[發明專利]液晶基電調成像波譜面陣紅外探測芯片

有效

• 申請號: 201210315340.4
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102853917A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 張新宇;佟慶;康勝武;羅俊;桑紅石;張天序
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于紅外成像探測技術領域，更具體地，涉及一種液晶基電調成像波譜面陣紅外探測芯片。

背景技術

一般而言，源于地球、太陽、星體、干擾或欺騙性光源的光頻電磁輻射構成了目標的背景光場。自然或者人工物質結構在材料、組分、能態、構造、形貌、活性以及生存環境方面的差異，使其呈現各異的自發輻射以及對外界電磁輻射的反射、散射或者透射屬性，但均有本征的可標記的特征譜電磁信息。它們一般以納米/亞納米級譜寬的電磁形態呈現出來，分布在紫外、可見光、紅外以及THz譜域。如火箭、飛行器以及導彈的尾焰光輻射呈現窄帶連續譜，以及峰值輻射功率隨尾焰溫度的變化而改變。人工紅外源通常表現出微米尺度的輻射帶寬，并且隨溫度變化改變其輻射功率和波長。高相干激光其譜寬常被約束在納米/亞納米尺度。爆燃或爆炸發光則與物質的高溫燃燒發光類似，其能譜在微米/亞微米范圍，并具有窄帶連續性、非勻質性和時序性。目前廣泛使用的碳材料、工程塑料、陶瓷、玻璃鋼、多種無機非金屬復合材料對電磁輻射的響應或擾動，則主要存在于遠紅外甚至THz譜域。

基于物質譜輻射屬性的圖譜一體化成像技術，目前已應用于環境監視，恐怖裝置鑒別，探測使用了工程塑料、高性能陶瓷、無機非金屬復合材料的電磁隱身飛行器，對毒品和生化物質進行快速成像檢測，提高基于圖像信息的安檢水平，以及成像探測、觀察和制導等方面，并進一步推動成像探測技術的持續快速發展。但現有問題仍然是：基于寬光譜探測器材的譜成像裝置仍需配置復雜精密的飼服、驅動或掃描機構，體積和質量大，響應慢，譜圖像的生成、轉換時間長，電子資源占用量大，不適用于高速載體或目標，難以執行任意的成像波譜切入或跳轉。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有強的圖譜一體化探測能力，使用方便，成像波譜響應迅速，可執行任意的波譜切入、凝視或跳轉，易與其它光學/光電/機械結構耦合，以及環境適應性好的液晶基電調成像波譜面陣紅外探測芯片。

為實現上述目的，本發明提供了一種液晶基電調成像波譜面陣紅外探測芯片，其特征在于，包括陶瓷外殼、譜紅外成像探測架構以及金屬散熱板，譜紅外成像探測架構設置在陶瓷外殼內，并包括驅控與圖像預處理模塊、面陣非制冷紅外探測器、以及電調成像波譜液晶模塊，三者同軸順序設置，金屬散熱板設置在陶瓷外殼后部，并與其固聯用于芯片散熱，電調成像波譜液晶模塊用于接收目標紅外入射光，通過其內的多級次高反射干涉相干提取紅外入射光中的譜紅外光，并傳送到面陣非制冷紅外探測器，面陣非制冷紅外探測器用于對譜紅外光進行光電轉換，以生成電響應信號，驅控與圖像預處理模塊用于對電響應信號進行量化、配準和校正，以獲得譜紅外圖像數據并輸出，驅控與圖像預處理模塊是基于SoC和FPGA結構，用于為電調成像波譜液晶模塊、以及面陣非制冷紅外探測器提供驅動和調控信號，電調成像波譜液晶模塊還用于根據調控信號改變其液晶材料的折射率，以改變紅外入射光中的譜紅外光的波長。

陶瓷外殼的側面還設置有第四指示燈，其與驅控與圖像預處理模塊電連接，用于顯示紅外光電響應數據處在正常的輸出狀態，陶瓷外殼的側面還設置有通訊端口，用于與外部電子裝置連接以接收指令，用于輸出電調成像波譜液晶模塊和面陣非制冷紅外探測器的工作參數，以及紅外圖像數據，陶瓷外殼的側面還設置有第一指示燈，其與驅控與圖像預處理模塊電連接，用于顯示通訊端口處在正常工作狀態，陶瓷外殼的側面還設置有第二指示燈，其與驅控與圖像預處理模塊電連接，用于顯示驅控與圖像預處理模塊處在正常工作狀態，陶瓷外殼的側面還設置有第三指示燈，其與驅控與圖像預處理模塊電連接，用于顯示面陣非制冷紅外探測器處在正常工作狀態，陶瓷外殼的側面還設置有第五指示燈，其與所屬驅控與圖像預處理模塊電連接，用于顯示電調成像波譜液晶模塊處在正常工作狀態，陶瓷外殼的側面還設置有驅控信號輸出端口，其與探測器驅控信號輸入端口以及液晶驅控信號輸入端口電連接，用于從驅控與圖像預處理模塊輸出面陣非制冷紅外探測器以及電調成像波譜液晶模塊的驅動和調控信號，陶瓷外殼的側面還設置有探測器驅控信號輸入端口，其與驅控信號輸出端口電連接，用于輸入面陣非制冷紅外探測器的驅動和調控信號，陶瓷外殼的側面還設置有液晶驅控信號輸入端口，其與驅控信號輸出端口電連接，用于輸入電調成像波譜液晶模塊的驅動和調控信號。

陶瓷外殼的底面還設置有第六指示燈，其與驅控與圖像預處理模塊電連接，用于顯示電源已接通，陶瓷外殼的底面還設置有電源端口，用于接入電源線以與外部電源連接。

通過本發明所構思的以上技術方案，與現有技術相比，具有以下的有益效果：