CN105390519A - 一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，包括液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块；液晶微光学结构在时序加电态下为面阵电控液晶微透镜；面阵可见光探测器被面阵电控液晶微透镜依其阵列规模划分成多个子面阵可见光探测器，每单元电控液晶微透镜与一个子面阵可见光探测器对应，构成电控复眼成像探测模态下的一个成像单眼；液晶微光学结构在时序断电态下为延迟入射波束的液晶相位板，它与面阵可见光探测器构成高像质单眼成像探测模态下的微光学/光电成像结构；在电控复眼成像探测模态下，驱控预处理模块将一个子面阵可见光探测器的各光敏元的光电信号归属到一个单眼的成像探测操作。
Description
技术领域
本发明属于成像探测技术领域，更具体地，涉及一种基于时序电信号控制液晶微光学结构实现复眼成像以及高像质单眼成像的复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片。
背景技术
经过亿万年的自然进化，多种昆虫已获得独特的复眼成像能力，可基于数量巨大的阵列化的小/微型光敏视觉结构进行并行成像探测。在超大视场内敏锐感知、追综或锁定目标，并有效提升时间分辨率。通过可调变的生物光学自聚焦效应，对运动目标执行高效探测、识别及自身航迹选择与优化。尽管基于复眼的成像空间分辨率远低于目前基于高像质单眼的光学成像探测架构，但在近距离目标感知及运动目标观察方面显示出明显优势。迄今为止，人类所发展的科研和商用光学/光电成像***主要基于获取高图像分辨率的单眼成像模式，具有观察距离相对较远且可调变范围大、空间分辨率高、成图相对清晰、辐射接受能力强等特点。但对快速机动或高超声速运动目标的成像探测能力明显不足，常需匹配电子学或精密机械随动装置以及较为复杂的图像识别、处理和显示算法，设备体积、质量、功耗和成本相对较高，难以有效应对复杂背景环境中的弱小目标以及快速运动或变动目标。综上所述，所呈现的基本特征为：(一)复眼可在宽大视场内成像探测静止/缓变/快速运动目标，但其观察距离有限，表现为近视；(二)基于高像质单眼的光学成像***在探测远距离目标方面展现优势，但其视场相对有限，快响应并稳定跟踪快速机动甚至高超声速运动目标的能力明显不足。生物复眼和常规高像质单眼的成像探测模态呈现明显的互补性。
迄今为止，国内外均发展了多种基于功能化微光学结构耦合光敏芯片的复眼成像架构，并用于提高光学/光电***的成像效能。典型进展包括：(一)将曲面轮廓固化的折射或衍射微透镜阵列与光敏阵列耦合或集成，实现基于微透镜阵列划分的单芯片复眼视觉架构及视角与景深极大化；(二)通过拼接复眼图像或视频信息，构成超宽视场探测形态；(三)构造复眼视觉结构与高像质单眼成像结构混合并行的探测体制，构建大视场粗跟踪与小视场高像质精细判读并行；(四)通过机械切换，将置于成像光学***焦面处的复眼式光敏芯片与高像质单眼式光敏芯片，时序构建成基于复眼的窄视场目标方位判读或飞行轨迹识别，以及基于高像质单眼的视场锁定；(五)通过机械加载或移除置于成像光学***焦面处的与光敏芯片耦合的微透镜阵列，实现复眼中的窄视场成像与宽视场高像质单眼成像的时序匹配；(六)采用基于电湿形变效应的电控液体微透镜阵列或者基于梯度折射率分布的平面折射或衍射微透镜阵列与面阵光敏结构耦合，构建复眼与高像质单眼的时序电调成像探测架构。总之，寻找可以兼容复眼与高像质单眼的成像探测架构方案，为光学/光电成像设备的小型和高效能化提供有益的设计自由度和解决思路，融合复眼与高像质单眼的成像探测优势，是目前着力构建先进光学/光电成像探测技术的热点，受到广泛关注和重视。
一般而言，基于微纳光学微透镜阵列来匹配耦合面阵光敏器件这一方式，仍受多种技术因素制约，其波束变换能力在短期内难以再有质的突破，主要缺陷有：(一)耦合或集成平面或曲面或可形变轮廓的折/衍射微透镜阵列的复眼，在执行成像探测操作时将无法去除复眼所营造的子成像孔径；(二)耦合或集成电湿液体微透镜阵列的复眼，由于起折光汇聚作用的微液滴一般具有相对较大的形变惯性，难以灵敏响应快速机动目标或高超声速运动目标；(三)耦合或集成基于梯度折射率分布的微透镜阵列的复眼，由于起折光作用的折射率梯度分布形态已固化，同样无法在执行成像探测操作过程中去除复眼所约束的子成像孔径；(四)在成像探测过程中通过加载或移除微透镜阵列，或者切换执行复眼成像的光敏结构与执行高像质单眼成像的光敏芯片，需要配置精密复杂的机械移动/转动装置，从而带来设备体积、成本和性能等诸多内禀性问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其通过加载时序电控信号建立电控复眼成像探测模态，同时捕获目标的多视角/多视距/多姿态序列图像，通过切断电控信号建立高像质单眼成像探测模态，获得特定距离及方位的目标的高像质平面图像。实现目标成图与观察视角/视距/目标姿态等参量的兼容测量，并且探测效能高，使用方便，易与常规成像光学***耦合。
为实现上述目的，本发明提供了一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，包括液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块，其中，液晶微光学结构在时序加电态下为面阵电控液晶微透镜；面阵可见光探测器包括多个阵列分布的子面阵可见光探测器，每个子面阵可见光探测器包括数量和排布方式相同的多个阵列分布的光敏元；面阵电控液晶微透镜与所述面阵可见光探测器匹配耦合，每单元电控液晶微透镜与一个子面阵可见光探测器对应，构成电控复眼成像探测模态下的一个成像单眼；面阵电控液晶微透镜用于将不同方向上的目标光束离散化排布，并定向汇聚在与各单元电控液晶微透镜对应的子面阵可见光探测器的相应光敏元上,将同方向目标光束定向汇聚在多个子面阵可见光探测器相同位置的光敏元上；面阵可见光探测器用于将汇聚在多个子面阵可见光探测器上的汇聚光波转换成电信号；驱控预处理模块用于将一个子面阵可见光探测器的各光敏元的电信号归属到一个单眼的成像操作，通过对子面阵可见光探测器的光电信号进行量化和校准处理，得到目标基于观察视角、视距、或姿态的序列子图像数据；驱控预处理模块还用于将面阵可见光探测器的各光敏元的电信号归属到一个高像质单眼的成像操作，通过对面阵可见光探测器的光电信号进行量化和校准处理，得到目标的高像质平面图像数据。
优选地，所述面阵电控液晶微透镜与所述子面阵可见光探测器均为M×N元，其中，M、N均为大于1的整数。
优选地，所述子面阵可见光探测器为P×Q元，其中，P、Q均为大于1的整数。
优选地，所述面阵可见光探测器为R×S元，其中，R＝M×P，S＝N×Q。
优选地，所述液晶微光学结构通过时序加电或断电操作，完成复眼与高像质单眼成像探测模态间的切换。
优选地，所述驱控预处理模块还用于为所述面阵可见光探测器、液晶微光学结构提供驱动和调控信号，驱动所述面阵可见光探测器和液晶微光学结构工作，并对所述液晶微光学结构进行功能转换的电信号进行调控。
优选地，本发明的复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片还包括陶瓷外壳，其中，所述液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块同轴顺序置于陶瓷外壳内，所述面阵可见光探测器位于所述驱控预处理模块的前方，所述液晶微光学结构位于所述面阵可见光探测器的前方且其光入射面通过所述陶瓷外壳的面部开孔裸露在外。
优选地，所述驱控预处理模块上设有第一端口、第五端口和指示灯，所述第一端口用于接入电源线以连接外部电源，还用于接收外部设备向可见光探测器与液晶微光学结构输入的工作指令，还用于输出所述驱控预处理模块提供给所述面阵可见光探测器和液晶微光学结构的驱动和调控信号；所述第一指示灯用于指示所述驱控预处理模块是否处在正常工作状态。
优选地，所述面阵可见光探测器上设有第二端口和第四端口，所述第二端口用于输入所述驱控预处理模块提供给所述面阵可见光探测器的驱控信号，所述第四端口用于输出所述面阵可见光探测器提供给所述驱控预处理模块的光电信号。
优选地，所述液晶微光学结构上设有第三端口，用于输入所述驱控预处理模块提供给所述液晶微光学结构的驱控信号。
通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、电控切换复眼与高像质单眼，本发明通过对液晶微光学结构进行时序加电或断电操作，实现复眼成像探测模态以及高像质单眼成像探测模态的时序电控构建与转换。
2、目标多视角/多视距/多姿态序列子图像数据捕获，本发明通过将面阵电控液晶微透镜与面阵可见光探测器耦合，实现不同视距目标及不同方向波束的有序分离成图操作，具有基于单片功能化的可见光探测器阵列实现复眼功能的优点。
3、高空间分辨率图像数据捕获，本发明通过对液晶微光学结构时序断电后形成的液晶相位板与面阵可见光探测器耦合，实现基于面阵可见光探测器阵列规模所约束的高像质成图操作，具有时序获取目标的高空间分辨率图像信息的优点。
4、测量精度高，由于本发明采用具有电控液晶微透镜和液晶相位板这样的双重功能的液晶微光学结构与面阵可见光探测，它们均具有极高的结构和性能稳定性，具有测量精度高的优点。
5、使用方便，由于本发明的液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块集成在单个芯片上，具有接插方便，易与成像光学***、电子和机械装置匹配耦合的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的结构示意图；
图2是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的工作原理图；
图3是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的图像化焦斑排布示意图。
图1中：1-第一端口，2-第一指示灯，3-驱控预处理模块，4-第二端口，5-面阵可见光探测器，6-第三端口，7-液晶微光学结构，8-光入射窗口，9-第四端口，10-第五端口，11-陶瓷外壳。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的结构示意图。本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片包括：复眼与高像质单眼的时序电调成像探测架构。
复眼与高像质单眼的时序电调成像探测架构位于陶瓷外壳11内，包括：驱控预处理模块3、面阵可见光探测器5和液晶微光学结构7。驱控预处理模块3、面阵可见光探测器5和液晶微光学结构7同轴顺序置于陶瓷外壳11内，其中，面阵可见光探测器5位于驱控预处理模块3的前方，液晶微光学结构7位于面阵可见光探测器5的前方且其光入射面通过陶瓷外壳11的面部开孔裸露在外。
在时序加电态下，液晶微光学结构7为面阵电控液晶微透镜。面阵可见光探测器5位于面阵电控液晶微透镜的焦面处并包括多个阵列分布的子面阵可见光探测器，每个子面阵可见光探测器包括数量和排布方式相同的多个阵列分布的光敏元。面阵电控液晶微透镜包括多个阵列分布的单元液晶微透镜，每单元液晶微透镜与一个子面阵可见光探测器对应。面阵电控液晶微透镜7与面阵可见光探测器5均为M×N元，其中，M、N均为大于1的整数。子面阵可见光探测器为P×Q元，其中，P、Q均为大于1的整数，例如，子面阵可见光探测器可以是2×2元、4×4元、8×8元甚至更大规模阵列。
面阵可见光探测器5与面阵电控液晶微透镜耦合集成，被放置在由主镜构成的成像光学***的焦面处或弱离焦配置。
面阵电控液晶微透镜用于将经由主镜构成的成像光学***的光波再聚焦，每单元电控液晶微透镜将不同方向目标波束离散化排布，并定向汇聚在与该单元电控液晶微透镜对应的子面阵可见光探测器的相应光敏元上,面阵电控液晶微透镜将同方向目标波束定向汇聚在多个子面阵可见光探测器相同位置的光敏元上。
面阵可见光探测器5用于将汇聚在多个子面阵可见光探测器上的汇聚光波转换成电信号。
驱控预处理模块3用于将各子面阵可见光探测器中相同位置的光敏元的电信号归属到一个单眼的成像操作，通过量化和校准面阵可见光探测器的光电信号，得到目标基于观察视角、视距、或姿态的序列子图像数据并输出，完成复眼成像探测操作。
在时序断电态下，液晶微光学结构7为液晶相位板，并位于面阵可见光探测器5前。
面阵可见光探测器5为R×S元，其中，R＝M×P，S＝N×Q，例如，面阵可见光探测器可以是512×512元、1024×1024元、2048×2048元甚至更大规模阵列。
面阵可见光探测器5与液晶相位板耦合集成，被放置在由主镜构成的成像光学***的焦面处或弱离焦配置。
液晶相位板用于将经由成像光学***的光波进行相位延迟后送入面阵可见光探测器5并转换成电信号。
驱控预处理模块3用于将面阵可见光探测器的各光敏元的电信号归属到一个高像质单眼的成像操作，通过量化和校准面阵可见光探测器的光电信号，得到特定距离及方位的目标的高像质平面图像数据并输出，完成高像质单眼成像探测操作。
驱控预处理模块3还用于为面阵可见光探测器5和液晶微光学结构提供驱动和调控信号。驱动面阵可见光探测器5工作，以及液晶微光学结构7完成面阵电控液晶微透镜与液晶相位板间的切换操作，并对所述液晶微光学结构进行功能转换的电信号进行调控。
驱控预处理模块3上设有第一端口1、第五端口10、第一指示灯2。其中，第一端口1用于输出驱控预处理模块3提供给面阵可见光探测器5和液晶微光学结构7的驱动和调控信号，还用于接收外部设备向面阵可见光探测器及液晶微光学结构输入的工作指令，第五端口10用于将序列子图像数据和高像质平面图像数据从驱控预处理模块3输出，第一指示灯2用于指示驱控预处理模块3是否处在正常工作状态，驱控预处理模块3处在正常工作状态，则第一指示灯2闪烁，否则熄灭，。
面阵可见光探测器5上设有第二端口4、第四端口9。其中，第二端口4用于输入驱控预处理模块3提供给面阵可见光探测器5的驱动和调控信号，第三端口9用于输出面阵可见光探测器5提供给驱控预处理模块3的光电信号。
上述第一端口1、第二端口4、第三端口6、第四端口9、第五端口10、第一指示灯2均通过陶瓷外壳11的面部开孔裸露在外。
下面结合图1说明本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的工作过程。
首先用并行信号和数据线连接第一端口1、第二端口4和第三端口6，同时连接并行通讯线至第一端口1，用并行数据线连接第四端口9和第五端口10。通过并行通讯线由第一端口1送入电源开启指令，探测器开始自检，此时第一指示灯2接通闪烁，自检通过后第一指示灯2熄灭，探测器和液晶微光学结构进入工作状态。通过并行通讯线由第一端口1送入开始工作指令后，探测器开始进行图像数据测量。驱控预处理模块3经第一端口1和第二端口4向面阵可见光探测器5及液晶微光学结构7输入驱动和调控信号，面阵可见光探测器5经第三端口9和第四端口10向驱控预处理模块3输出光电信号，光电信号经驱控预处理模块3处理后得到的复眼成像探测模态下的目标基于观察视角、视距、或姿态的序列子图像数据，或者基于特定距离及方位的高像质平面目标图像数据并由第一端口1输出。
图2是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的工作原理图。如图2所示，面阵可见光探测器与液晶微光学结构耦合集成，被放置在由主镜构成的成像光学***的焦面处或弱离焦配置。
在时序加电态下，面阵电控液晶微透镜中的单元液晶微透镜与4×4元子面阵可见光探测器对应。入射波束被单元液晶微透镜成像在4×4元子面阵可见光探测器的多个光敏元上，形成图像化光斑。面阵电控液晶微透镜将多方向入射波束定向汇聚在多个子面阵可见光探测器的光敏元上，所形成的图像化聚焦光斑转换成电信号序列，驱控预处理模块(图中未示出)将每一子面阵可见光探测器中的光敏元的电信号归属到一个单眼的成像操作，通过量化和校准每一子面阵可见光探测器的光电信号，得到目标基于观察视角、视距、或姿态的序列子图像数据并输出，完成电控复眼成像探测操作。
在时序断电态下，液晶微光学结构为液晶相位板，与12×12元面阵可见光探测器对应。入射波束被液晶相位板延迟后射入12×12元面阵可见光探测器的多个光敏元上，形成图像化光斑，面阵可见光探测器将汇聚在其上的图像化聚焦光斑转换成电信号，驱控预处理模块(图中未示出)通过量化和校准光电信号，得到基于特定距离及方位的高像质平面目标图像数据并输出，完成电控高像质单眼成像探测操作。
图3是本发明实施例的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片的图像化焦斑排布示意图。在电控复眼成像探测模态下，3×3复眼中的每一单眼呈现几乎一致的图像化聚焦光斑形态。在高像质单眼成像模态下，可获得特定距离及方位处的目标的一幅平面图像，并具有相对复眼更高的空间/图像分辨率。
本发明的复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，采用液晶微光学结构与面阵可见光探测器耦合的架构，通过加电和断电操作，进行时序的复眼或高像质单眼成像探测，捕获目标的三维/立体图像及高像质平面图像，实现常规平面与多视角/多方位/三维立体成像探测方式的兼容，探测效能高，使用方便，易与常规成像光学***、电子和机械装置匹配耦合的优点。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，通过将面阵可见光探测器与液晶微光学结构耦合，并对液晶微光学结构进行时序加电或断电操作，完成复眼与高像质单眼成像探测模态间的切换；液晶微光学结构在加电态下为面阵电控液晶微透镜，在断电态下为液晶相位板；每单元电控液晶微透镜与一个子面阵可见光探测器对应，构成电控复眼成像探测模态下的一个成像单眼；液晶相位板与面阵可见光探测器耦合构成高像质单眼成像探测模态下的微光学/光电成像结构；驱控预处理模块将面阵可见光探测器的各光敏元的光电信号进行量化和校准处理，得到目标基于观察视角、视距、或姿态的序列子图像数据，或者特定距离及方位的目标的高像质平面图像数据。
在上述成像体制下，目标的复眼成像探测空间分辨率，由构成每一复眼的子面阵可见光探测器的阵列规模决定，即阵列规模越大，成像分辨率越高；目标的高像质单眼成像探测空间分辨率，由面阵可见光探测器的阵列规模决定，即阵列规模越大，成像分辨率越高。电控液晶微透镜的阵列规模决定了与其对应的子面阵可见光探测器的数量或者单眼数量。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，包括液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块，其中，
所述液晶微光学结构在时序加电态下为面阵电控液晶微透镜；
所述面阵可见光探测器包括多个阵列分布的子面阵可见光探测器，每个子面阵可见光探测器包括数量和排布方式相同的多个阵列分布的光敏元；
所述面阵电控液晶微透镜与所述面阵可见光探测器匹配耦合，每单元电控液晶微透镜与一个子面阵可见光探测器对应，构成电控复眼成像探测模态下的一个成像单眼；
所述面阵电控液晶微透镜用于将不同方向上的目标光束离散化排布，并定向汇聚在与各单元电控液晶微透镜对应的子面阵可见光探测器的相应光敏元上,将同方向目标光束定向汇聚在多个子面阵可见光探测器相同位置的光敏元上；
所述面阵可见光探测器用于将汇聚在多个子面阵可见光探测器上的光波转换成电信号；
所述驱控预处理模块用于将一个子面阵可见光探测器的各光敏元的电信号归属到一个单眼的成像操作，通过对子面阵可见光探测器的光电信号进行量化和校准处理，得到目标基于观察视角、视距、或姿态的序列子图像数据；
所述驱控预处理模块还用于将面阵可见光探测器的光敏元的电信号归属到一个高像质单眼的成像操作，通过对面阵可见光探测器的光电信号进行量化和校准处理，得到高像质平面图像数据。
2.如权利要求1所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，通过对所述液晶微光学结构进行时序加电或断电操作，完成复眼与高像质单眼成像探测模态间的切换。
3.如权利要求1所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，所述面阵电控液晶微透镜与所述子面阵可见光探测器均为M×N元，其中，M、N均为大于1的整数。
4.如权利要求1所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，所述子面阵可见光探测器为P×Q元，其中，P、Q均为大于1的整数。
5.如权利要求1所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，所述面阵可见光探测器为R×S元，其中，R＝M×P，S＝N×Q。
6.如权利要求1所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，所述驱控预处理模块还用于为所述面阵可见光探测器、液晶微光学结构提供驱动和调控信号，驱动所述面阵可见光探测器和液晶微光学结构工作，并对所述液晶微光学结构进行功能转换的电信号进行调控。
7.如权利要求1至6中任一项所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，还包括陶瓷外壳；其中，
所述液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块同轴顺序置于陶瓷外壳内，所述面阵可见光探测器位于所述驱控预处理模块的前方，所述液晶微光学结构位于所述面阵可见光探测器的前方且其光入射面通过所述陶瓷外壳的面部开孔裸露在外。
8.如权利要求7中所述的一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片，其特征在于，所述驱控预处理模块上设有第一端口、第五端口和指示灯，所述面阵可见光探测器上设有第二端口和第四端口，所述液晶微光学结构上设有第三端口；
所述第一端口用于接入电源线以连接外部电源，还用于接收外部设备向可见光探测器与液晶微光学结构输入的工作指令，还用于输出所述驱控预处理模块提供给所述面阵可见光探测器和液晶微光学结构的驱动和调控信号；
所述第一指示灯用于指示所述驱控预处理模块是否处在正常工作状态；
所述第二端口用于输入所述驱控预处理模块提供给所述面阵可见光探测器的驱控信号；
所述第三端口用于输入所述驱控预处理模块提供给所述液晶微光学结构的驱控信号；
所述第四端口用于输出所述面阵可见光探测器提供给所述驱控预处理模块的光电信号；
所述第五端口用于输入所述面阵可见光探测器提供给所述驱控预处理模块的光电信号。
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|---|---|---|---|---|
| CN105791645A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-07-20 | 华中科技大学 | 一种电调平面与三维光场双模成像探测芯片 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090174765A1 (en) * | 2006-08-01 | 2009-07-09 | Takaaki Namba | Camera device, liquid lens, and image pickup method |
| US20120007815A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Multipurpose sensing apparatus and electronic equipment having the same |
| CN103531596A (zh) * | 2013-09-22 | 2014-01-22 | 华中科技大学 | 一种基于单眼套叠的全色复眼成像探测芯片 |
| CN104363368A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-02-18 | 华中科技大学 | 一种液晶基单眼复眼一体化成像探测芯片 |
| CN205282477U (zh) * | 2015-12-04 | 2016-06-01 | 华中科技大学 | 一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片 |
-
2015
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090174765A1 (en) * | 2006-08-01 | 2009-07-09 | Takaaki Namba | Camera device, liquid lens, and image pickup method |
| US20120007815A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Multipurpose sensing apparatus and electronic equipment having the same |
| CN103531596A (zh) * | 2013-09-22 | 2014-01-22 | 华中科技大学 | 一种基于单眼套叠的全色复眼成像探测芯片 |
| CN104363368A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-02-18 | 华中科技大学 | 一种液晶基单眼复眼一体化成像探测芯片 |
| CN205282477U (zh) * | 2015-12-04 | 2016-06-01 | 华中科技大学 | 一种复眼与高像质单眼时序电调成像探测芯片 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105791645A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-07-20 | 华中科技大学 | 一种电调平面与三维光场双模成像探测芯片 |
| CN105791645B (zh) * | 2016-03-15 | 2019-01-04 | 华中科技大学 | 一种电调平面与三维光场双模成像探测芯片 |
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