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微偏振器阵列传感器对准集成技术
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作者 纪元宇 关传泷 褚金奎 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期272-282,共11页
目前分焦面型偏振成像传感器的制备通常依赖于高精度的电子束光刻设备,纳米压印技术可以低成本高效率地实现微纳偏振器阵列在图像传感器表面的直接集成。针对微纳偏振器阵列集成工艺中毫米级小尺寸模板的微米级图形跨尺度对准问题,分析... 目前分焦面型偏振成像传感器的制备通常依赖于高精度的电子束光刻设备,纳米压印技术可以低成本高效率地实现微纳偏振器阵列在图像传感器表面的直接集成。针对微纳偏振器阵列集成工艺中毫米级小尺寸模板的微米级图形跨尺度对准问题,分析了工艺过程中对准偏差对微偏振器偏振性能的影响,进而设计了基于显微光学图像的对准方案,并搭建高精度对准装置。该装置利用高倍显微成像获取毫米尺寸纳米压印模板和传感器表面的微观结构,然后利用概率霍夫变换原理和离群值迭代剔除算法精确提取目标阵列方向信息和位置信息并计算偏差。最后使用精密微动平台实现对准调节,保证了传感器集成过程的对准技术要求,即扭转对准偏差不超过0.02°,像素位错对准偏差不超过像素的20%。该对准集成技术保证了微偏振器阵列传感器在500×500偏振像素范围内的像素对准,有效提高了传感器像素偏振响应的均匀性,相同偏振敏感方向的不同像素响应一致性强,减少了光学串扰造成的像素损失,提高了偏振探测精度。 展开更多
关键词 偏振成像 像素对准 显微图像 纳米压印 金属纳米光栅
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基于Zynq处理器的成像式偏振导航传感器
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作者 路澳航 关传泷 +1 位作者 纪元宇 褚金奎 《微纳电子技术》 CAS 2024年第6期116-124,共9页
偏振导航是一种受昆虫偏振视觉启发的仿生天文导航方法。使用纳米压印技术将金属纳米光栅阵列集成在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的感光区域,制作出模仿昆虫感知偏振光的偏振敏感器件。采用现场可编程门阵列(FPGA)与高级精简... 偏振导航是一种受昆虫偏振视觉启发的仿生天文导航方法。使用纳米压印技术将金属纳米光栅阵列集成在互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的感光区域,制作出模仿昆虫感知偏振光的偏振敏感器件。采用现场可编程门阵列(FPGA)与高级精简指令集机器(ARM)架构相异构的主控芯片Zynq实时处理偏振信息,制作了成像式偏振导航传感器。传感器在FPGA端实现了偏振图像的采集、解码以及解算的硬件加速,在ARM端移植Linux系统,实现多任务之间的协作和同步。可通过预留的串口输出航向角、网口输出图像,频率约为10 Hz。标定后传感器室内实验偏振角误差为±0.15°,从室外实验采集的大气偏振分布模式图中能清晰分辨出太阳子午线,经过补偿后航向角误差为±0.4°。 展开更多
关键词 偏振导航传感器 现场可编程门阵列(FPGA) Zynq 纳米压印 金属纳米光栅
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一种高度集成化的仿生偏振导航传感器 被引量:1
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作者 褚金奎 关传泷 +2 位作者 刘泽 田文慧 张然 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第3期193-197,共5页
模仿昆虫复眼中的偏振敏感神经结构,利用四方向金属纳米光栅、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和微控制器(MCU)设计了高度集成化的仿生偏振导航传感器。首先,利用纳米压印工艺将四方向金属纳米光栅直接集成在CMOS上,各偏振化单元... 模仿昆虫复眼中的偏振敏感神经结构,利用四方向金属纳米光栅、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和微控制器(MCU)设计了高度集成化的仿生偏振导航传感器。首先,利用纳米压印工艺将四方向金属纳米光栅直接集成在CMOS上,各偏振化单元角度精确,没有分立器件带来的装配误差。MCU采集含有偏振信息的图片,对原始图像进行预处理后,提取各偏振区域的光强值,计算偏振方位角并通过串口输出。最后,在室内积分球下对光栅局部缺陷和光学特性参数进行校正,标定后的传感器测量角度误差不超过±0.2°。提出的传感器具有集成度高、体积小、鲁棒性好等优点,依靠大气中稳定的偏振分布模式可以实现自主导航。 展开更多
关键词 偏振导航 集成化传感器 偏振传感器 金属纳米光栅 互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器
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基于FPGA与CMOS图像传感器的集成式偏振导航传感器 被引量:2
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作者 褚金奎 尹哲敏 +2 位作者 关传泷 路澳航 纪元宇 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第8期1240-1246,共7页
偏振导航传感器以天空偏振光场为导航信息源,具有无源自主、实时性好、无误差累积等优点。以互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器作为光电转换器件,可以解决基于光电二极管的偏振导航传感器易受干扰的问题。基于集成了六方向金属纳米... 偏振导航传感器以天空偏振光场为导航信息源,具有无源自主、实时性好、无误差累积等优点。以互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器作为光电转换器件,可以解决基于光电二极管的偏振导航传感器易受干扰的问题。基于集成了六方向金属纳米光栅的CMOS图像传感器,以现场可编程门阵列(FPGA)为处理核心设计了仿生偏振导航传感器。首先,阐述了偏振导航传感器的工作原理与传感器有效数据提取算法;其次,设计了传感器的软硬件系统,在FPGA上开发了偏振信息图像的采集模块、数据筛选模块以及数据处理模块,可以实时解算出偏振角,并通过串口输出;最后对传感器性能进行了实验验证。结果表明,该传感器可以实时输出偏振角度,且最大角度误差为0.1°。 展开更多
关键词 导航传感器 偏振导航 图像传感器 现场可编程门阵列(FPGA) 金属纳米光栅
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