一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，其特征在于，包括面陣折射微透鏡、面陣全色探測器和驅(qū)控預(yù)處理模塊；面陣全色探測器被劃分成多個陣列分布的子面陣全色探測器；面陣折射微透鏡包括多個陣列分布的單元折射微透鏡，每單元折射微透鏡與一個子面陣全色探測器對應(yīng)；驅(qū)控預(yù)處理模塊將各子面陣全色探測器中相同位置的光敏元的電信號歸屬到一個單眼的成像操作，通過對面陣全色探測器的光電信號進(jìn)行量化、解算和校準(zhǔn)處理，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)。本發(fā)明的全色復(fù)眼探測芯片可捕獲目標(biāo)多視角/多姿態(tài)圖像，實現(xiàn)高空間分辨率與高角分辨率的兼容，測量精度高，使用方便，易與常規(guī)成像光學(xué)系統(tǒng)耦合。
【專利說明】一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于成像探測【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]昆蟲如蒼蠅、蜻蜓和蜜蜂等的復(fù)眼，在自然界中經(jīng)過億萬年的進(jìn)化和完善，逐漸演化成目前具有獨特成像能力的，陣列式的小/微型化多重光敏及視覺架構(gòu)。具有景深大、多孔徑并行、超大視場、可敏銳感知運(yùn)動目標(biāo)等特性。迄今為止，國內(nèi)外均發(fā)展了多種仿生復(fù)眼結(jié)構(gòu)。典型進(jìn)展包括:(一)美國所發(fā)展的基于彈性微透鏡陣列和可變形硅基光敏陣列，可實現(xiàn)視角和景深極大化，不產(chǎn)生軸外像差的人造同位復(fù)眼相機(jī)技術(shù)，通過單元微透鏡和光敏元件構(gòu)成基礎(chǔ)性單眼，在約160度的半球形上集成多個單眼組成曲面輪廓復(fù)眼；(二)基于(XD、CMOS或FPAs等光敏芯片模仿昆蟲復(fù)眼中的小眼，通過多小眼的圖像或視頻信息拼接，構(gòu)成結(jié)構(gòu)尺寸較大的仿生復(fù)眼成像架構(gòu)；(三)基于自聚焦效應(yīng)制作類似復(fù)眼晶椎微結(jié)構(gòu)的仿生復(fù)眼；(四)基于復(fù)眼的運(yùn)動目標(biāo)檢測、識別、校正以及時間分辨率提升；(五)基于復(fù)眼的電子穩(wěn)像算法構(gòu)建以及小/微型化的廣角寬大景深成像監(jiān)視；(六)基于復(fù)眼的全向探測以及穩(wěn)定航跡的飛控和導(dǎo)航制導(dǎo)；(七)基于復(fù)眼的飛行目標(biāo)實時定位與跟蹤，特定圖形圖像的質(zhì)地分辨與背景特征識別；(八)為新型的小型化光學(xué)/光電成像設(shè)備提供新的設(shè)計自由度和解決思路。對昆蟲復(fù)眼成像探測架構(gòu)和視覺功能進(jìn)行深入分析、模擬、再現(xiàn)、延伸甚至擴(kuò)展，是目前基于視覺仿生構(gòu)建先進(jìn)成像探測技術(shù)的熱點，受到了廣泛關(guān)注和重視。
[0003]盡管仿生復(fù)眼技術(shù)在科學(xué)研究和工程應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的發(fā)展前景，但現(xiàn)有仿生復(fù)眼技術(shù)因受微納光學(xué)制作工藝，面陣光敏器件技術(shù)以及光學(xué)光電耦合集成方式等因素制約，其光學(xué)成像探測能力在短期內(nèi)難以再有質(zhì)的突破。其缺陷主要表現(xiàn)為:(一)平面、彎曲甚至可形變端面或柔性的折/衍射微透鏡陣列的加工和集成工藝仍顯不足；(二)仿生復(fù)眼如采用截面更為復(fù)雜的高階曲面如典型的六邊形高次曲面等,需成本極高的超精細(xì)加工手段，單眼的通光或數(shù)值孔徑較小，視力較差；(三)基于成像需求耦合連續(xù)排布的面陣微透鏡與面陣光敏結(jié)構(gòu)時，單元微透鏡僅能與陣列規(guī)模有限的子光敏陣列耦合，受單眼成像能力制約，表現(xiàn)為視場狹窄、圖像清晰度低、對比度差、細(xì)節(jié)再現(xiàn)能力弱、圖像層次感嚴(yán)重不足以及目標(biāo)的圖像完整性低等導(dǎo)致的像質(zhì)差；(四)目標(biāo)出射光束的角分辨能力低，目標(biāo)姿態(tài)的角細(xì)節(jié)測量和再現(xiàn)能力差；(五)目標(biāo)的特征提取與運(yùn)動行為解算需要由占用大量電子資源的復(fù)雜算法支撐；(六)需配置專用光學(xué)系統(tǒng)等。換言之，現(xiàn)有的仿生復(fù)眼成像體制，將無法調(diào)和大陣列規(guī)模微光學(xué)結(jié)構(gòu)與多單眼光敏探測架構(gòu)復(fù)合所表征的，高空間分辨率與高像質(zhì)相抵觸以及角分辨能力不足這一內(nèi)稟性矛盾。急需體制突破，尋找到新的陣列化微納光學(xué)結(jié)構(gòu)與確保像質(zhì)條件下的多單眼光敏架構(gòu)相融合的技術(shù)措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷， 本發(fā)明提供了一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，可捕獲目標(biāo)多視角/多姿態(tài)圖像，實現(xiàn)高空間分辨率與高角分辨率的兼容，測量精度高，使用方便，易與常規(guī)成像光學(xué)系統(tǒng)耦合。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，其特征在于，包括面陣折射微透鏡、面陣全色探測器和驅(qū)控預(yù)處理模塊；其中，所述面陣全色探測器被劃分成多個陣列分布的子面陣全色探測器，每個子面陣全色探測器包括數(shù)量和排布方式相同的多個陣列分布的光敏元；所述面陣折射微透鏡與所述面陣全色探測器匹配耦合，包括多個陣列分布的單元折射微透鏡，每單元折射微透鏡與一個子面陣全色探測器對應(yīng)；所述面陣折射微透鏡用于將不同方向目標(biāo)波束離散化排布，并定向匯聚在與各單元折射微透鏡對應(yīng)的子面陣全色探測器的相應(yīng)光敏元上，將同方向目標(biāo)波束定向匯聚在多個子面陣全色探測器相同位置的光敏元上；所述面陣全色探測器用于將匯聚在多個子面陣全色探測器上的光波轉(zhuǎn)換成電信號；所述驅(qū)控預(yù)處理模塊用于將各子面陣全色探測器中相同位置的光敏元的電信號歸屬到一個單眼的成像操作，通過量化、解算和校準(zhǔn)面陣全色探測器的光電信號，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)。
[0006]優(yōu)選地，所述面陣折射微透鏡與所述面陣全色探測器均為mXn元，其中，m、n均為大于I的整數(shù)。
[0007]優(yōu)選地，所述子面陣全色探測器為pXq元，其中，P、q均為大于I的整數(shù)。
[0008]優(yōu)選地，所述驅(qū)控預(yù)處理模塊還用于為所述面陣全色探測器提供驅(qū)動和調(diào)控信號，驅(qū)動所述面陣全色探測器工作，并對所述面陣全色探測器轉(zhuǎn)換的電信號進(jìn)行調(diào)控。
[0009]優(yōu)選地，還包括陶瓷外殼和金屬支撐散熱板；其中，所述陶瓷外殼位于所述金屬支撐散熱板的上方，所述金屬支撐散熱板與所述陶瓷外殼固聯(lián)，用于支撐和散熱，所述驅(qū)控預(yù)處理模塊、所述面陣全色探測器和所述面陣折射微透鏡同軸順序置于陶瓷外殼內(nèi)，其中，所述面陣全色探測器位于所述驅(qū)控預(yù)處理模塊的上方，所述面陣折射微透鏡位于所述面陣全色探測器的上方且其光入射面通過所述陶瓷外殼的面部開孔裸露在外。
[0010]優(yōu)選地，所述驅(qū)控預(yù)處理模塊上設(shè)有第一端口、第四端口、第一指示燈和第四指示燈，所述面陣全色探測器上設(shè)有第二端口、第三端口、第二指示燈和第三指示燈；所述第一端口用于輸出所述驅(qū)控預(yù)處理模塊提供給所述面陣全色探測器的驅(qū)動和調(diào)控信號，還用于接收外部設(shè)備向探測器輸入的工作指令，所述第一指示燈用于指示所述驅(qū)控預(yù)處理模塊是否處在正常工作狀態(tài)；所述第四端口用于輸入所述面陣全色探測器提供給所述驅(qū)控預(yù)處理模塊的光電響應(yīng)信號，所述第四指示燈用于指示所述驅(qū)控預(yù)處理模塊是否處在正常的信號輸入狀態(tài)；所述第二端口用于輸入所述驅(qū)控預(yù)處理模塊提供給所述面陣全色探測器的驅(qū)動和調(diào)控信號，所述第二指示燈用于指示所述面陣全色探測器是否處在正常工作狀態(tài)；所述第三端口用于輸出所述面陣全色探測器提供給所述驅(qū)控預(yù)處理模塊的光電響應(yīng)信號，所述第三指示燈用于指示所述面陣全色探測器是否處在正常的信號輸出狀態(tài)。
[0011]優(yōu)選地，所述驅(qū)控預(yù)處理模塊上設(shè)有第五端口和第五指示燈，所述第五端口用于將所述序列高像質(zhì)圖像數(shù)據(jù)從所述驅(qū)控預(yù)處理模塊輸出，所述第五指示燈用于指示所述驅(qū)控預(yù)處理模塊是否處在正常的數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)。
[0012]優(yōu)選地，所述驅(qū)控預(yù)處理模塊上設(shè)有第六端口和第六指示燈，所述第六端口用于接入電源線以連接外部電源，所述第六指示燈用于指示電源是否接通。
[0013]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，將面陣折射微透鏡與面陣全色探測器耦合，每單元折射微透鏡與一個子面陣全色探測器對應(yīng)，多方向目標(biāo)波束進(jìn)入面陣折射微透鏡后，每單元折射微透鏡將不同方向目標(biāo)波束離散化排布并定向聚焦在與該單元折射微透鏡對應(yīng)的子面陣全色探測器的相應(yīng)光敏元上，面陣折射微透鏡將同一方向目標(biāo)波束定向匯聚在多個子面陣全色探測器相同位置的光敏元上。面陣全色探測器將投射在光敏元上的光波轉(zhuǎn)換成電信號，驅(qū)控預(yù)處理模塊將各子面陣全色探測器中相同位置的光敏元的電信號歸屬到一個單眼的成像探測操作，通過量化、解算和校準(zhǔn)各單眼的陣列化光電信號，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)眼成像探測操作。
[0014]在上述成像體制下，目標(biāo)的成像探測空間分辨率，由置于成像光學(xué)系統(tǒng)焦面處的折射微透鏡的陣列規(guī)模決定，即陣列規(guī)模越大，成像分辨率越高。與單元折射微透鏡對應(yīng)的子面陣全色探測器的陣列規(guī)模，決定了所能構(gòu)造的單眼數(shù)量。由于通過折射微透鏡將入射方向各異的傳輸波束壓縮驅(qū)趕到特定的空間區(qū)域，即執(zhí)行定向聚焦操作，從而具有高的目標(biāo)出射波束的角分辨率或者說聞的目標(biāo)姿態(tài)分辨率。
[0015]通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0016]1、目標(biāo)多視角/多姿態(tài)圖像的捕獲，本發(fā)明通過將面陣折射微透鏡與面陣全色探測器耦合，實現(xiàn)不同方向波束的有序分離并執(zhí)行套疊式的成像探測操作，具有基于單片功能化的全色探測器陣列實現(xiàn)復(fù)眼功能的優(yōu)點。
[0017]2、高空間與高角分辨率融合，由于本發(fā)明采用大面陣折射微透鏡和面陣全色探測器耦合的架構(gòu)，面陣全色探測器被分割成多個相互套疊的子面陣全色探測器，具有高空間分辨率與高角分辨率相融合的優(yōu)點。
[0018]3、測量精度高，由于本發(fā)明采用大面陣折射微透鏡和面陣全色探測器，它們均具有極高的陣列規(guī)模并被混合集成而具有極高的結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定性，具有測量精度高的優(yōu)點。
[0019]4、使用方便，由于本發(fā)明的面陣折射微透鏡、面陣全色探測器和驅(qū)控預(yù)處理模塊集成在單個芯片上，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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明實施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片的工作原理圖。
[0022]圖1中:1_第一端口，2-第一指示燈，3-驅(qū)控預(yù)處理模塊，4-第二端口，5-第二指示燈，6-面陣全色探測器，7-面陣折射微透鏡，8-第三指示燈，9-第三端口，10-第四指示燈，11-第四端口，12-第五指示燈，13-第五端口，14-第六端口，15-陶瓷外殼，16-金屬支撐散熱板，17-第六指示燈。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(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施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實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]圖1是本發(fā)明實施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片包括:陶瓷外殼15、金屬支撐散熱板16和單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測架構(gòu)。
[0025]陶瓷外殼15位于金屬支撐散熱板16的上方。金屬支撐散熱板16與陶瓷外殼15固聯(lián)，用于支撐和散熱。單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測架構(gòu)位于陶瓷外殼15內(nèi)，包括:驅(qū)控預(yù)處理模塊3、面陣全色探測器6和面陣折射微透鏡7。驅(qū)控預(yù)處理模塊3、面陣全色探測器6和面陣折射微透鏡7同軸順序置于陶瓷外殼15內(nèi)，其中，面陣全色探測器6位于驅(qū)控預(yù)處理模塊3的上方，面陣折射微透鏡7位于面陣全色探測器6的上方且其光入射面通過陶瓷外殼15的面部開孔裸露在外。
[0026]面陣全色探測器6位于面陣折射微透鏡7的焦面處。面陣全色探測器6被劃分成多個陣列分布的子面陣全色探測器，每個子面陣全色探測器包括數(shù)量和排布方式相同的多個陣列分布的光敏元。面陣折射微透鏡7包括多個陣列分布的單元折射微透鏡，每單元折射微透鏡與一個子面陣全色探測器對應(yīng)。面陣折射微透鏡7與面陣全色探測器6均為mXn元，其中，m、η均為大于I的整數(shù)。子面陣全色探測器為PXq元，其中，P、q均為大于I的整數(shù)，例如，子面陣全色探測器可以是2X2元、4X4元、8X8元甚至更大規(guī)模陣列。
[0027]面陣全色探測器6與面陣折射微透鏡7耦合集成，被放置在由主鏡構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)的焦面處或進(jìn)行弱離焦配置。
[0028]面陣折射微透鏡7用于將經(jīng)由主鏡構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)的光波再聚焦，每單元折射微透鏡將不同方向目標(biāo)波束離散化排布，并定向匯聚在與該單元折射微透鏡對應(yīng)的子面陣全色探測器的相應(yīng)光敏元上，面陣折射微透鏡7將同方向目標(biāo)波束定向匯聚在多個子面陣全色探測器相同位置的光敏元上。
[0029]面陣全色探測器6用于將匯聚在多個子面陣全色探測器上的光波轉(zhuǎn)換成電信號。
[0030]驅(qū)控預(yù)處理模塊3用于將各子面陣全色探測器中相同位置的光敏元的電信號歸屬到一個單眼的成像操作，通過量化、解算和校準(zhǔn)面陣全色探測器的光電信號，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)眼成像探測操作。
[0031]驅(qū)控預(yù)處理模塊3還用于為面陣全色探測器6提供驅(qū)動和調(diào)控信號。驅(qū)動面陣全色探測器6工作，并對面陣全色探測器6轉(zhuǎn)換的電信號進(jìn)行調(diào)控。
[0032]驅(qū)控預(yù)處理模塊3上設(shè)有第一端口 1、第四端口 11、第五端口 13、第六端口 14、第一指示燈2、第四指示燈10、第五指示燈12和第六指示燈17。其中，第一端口 I用于輸出驅(qū)控預(yù)處理模塊3提供給面陣全色探測器6的驅(qū)動和調(diào)控信號，還用于接收外部設(shè)備向探測器輸入的工作指令，第四端口 11用于輸入面陣全色探測器6提供給驅(qū)控預(yù)處理模塊3的光電響應(yīng)信號，第五端口 13用于將序列圖像數(shù)據(jù)從驅(qū)控預(yù)處理模塊3輸出，第六端口 14用于接入電源線以連接外部電源，第一指示燈2用于指示驅(qū)控預(yù)處理模塊3是否處在正常工作狀態(tài)，驅(qū)控預(yù)處理模塊3處在正常工作狀態(tài)，則第一指示燈2閃爍，否則熄滅，第四指示燈10用于指示驅(qū)控預(yù)處理模塊3是否處在正常的信號輸入狀態(tài)，驅(qū)控預(yù)處理模塊3處在正常的信號輸入狀態(tài)，則第四指示燈10閃爍，否則熄滅，第五指示燈12用于指示驅(qū)控預(yù)處理模塊3是否處在正常的數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)，驅(qū)控預(yù)處理模塊3處在正常的數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)，則第五指示燈12閃爍，否則熄滅，第六指示燈17用于指示電源是否接通，電源接通則第六指示燈17亮，否則熄滅。[0033]面陣全色探測器6上設(shè)有第二端口 4、第三端口 9、第二指示燈5和第三指示燈8。其中，第二端口 4用于輸入驅(qū)控預(yù)處理模塊3提供給面陣全色探測器6的驅(qū)動和調(diào)控信號，第三端口 9用于輸出面陣全色探測器6提供給驅(qū)控預(yù)處理模塊3的光電響應(yīng)信號，第二指示燈5用于指示面陣全色探測器6是否處在正常工作狀態(tài)，面陣全色探測器6處在正常工作狀態(tài)，則第二指示燈5閃爍，否則熄滅，第三指示燈8用于指示面陣全色探測器6是否處在正常的信號輸出狀態(tài)，面陣全色探測器6處在正常的信號輸出狀態(tài)，則第三指示燈8閃爍，否則熄滅。
[0034]上述第一端口 1、第二端口 4、第三端口 9、第四端口 11、第五端口 13、第六端口 14、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及第六指示燈17均通過陶瓷外殼15的面部開孔裸露在外。
[0035]下面結(jié)合圖1說明本發(fā)明實施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片的工作過程。
[0036]首先用并行信號和數(shù)據(jù)線連接第一端口 I和第二端口 4，同時連接并行通訊線至第一端口 1，用并行數(shù)據(jù)線連接第三端口 9和第四端口 11，連接并行數(shù)據(jù)線至第五端口 13，連接電源線至第六端口 14。通過并行通訊線由第一端口 I送入電源開啟指令，探測器開始自檢，此時第一指示燈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和第六指示燈17接通閃爍，自檢通過后第六指示燈17亮，其余指示燈熄滅，探測器進(jìn)入工作狀態(tài)。通過并行通訊線由第一端口 I送入開始工作指令后，探測器開始進(jìn)行全色圖像數(shù)據(jù)測量。驅(qū)控預(yù)處理模塊3經(jīng)第一端口 I和第二端口 4向面陣全色探測器6輸入驅(qū)動和調(diào)控信號，此時第一指示燈2和第二指示燈5再次接通閃爍，面陣全色探測器6經(jīng)第三端口 9和第四端口 11向驅(qū)控預(yù)處理模塊輸出光電響應(yīng)信號，此時第三指示燈8和第四指示燈10再次接通閃爍，光電響應(yīng)信號經(jīng)驅(qū)控預(yù)處理模塊3處理后得到的序列視角/姿態(tài)圖像數(shù)據(jù)由第五端口 13輸出，此時第五指示燈12再次接通閃爍。
[0037]圖2是本發(fā)明實施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片的工作原理圖。如圖2所示，面陣全色探測器與面陣折射微透鏡耦合集成，被放置在由主鏡構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)的焦面處或進(jìn)行弱離焦配置，面陣折射微透鏡中的單元折射微透鏡與4X 4元(16個單
目艮)子面陣全色探測器對應(yīng)。用波矢K(/ = I2 3..)表征不同方向的入射波束，對面陣折射
微透鏡中的單元折射微透鏡而言，不同波矢^、ζ和；ζ的波束被單元折射微透鏡離散聚
焦在與其對應(yīng)的4X4元子面陣全色探測器的不同光敏元上，即總數(shù)為16個單眼的不同單
眼上，從而形成各自對應(yīng)的光斑。面陣折射微透鏡將同一波矢(如^波矢)的波束定向匯聚
在多個子面陣全色探測器相同位置的光敏元上。面陣全色探測器將匯聚在多個子面陣全色探測器上的聚焦光斑轉(zhuǎn)換成電信號，驅(qū)控預(yù)處理模塊(圖中未示出)將各子面陣全色探測器中相同位置的光敏元的電信號歸屬到一個單眼的操作，通過量化、解算和校準(zhǔn)面陣全色探測器的光電信號，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)眼成像探測操作。
[0038]本發(fā)明的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，采用大面陣折射微透鏡和面陣全色探測器耦合的架構(gòu)，面陣全色探測器包括多個相互套疊的子面陣全色探測器，將各子面陣全色探測器中相同位置的光敏元的電信號歸屬到一個單眼的操作，具有高空間分辨率與高角分辨率相融合的優(yōu)點；由于本發(fā)明的面陣折射微透鏡、面陣全色探測器和驅(qū)控預(yù)處理模塊集成在單個芯片上，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。
[0039]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，其特征在于，包括面陣折射微透鏡、面陣全色探測器和驅(qū)控預(yù)處理模塊；其中， 所述面陣全色探測器被劃分成多個陣列分布的子面陣全色探測器，每個子面陣全色探測器包括數(shù)量和排布方式相同的多個陣列分布的光敏兀； 所述面陣折射微透鏡與所述面陣全色探測器匹配耦合，包括多個陣列分布的單元折射微透鏡，每單元折射微透鏡與一個子面陣全色探測器對應(yīng)； 所述面陣折射微透鏡用于將不同方向目標(biāo)波束離散化排布，并定向匯聚在與各單元折射微透鏡對應(yīng)的子面陣全色探測器的相應(yīng)光敏元上，將同方向目標(biāo)波束定向匯聚在多個子面陣全色探測器相同位置的光敏元上； 所述面陣全色探測器用于將匯聚在多個子面陣全色探測器上的光波轉(zhuǎn)換成電信號； 所述驅(qū)控預(yù)處理模塊用于將各子面陣全色探測器中相同位置的光敏元的電信號歸屬到一個單眼的成像操作，通過對面陣全色探測器的光電信號進(jìn)行量化、解算和校準(zhǔn)處理，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)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，其特征在于，所述面陣折射微透鏡與所述面陣全色探測器均為mXn元，其中，m、n均為大于I的整數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，其特征在于，所述子面陣全色探測器為PX q元，其中，P、q均為大于I的整數(shù)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，其特征在于，所述驅(qū)控預(yù)處理模塊還用于為所述面陣全色探測器提供驅(qū)動和調(diào)控信號，驅(qū)動所述面陣全色探測器工作，并對所述面陣全色探測器轉(zhuǎn)換的電信號進(jìn)行調(diào)控。
5.如權(quán)利要求1至4中任`一項所述的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，其特征在于，還包括陶瓷外殼和金屬支撐散熱板；其中， 所述陶瓷外殼位于所述金屬支撐散熱板的上方，所述金屬支撐散熱板與所述陶瓷外殼固聯(lián)，用于支撐和散熱，所述驅(qū)控預(yù)處理模塊、所述面陣全色探測器和所述面陣折射微透鏡同軸順序置于陶瓷外殼內(nèi)，其中，所述面陣全色探測器位于所述驅(qū)控預(yù)處理模塊的上方，所述面陣折射微透鏡位于所述面陣全色探測器的上方且其光入射面通過所述陶瓷外殼的面部開孔裸露在外。
6.如權(quán)利要求5所述的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，其特征在于，所述驅(qū)控預(yù)處理模塊上設(shè)有第一端口、第四端口、第一指示燈和第四指示燈，所述面陣全色探測器上設(shè)有第二端口、第三端口、第二指示燈和第三指示燈； 所述第一端口用于輸出所述驅(qū)控預(yù)處理模塊提供給所述面陣全色探測器的驅(qū)動和調(diào)控信號，還用于接收外部設(shè)備向探測器輸入的工作指令，所述第一指示燈用于指示所述驅(qū)控預(yù)處理模塊是否處在正常工作狀態(tài)；所述第四端口用于輸入所述面陣全色探測器提供給所述驅(qū)控預(yù)處理模塊的光電響應(yīng)信號，所述第四指示燈用于指示所述驅(qū)控預(yù)處理模塊是否處在正常的信號輸入狀態(tài)； 所述第二端口用于輸入所述驅(qū)控預(yù)處理模塊提供給所述面陣全色探測器的驅(qū)動和調(diào)控信號，所述第二指示燈用于指示所述面陣全色探測器是否處在正常工作狀態(tài)；所述第三端口用于輸出所述面陣全色探測器提供給所述驅(qū)控預(yù)處理模塊的光電響應(yīng)信號，所述第三指示燈用于指示所述面陣全色探測器是否處在正常的信號輸出狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，其特征在于，所述驅(qū)控預(yù)處理模塊上設(shè)有第五端口和第五指示燈，所述第五端口用于將所述序列高像質(zhì)圖像數(shù)據(jù)從所述驅(qū)控預(yù)處理模塊輸出，所述第五指示燈用于指示所述驅(qū)控預(yù)處理模塊是否處在正常的數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7所述的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測芯片，其特征在于，所述驅(qū)控預(yù)處理模塊上設(shè)有第六端口和第六指示燈，所述第六端口用于接入電源線以連接外部電源，所述第六指示燈用于指示 電源是否接通。
【文檔編號】H01L27/148GK103531596SQ201310433458
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】張新宇, 羅俊, 康勝武, 佟慶, 梁巢兵, 王文, 桑紅石, 謝長生 申請人:華中科技大學(xué)