[实用新型]一种红外立体成像探测芯片

说明书

技术领域

本实用新型属于红外成像探测技术领域，更具体地，涉及一种红外立体成像探测芯片。

背景技术

一般而言，红外成像探测是指通过红外光学和光电装置，对所接收的红外辐射进行特定的整形和变换处理，达到在阵列化探测芯片的光敏结构上，合理分布红外光场，再经光电转换构造出与目标和景物的形貌、结构及辐射(包括自发射、反射、散射或透射等)特征相适应的电响应图案，既电子图像这样一个过程。迄今为止，人们通过持续不断地研发阵列化红外探测芯片装置，包括增大光敏芯片的阵列规模，缩小光敏元尺寸，采用量子线或量子点光敏结构，提高光敏材料的光电响应灵敏度，增大光敏器件填充系数，降低光敏结构噪声以及发展专用图像信息处理算法等，增强红外成像探测效能。另外，通过将CCD、CMOS、FPAs等探测器阵列与微纳光学结构，如典型的MEMS和微透镜等匹配耦合甚至集成，构造灵巧的功能化成像探测芯片这一方式，也显示了良好的发展前景。

目前主流的红外成像探测技术，均基于阵列化的光敏芯片来完成图像化光电转换操作。光敏芯片中的光敏元，均具有相同/相近的光电响应性能。光敏元所输出的光电信号，对应成像视场中被光敏阵列所划分的，对焦目标上的最小结构面向多方向出射并被输送到光敏元上的光学辐射。光敏芯片的阵列规模越大，光电成像系统的空间分辨率越高，所获取的像质越好。随着红外成像探测技术的迅速发展，红外目标和背景情况在日趋复杂，红外干扰、对抗和隐身措施也在不断增强，对红外焦平面成像探测技术提出了新的挑战。如何高效探测匿迹于复杂背景环境中的弱小目标、能量弱目标、高速运动目标以及对抗性目标等，已成为现代红外成像探测技术所面临的重点和难点问题，迫切需要新的突破。

通常情况下，从目标出射的多方向光波散布在一个相对较大的空域内。不同传播方向上的波束在能量传送效能方面的差异，反映了目标向不同空域投射光能量的能力有所不同，或者目标的不同部位向周围空域投射光能量的能力有所差异这一属性。对红外成像探测系统而言，呈现在视场中的是具有特定波矢分布的多方向目标波束，或者目标的不同结构面即通常意义上的立体架构，向多个方向投射的矢量光场。现有的红外成像探测芯片，无法提取如上所述的红外波束的方向信息。目前，获取三维图像信息需采用基于光电芯片架构，并在较大空间范围内离散配置的多台套设备实现。从而带来成像设备体积大，成本高，需要较大的设备排布空间，三维图像信息获取效能和像质差，目标和环境适应性低等问题。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种红外立体成像探测芯片，其目的在于解决现有成像探测芯片无立体成像探测功能，执行三维立体成像需要配置多台套成像设备，从而带来成本高，需要较大的设备排布空间，三维图像获取效能和像质差，目标和环境适应性低的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种红外立体成像探测芯片，包括陶瓷外壳、金属支撑与散热板、驱控和红外图像预处理模块、面阵非制冷红外探测器、以及面阵红外折射微透镜，驱控和红外图像预处理模块、面阵非制冷红外探测器、以及面阵红外折射微透镜同轴顺序设置于陶瓷外壳内，陶瓷外壳后部设置于金属支撑与散热板顶部，驱控和红外图像预处理模块设置于陶瓷外壳后部与金属支撑与散热板连接处，面阵非制冷红外探测器设置于驱控和红外图像预处理模块顶部，面阵红外折射微透镜设置于面阵非制冷红外探测器顶部，并通过陶瓷外壳面部开孔将其光入射面裸露出来，面阵红外折射微透镜包括M×N个单元微透镜，其中M和N均为正整数，面阵非制冷红外探测器被划分为M×N个子面阵红外探测器，该子面阵红外探测器的数量与面阵红外折射微透镜中微透镜的数量相同，每个子面阵红外探测器包括P×Q个光敏元，其中P和Q均为正整数，来自不同位置的红外光被单元微透镜汇聚到不同的子面阵红外探测器上，来自不同位置、但处于相同方向的红外光被单元微透镜汇聚到不同子面阵红外探测器中相同位置处的光敏元上，面阵红外折射微透镜用于接收来自目标出射的红外光，并将该红外光汇聚到面阵非制冷红外探测器中不同子面阵红外探测器的对应光敏元上，驱控和红外图像预处理模块用于为面阵非制冷红外探测器提供驱动和调控信号，光敏元用于在驱动和调控信号的作用下对红外光执行光电转换为电信号，并将该电信号传送到驱控和红外图像预处理模块，驱控和红外图像预处理模块还用于对电信号进行预处理，以生成图像数据，并将该图像数据输出。

优选地，对电信号进行预处理采用的是非均匀性校正方法。