一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)芯片的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)芯片，其特征在于，包括面陣折射微透鏡、面陣全色探測(cè)器和驅(qū)控預(yù)處理模塊；面陣全色探測(cè)器被劃分成多個(gè)陣列分布的子面陣全色探測(cè)器；面陣折射微透鏡包括多個(gè)陣列分布的單元折射微透鏡，每單元折射微透鏡與一個(gè)子面陣全色探測(cè)器對(duì)應(yīng)；驅(qū)控預(yù)處理模塊將各子面陣全色探測(cè)器中相同位置的光敏元的電信號(hào)歸屬到一個(gè)單眼的成像操作，通過(guò)對(duì)面陣全色探測(cè)器的光電信號(hào)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)。本實(shí)用新型的全色復(fù)眼探測(cè)芯片可捕獲目標(biāo)多視角/多姿態(tài)圖像，實(shí)現(xiàn)高空間分辨率與高角分辨率的兼容，測(cè)量精度高，使用方便，易與常規(guī)成像光學(xué)系統(tǒng)耦合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)芯片【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于成像探測(cè)【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(cè)芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]昆蟲(chóng)如蒼蠅、蜻蜓和蜜蜂等的復(fù)眼，在自然界中經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的進(jìn)化和完善，逐漸演化成目前具有獨(dú)特成像能力的，陣列式的小/微型化多重光敏及視覺(jué)架構(gòu)。具有景深大、多孔徑并行、超大視場(chǎng)、可敏銳感知運(yùn)動(dòng)目標(biāo)等特性。迄今為止，國(guó)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(guó)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(shí)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(guò)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(gè)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(chóng)復(fù)眼中的小眼，通過(guò)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(lèi)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(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別、校正以及時(shí)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(cè)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(shí)時(shí)定位與跟蹤，特定圖形圖像的質(zhì)地分辨與背景特征識(shí)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(jì)自由度和解決思路。對(duì)昆蟲(chóng)復(fù)眼成像探測(cè)架構(gòu)和視覺(jué)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(jué)仿生構(gòu)建先進(jìn)成像探測(cè)技術(shù)的熱點(diǎn)，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(cè)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(shí)，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(chǎng)狹窄、圖像清晰度低、對(duì)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(cè)量和再現(xiàn)能力差；(五)目標(biāo)的特征提取與運(yùn)動(dòng)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(zhuān)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(wú)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(cè)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。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷，本實(shí)用新型提供了一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)芯片，可捕獲目標(biāo)多視角/多姿態(tài)圖像，實(shí)現(xiàn)高空間分辨率與高角分辨率的兼容，測(cè)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(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)芯片，其特征在于，包括面陣折射微透鏡、面陣全色探測(cè)器和驅(qū)控預(yù)處理模塊；其中，所述面陣全色探測(cè)器被劃分成多個(gè)陣列分布的子面陣全色探測(cè)器，每個(gè)子面陣全色探測(cè)器包括數(shù)量和排布方式相同的多個(gè)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(cè)器匹配耦合，包括多個(gè)陣列分布的單元折射微透鏡，每單元折射微透鏡與一個(gè)子面陣全色探測(cè)器對(duì)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(duì)應(yīng)的子面陣全色探測(cè)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(gè)子面陣全色探測(cè)器相同位置的光敏元上；所述面陣全色探測(cè)器用于將匯聚在多個(gè)子面陣全色探測(cè)器上的光波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；所述驅(qū)控預(yù)處理模塊用于將各子面陣全色探測(cè)器中相同位置的光敏元的電信號(hào)歸屬到一個(gè)單眼的成像操作，通過(guò)量化、解算和校準(zhǔn)面陣全色探測(cè)器的光電信號(hào)，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(cè)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(cè)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(cè)器提供驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述面陣全色探測(cè)器工作，并對(duì)所述面陣全色探測(cè)器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)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(cè)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(cè)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(cè)器的上方且其光入射面通過(guò)所述陶瓷外殼的面部開(kāi)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(cè)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(cè)器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，還用于接收外部設(shè)備向探測(cè)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(cè)器提供給所述驅(qū)控預(yù)處理模塊的光電響應(yīng)信號(hào)，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(hào)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(cè)器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，所述第二指示燈用于指示所述面陣全色探測(cè)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(cè)器提供給所述驅(qū)控預(yù)處理模塊的光電響應(yīng)信號(hào)，所述第三指示燈用于指示所述面陣全色探測(cè)器是否處在正常的信號(hào)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(guò)本實(shí)用新型所構(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(cè)器耦合，每單元折射微透鏡與一個(gè)子面陣全色探測(cè)器對(duì)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(duì)應(yīng)的子面陣全色探測(cè)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(gè)子面陣全色探測(cè)器相同位置的光敏元上。面陣全色探測(cè)器將投射在光敏元上的光波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，驅(qū)控預(yù)處理模塊將各子面陣全色探測(cè)器中相同位置的光敏元的電信號(hào)歸屬到一個(gè)單眼的成像探測(cè)操作，通過(guò)量化、解算和校準(zhǔn)各單眼的陣列化光電信號(hào)，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(cè)操作。
[0014]在上述成像體制下，目標(biāo)的成像探測(cè)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(duì)應(yīng)的子面陣全色探測(cè)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(guò)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(shuō)聞的目標(biāo)姿態(tài)分辨率。
[0015]通過(guò)本實(shí)用新型所構(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，本實(shí)用新型通過(guò)將面陣折射微透鏡與面陣全色探測(cè)器耦合，實(shí)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(cè)操作，具有基于單片功能化的全色探測(cè)器陣列實(shí)現(xiàn)復(fù)眼功能的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]2、高空間與高角分辨率融合，由于本實(shí)用新型采用大面陣折射微透鏡和面陣全色探測(cè)器耦合的架構(gòu)，面陣全色探測(cè)器被分割成多個(gè)相互套疊的子面陣全色探測(cè)器，具有高空間分辨率與高角分辨率相融合的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]3、測(cè)量精度高，由于本實(shí)用新型采用大面陣折射微透鏡和面陣全色探測(cè)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(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]4、使用方便，由于本實(shí)用新型的面陣折射微透鏡、面陣全色探測(cè)器和驅(qū)控預(yù)處理模塊集成在單個(gè)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(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)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(cè)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(shí)施方式】
[0023]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)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是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型實(shí)施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)器6的上方且其光入射面通過(guò)陶瓷外殼15的面部開(kāi)孔裸露在外。
[0026]面陣全色探測(cè)器6位于面陣折射微透鏡7的焦面處。面陣全色探測(cè)器6被劃分成多個(gè)陣列分布的子面陣全色探測(cè)器，每個(gè)子面陣全色探測(cè)器包括數(shù)量和排布方式相同的多個(gè)陣列分布的光敏元。面陣折射微透鏡7包括多個(gè)陣列分布的單元折射微透鏡，每單元折射微透鏡與一個(gè)子面陣全色探測(cè)器對(duì)應(yīng)。面陣折射微透鏡7與面陣全色探測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)應(yīng)的子面陣全色探測(cè)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(gè)子面陣全色探測(cè)器相同位置的光敏元上。
[0029]面陣全色探測(cè)器6用于將匯聚在多個(gè)子面陣全色探測(cè)器上的光波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0030]驅(qū)控預(yù)處理模塊3用于將各子面陣全色探測(cè)器中相同位置的光敏元的電信號(hào)歸屬到一個(gè)單眼的成像操作，通過(guò)量化、解算和校準(zhǔn)面陣全色探測(cè)器的光電信號(hào)，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(cè)操作。
[0031]驅(qū)控預(yù)處理模塊3還用于為面陣全色探測(cè)器6提供驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)。驅(qū)動(dòng)面陣全色探測(cè)器6工作，并對(duì)面陣全色探測(cè)器6轉(zhuǎn)換的電信號(hào)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(cè)器6的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，還用于接收外部設(shè)備向探測(cè)器輸入的工作指令，第四端口 11用于輸入面陣全色探測(cè)器6提供給驅(qū)控預(yù)處理模塊3的光電響應(yīng)信號(hào)，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(hào)輸入狀態(tài)，驅(qū)控預(yù)處理模塊3處在正常的信號(hào)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(cè)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(cè)器6的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，第三端口 9用于輸出面陣全色探測(cè)器6提供給驅(qū)控預(yù)處理模塊3的光電響應(yīng)信號(hào)，第二指示燈5用于指示面陣全色探測(cè)器6是否處在正常工作狀態(tài)，面陣全色探測(cè)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(cè)器6是否處在正常的信號(hào)輸出狀態(tài)，面陣全色探測(cè)器6處在正常的信號(hào)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(guò)陶瓷外殼15的面部開(kāi)孔裸露在外。
[0035]下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)芯片的工作過(guò)程。
[0036]首先用并行信號(hào)和數(shù)據(jù)線連接第一端口 I和第二端口 4，同時(shí)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(guò)并行通訊線由第一端口 I送入電源開(kāi)啟指令，探測(cè)器開(kāi)始自檢，此時(shí)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(guò)后第六指示燈17亮，其余指示燈熄滅，探測(cè)器進(jìn)入工作狀態(tài)。通過(guò)并行通訊線由第一端口 I送入開(kāi)始工作指令后，探測(cè)器開(kāi)始進(jìn)行全色圖像數(shù)據(jù)測(cè)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(cè)器6輸入驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，此時(shí)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(cè)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(hào)，此時(shí)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(hào)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(shí)第五指示燈12再次接通閃爍。
[0037]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)芯片的工作原理圖。如圖2所示，面陣全色探測(cè)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4X4元(16
個(gè)單眼)子面陣全色探測(cè)器對(duì)應(yīng)。用波矢= 1,2,3,...)表征不同方向的入射波束，對(duì)面陣
折射微透鏡中的單元折射微透鏡而言，不同波矢ff和ζ的波束被單元折射微透鏡離
散聚焦在與其對(duì)應(yīng)的4X4元子面陣全色探測(cè)器的不同光敏元上，即總數(shù)為16個(gè)單眼的不
同單眼上，從而形成各自對(duì)應(yīng)的光斑。面陣折射微透鏡將同一波矢(如g波矢)的波束定
向匯聚在多個(gè)子面陣全色探測(cè)器相同位置的光敏元上。面陣全色探測(cè)器將匯聚在多個(gè)子面陣全色探測(cè)器上的聚焦光斑轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，驅(qū)控預(yù)處理模塊(圖中未示出)將各子面陣全色探測(cè)器中相同位置的光敏元的電信號(hào)歸屬到一個(gè)單眼的操作，通過(guò)量化、解算和校準(zhǔn)面陣全色探測(cè)器的光電信號(hào)，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(cè)操作。[0038]本實(shí)用新型的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)芯片，采用大面陣折射微透鏡和面陣全色探測(cè)器耦合的架構(gòu)，面陣全色探測(cè)器包括多個(gè)相互套疊的子面陣全色探測(cè)器，將各子面陣全色探測(cè)器中相同位置的光敏元的電信號(hào)歸屬到一個(gè)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(diǎn)；由于本實(shí)用新型的面陣折射微透鏡、面陣全色探測(cè)器和驅(qū)控預(yù)處理模塊集成在單個(gè)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(diǎn)。
[0039]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(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(cè)芯片，其特征在于，包括面陣折射微透鏡、面陣全色探測(cè)器和驅(qū)控預(yù)處理模塊；其中， 所述面陣全色探測(cè)器被劃分成多個(gè)陣列分布的子面陣全色探測(cè)器，每個(gè)子面陣全色探測(cè)器包括數(shù)量和排布方式相同的多個(gè)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(cè)器匹配耦合，包括多個(gè)陣列分布的單元折射微透鏡，每單元折射微透鏡與一個(gè)子面陣全色探測(cè)器對(duì)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(duì)應(yīng)的子面陣全色探測(cè)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(gè)子面陣全色探測(cè)器相同位置的光敏元上； 所述面陣全色探測(cè)器用于將匯聚在多個(gè)子面陣全色探測(cè)器上的光波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)； 所述驅(qū)控預(yù)處理模塊用于將各子面陣全色探測(cè)器中相同位置的光敏元的電信號(hào)歸屬到一個(gè)單眼的成像操作，通過(guò)對(duì)面陣全色探測(cè)器的光電信號(hào)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(cè)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(cè)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(cè)芯片，其特征在于，所述子面陣全色探測(cè)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(xiàng)所述的基于單眼套疊的全色復(fù)眼成像探測(cè)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(cè)器提供驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述面陣全色探測(cè)器工作，并對(duì)所述面陣全色探測(cè)器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)控。
5.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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)器的上方且其光入射面通過(guò)所述陶瓷外殼的面部開(kāi)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(cè)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(cè)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(cè)器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，還用于接收外部設(shè)備向探測(cè)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(cè)器提供給所述驅(qū)控預(yù)處理模塊的光電響應(yīng)信號(hào)，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(hào)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(cè)器的驅(qū)動(dòng)和調(diào)控信號(hào)，所述第二指示燈用于指示所述面陣全色探測(cè)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(cè)器提供給所述驅(qū)控預(yù)處理模塊的光電響應(yīng)信號(hào)，所述第三指示燈用于指示所述面陣全色探測(cè)器是否處在正常的信號(hào)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(cè)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(cè)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(hào)】H01L27/148GK203503659SQ201320589602
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)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(zhǎng)生 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)