[發(fā)明專利]一種可尋址電調(diào)成像波譜紅外探測芯片

有效

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• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103542939A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 張新宇;羅俊;康勝武;佟慶;張靜;李利榮;趙慧;桑紅石;謝長生
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 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(fā)明屬于紅外成像探測技術領域，更具體地，涉及一種可尋址電調(diào)成像波譜紅外探測芯片。

背景技術

通常情況下，自然界中的物質(zhì)結構均具有可標記的指紋性電磁輻射能譜形態(tài)，常以納米/皮米級譜寬的光頻電磁輻射形式呈現(xiàn)出來，出現(xiàn)在成像系統(tǒng)視場中的是本征譜輻射特征各異的目標與景物。基于譜福射特征相對穩(wěn)定這一屬性捕捉復雜背景環(huán)境中的局域目標，通過光學硬件將目標直觀地凸顯出來，將有效降低信息處理量，節(jié)省電子資源，顯著提升目標的電子圖像構建、信息處理和系統(tǒng)應對速度。目前已廣泛應用的譜成像措施包括：（一）通過能譜測量解算寬譜圖像，得到靜態(tài)或前一緩變時段的序列譜圖像；（二）基于譜波束變換得到目標的靜態(tài)或緩變時序譜圖像；（三）通過級聯(lián)濾波或多級次相干干涉得到目標的序列譜圖像；（四）通過配置多臺套并行工作的譜成像裝置，得到譜空變或時序譜圖像；（五）通過衍射分光實現(xiàn)波譜數(shù)量有限的譜并行成像等。進入新世紀以來，基于光子或熱效應的大面陣寬譜紅外成像探測技術持續(xù)快速發(fā)展，微/納光學與紅外光敏結構的匹配耦合技術也在日趨成熟。研發(fā)具備譜時序、譜空變、譜凝視、譜跳轉(zhuǎn)、快速譜掃描或譜檢錄等功能，成本相對低廉的小/微型化譜成像探測技術，已成為發(fā)展先進紅外成像技術的一個主要分支，受到廣泛關注和重視。

目前的譜紅外成像探測技術其缺陷主要表現(xiàn)在以下方面：需配置復雜精密的飼服、驅(qū)動或掃描機構，譜分光成像裝置的體積和質(zhì)量大，波譜切換依特定秩序展開，響應慢且耗時長，不適用于波譜成分豐富的高速運動載荷或目標，難以執(zhí)行局域視場的受控譜切入與譜調(diào)變，難以并行執(zhí)行全視場中的局域譜凝視、譜掃描或譜變更，難以對局域視場進行快速譜檢錄、譜搜索、譜跟蹤或譜鎖定，難以對成像視場執(zhí)行任意的空間譜分割與譜整合等。

近幾年來，基于電控法布里泊羅（Fabry-Perot或簡寫為FP）干涉濾波效應的芯片級電調(diào)液晶譜成像探測技術，基于關鍵性的電控液晶波譜結構及其與光敏器件集成方面所取得的進展，已成為解決上述問題的一個突破口。目前已具備的主要功能包括：（一）可在液晶結構上施加所選定的電驅(qū)控信號，成像探測可在任意波譜處展開、凝固或調(diào)變；（二）具有時序多色性，即依時間順序輸出譜圖像；（三）基于時序譜掃描的單譜、多譜復合；（四）譜操作受先驗知識或圖像處理結果的約束、干預或引導。盡管如此，尚缺乏空間譜并行這樣的成像探測能力，即成像波譜不能隨成像空域調(diào)變。因此，如何基于小/微型化的電控液晶FP譜成像技術，實現(xiàn)成像視場的可尋址靈巧譜紅外成像探測，已成為推進紅外譜成像探測技術繼續(xù)發(fā)展所面對的難點問題，迫切需要新的突破。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種可尋址電調(diào)成像波譜紅外探測芯片，可實現(xiàn)可尋址的快速譜檢錄、譜搜索、譜凝視、譜跟蹤、譜跳轉(zhuǎn)或譜鎖定，易與其它光學/光電/機械結構耦合，環(huán)境適應性好。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種可尋址電調(diào)成像波譜紅外探測芯片，其特征在于，包括電調(diào)成像波譜液晶模塊、面陣非制冷紅外探測器和驅(qū)控預處理模塊；其中，所述面陣非制冷紅外探測器被劃分成多個陣列分布的子面陣非制冷紅外探測器，每個子面陣非制冷紅外探測器包括數(shù)量和排布方式相同的多個陣列分布的光敏元；所述電調(diào)成像波譜液晶模塊與所述面陣非制冷紅外探測器匹配耦合，包括多個陣列分布的電調(diào)成像波譜液晶結構單元，電調(diào)成像波譜液晶結構單元與子面陣非制冷紅外探測器一一對應；所述電調(diào)成像波譜液晶模塊用于使目標波束發(fā)生多級次高反射干涉相干，通過獨立調(diào)節(jié)加載在各電調(diào)成像波譜液晶結構單元上的電壓信號，調(diào)變透過各電調(diào)成像波譜液晶結構單元的譜紅外光波的波長；所述面陣非制冷紅外探測器用于將透過所述電調(diào)成像波譜液晶模塊的譜紅外光波轉(zhuǎn)換成電信號；所述驅(qū)控預處理模塊用于將光電信號進行量化、配準和非均勻性校正，得到目標紅外圖像數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述電調(diào)成像波譜液晶模塊和所述面陣非制冷紅外探測器均為m×n元，其中，m、n均為大于1的整數(shù)。

優(yōu)選地，所述子面陣非制冷紅外探測器為p×q元，其中，p、q均為大于1的整數(shù)。

優(yōu)選地，所述驅(qū)控預處理模塊采用SoC和FPGA結合的結構。

優(yōu)選地，所述驅(qū)控預處理模塊還用于為所述電調(diào)成像波譜液晶模塊和所述面陣非制冷紅外探測器提供驅(qū)動和調(diào)控信號，驅(qū)動所述電調(diào)成像波譜液晶模塊和所述面陣非制冷紅外探測器工作，并對施加在各電調(diào)成像波譜液晶結構單元上的電壓信號進行調(diào)控。