[實(shí)用新型]一種紅外立體成像探測(cè)芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320558991.6
• 申請(qǐng)日: 2013-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN203465008U
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張新宇;佟慶;康勝武;羅俊;桑紅石;謝長生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J5/10
• 分類號(hào): G01J5/10;G01J5/02
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于紅外成像探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種紅外立體成像探測(cè)芯片。

背景技術(shù)

一般而言，紅外成像探測(cè)是指通過紅外光學(xué)和光電裝置，對(duì)所接收的紅外輻射進(jìn)行特定的整形和變換處理，達(dá)到在陣列化探測(cè)芯片的光敏結(jié)構(gòu)上，合理分布紅外光場(chǎng)，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換構(gòu)造出與目標(biāo)和景物的形貌、結(jié)構(gòu)及輻射(包括自發(fā)射、反射、散射或透射等)特征相適應(yīng)的電響應(yīng)圖案，既電子圖像這樣一個(gè)過程。迄今為止，人們通過持續(xù)不斷地研發(fā)陣列化紅外探測(cè)芯片裝置，包括增大光敏芯片的陣列規(guī)模，縮小光敏元尺寸，采用量子線或量子點(diǎn)光敏結(jié)構(gòu)，提高光敏材料的光電響應(yīng)靈敏度，增大光敏器件填充系數(shù)，降低光敏結(jié)構(gòu)噪聲以及發(fā)展專用圖像信息處理算法等，增強(qiáng)紅外成像探測(cè)效能。另外，通過將CCD、CMOS、FPAs等探測(cè)器陣列與微納光學(xué)結(jié)構(gòu)，如典型的MEMS和微透鏡等匹配耦合甚至集成，構(gòu)造靈巧的功能化成像探測(cè)芯片這一方式，也顯示了良好的發(fā)展前景。

目前主流的紅外成像探測(cè)技術(shù)，均基于陣列化的光敏芯片來完成圖像化光電轉(zhuǎn)換操作。光敏芯片中的光敏元，均具有相同/相近的光電響應(yīng)性能。光敏元所輸出的光電信號(hào)，對(duì)應(yīng)成像視場(chǎng)中被光敏陣列所劃分的，對(duì)焦目標(biāo)上的最小結(jié)構(gòu)面向多方向出射并被輸送到光敏元上的光學(xué)輻射。光敏芯片的陣列規(guī)模越大，光電成像系統(tǒng)的空間分辨率越高，所獲取的像質(zhì)越好。隨著紅外成像探測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展，紅外目標(biāo)和背景情況在日趨復(fù)雜，紅外干擾、對(duì)抗和隱身措施也在不斷增強(qiáng)，對(duì)紅外焦平面成像探測(cè)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。如何高效探測(cè)匿跡于復(fù)雜背景環(huán)境中的弱小目標(biāo)、能量弱目標(biāo)、高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以及對(duì)抗性目標(biāo)等，已成為現(xiàn)代紅外成像探測(cè)技術(shù)所面臨的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，迫切需要新的突破。

通常情況下，從目標(biāo)出射的多方向光波散布在一個(gè)相對(duì)較大的空域內(nèi)。不同傳播方向上的波束在能量傳送效能方面的差異，反映了目標(biāo)向不同空域投射光能量的能力有所不同，或者目標(biāo)的不同部位向周圍空域投射光能量的能力有所差異這一屬性。對(duì)紅外成像探測(cè)系統(tǒng)而言，呈現(xiàn)在視場(chǎng)中的是具有特定波矢分布的多方向目標(biāo)波束，或者目標(biāo)的不同結(jié)構(gòu)面即通常意義上的立體架構(gòu)，向多個(gè)方向投射的矢量光場(chǎng)。現(xiàn)有的紅外成像探測(cè)芯片，無法提取如上所述的紅外波束的方向信息。目前，獲取三維圖像信息需采用基于光電芯片架構(gòu)，并在較大空間范圍內(nèi)離散配置的多臺(tái)套設(shè)備實(shí)現(xiàn)。從而帶來成像設(shè)備體積大，成本高，需要較大的設(shè)備排布空間，三維圖像信息獲取效能和像質(zhì)差，目標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)性低等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種紅外立體成像探測(cè)芯片，其目的在于解決現(xiàn)有成像探測(cè)芯片無立體成像探測(cè)功能，執(zhí)行三維立體成像需要配置多臺(tái)套成像設(shè)備，從而帶來成本高，需要較大的設(shè)備排布空間，三維圖像獲取效能和像質(zhì)差，目標(biāo)和環(huán)境適應(yīng)性低的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種紅外立體成像探測(cè)芯片，包括陶瓷外殼、金屬支撐與散熱板、驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊、面陣非制冷紅外探測(cè)器、以及面陣紅外折射微透鏡，驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊、面陣非制冷紅外探測(cè)器、以及面陣紅外折射微透鏡同軸順序設(shè)置于陶瓷外殼內(nèi)，陶瓷外殼后部設(shè)置于金屬支撐與散熱板頂部，驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊設(shè)置于陶瓷外殼后部與金屬支撐與散熱板連接處，面陣非制冷紅外探測(cè)器設(shè)置于驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊頂部，面陣紅外折射微透鏡設(shè)置于面陣非制冷紅外探測(cè)器頂部，并通過陶瓷外殼面部開孔將其光入射面裸露出來，面陣紅外折射微透鏡包括M×N個(gè)單元微透鏡，其中M和N均為正整數(shù)，面陣非制冷紅外探測(cè)器被劃分為M×N個(gè)子面陣紅外探測(cè)器，該子面陣紅外探測(cè)器的數(shù)量與面陣紅外折射微透鏡中微透鏡的數(shù)量相同，每個(gè)子面陣紅外探測(cè)器包括P×Q個(gè)光敏元，其中P和Q均為正整數(shù)，來自不同位置的紅外光被單元微透鏡匯聚到不同的子面陣紅外探測(cè)器上，來自不同位置、但處于相同方向的紅外光被單元微透鏡匯聚到不同子面陣紅外探測(cè)器中相同位置處的光敏元上，面陣紅外折射微透鏡用于接收來自目標(biāo)出射的紅外光，并將該紅外光匯聚到面陣非制冷紅外探測(cè)器中不同子面陣紅外探測(cè)器的對(duì)應(yīng)光敏元上，驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊用于為面陣非制冷紅外探測(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)控和紅外圖像預(yù)處理模塊，驅(qū)控和紅外圖像預(yù)處理模塊還用于對(duì)電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，以生成圖像數(shù)據(jù)，并將該圖像數(shù)據(jù)輸出。

優(yōu)選地，對(duì)電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理采用的是非均勻性校正方法。