探测器的前方且其光入射面通过所述陶瓷外壳的面部开孔裸露在外。优选地，所述驱控预处理模块上设有第一端口、第五端口和指示灯。优选地，所述面阵可见光探测器上设有第二端口和第四端口，所述液晶微光学结构上设有第三端口。优选地，所述第一端口用于接入电源线以连接外部电源，还用于接收外部设备向可见光探测器与液晶微光学结构输入的工作指令，还用于输出所述驱控预处理模块提供给所述面阵可见光探测器和液晶微光学结构的驱动和调控信号。优选地，所述第一指示灯用于指示所述驱控预处理模块是否处在正常工作状态。优选地，所述第二端口用于输入所述驱控预处理模块提供给所述面阵可见光探测器的驱控信号。优选地，所述第三端口用于输入所述驱控预处理模块提供给所述液晶微光学结构的驱控信号。优选地，所述第四端口用于输出所述面阵可见光探测器提供给所述驱控预处理模块的光电信号。优选地，所述第五端口用于输入所述面阵可见光探测器提供给所述驱控预处理模块的光电信号。总体而言，通过本专利技术所构思的以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片，其特征在于，包括可寻址加电液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块，其中，所述可寻址加电液晶微光学结构被划分成多个阵列分布的液晶微光学块，在时序加电态下为液晶微透镜阵列块，在时序断电态下为液晶相移板块；所述可寻址加电液晶微光学结构依照其被划分的液晶微光学块规模和形态，将与其对应的面阵可见光探测器划分成同等面形和规模的面阵可见光探测器块，各面阵可见光探测器块包括数量和排布方式相同的多个阵列分布的探测元；每个液晶微光学块与一个面阵可见光探测器块对应，在加电态下的一个液晶微透镜阵列块与一个面阵可见光探测器块构成一个波前测量块，在断电态下的一个液晶相移板块与一个面阵可见光探测器块构成一个常规成像探测块；所述液晶微透镜阵列块用于将目标的局域光波前离散成多个倾斜程度各异的子平面波前，并进一步聚焦在与各液晶微透镜对应的子面阵可见光探测器的相应光敏元上；所述面阵可见光探测器用于将汇聚在各探测器上的汇聚光波转换成电信号并经过后续的量化和校准，以及通过解算各子面阵可见光探测器的光电信号所归属的探测元位置数据，得到所对应的子平面波前的倾角数据，综合各子平面波前的倾角数据及成像光学系统的折光汇聚数据，构建出局域波前数据并输出；所述面阵可见光探测器还用于将进行波前测量的光电信号汇总，以构建出成图数据并输出；所述液晶相移板块用于延迟目标光束相位并与面阵可见光探测器块耦 合，以构成成像探测模态下的微光学/光电成像探测块。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张新宇，雷宇，信钊炜，魏冬，桑红石，王海卫，谢长生，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42