數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯、微光夜視儀的制作方法

本發(fā)明涉及微光夜視，具體地涉及一種數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯、微光夜視儀。

背景技術(shù)：

1、微光夜視儀在車輛的夜間輔助駕駛、槍支的夜間瞄準(zhǔn)以及夜間環(huán)境條件下的目標(biāo)觀察、探測(cè)、搜救、安防等方面有著廣泛應(yīng)用。目前微光夜視儀核心器件主要分為微光像增強(qiáng)管和數(shù)字微光夜視機(jī)芯兩大類。數(shù)字微光機(jī)芯的工作原理是：機(jī)芯通過微光圖像傳感器采集光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過圖像處理模塊后送至微型顯示屏顯示。

2、目前市場(chǎng)上已有的數(shù)字微光夜視機(jī)芯通常由圖像傳感器及驅(qū)動(dòng)板、圖像處理板、微顯示屏接口板或另加一塊功能擴(kuò)展板組成。其中，圖像傳感器一般選用商用cmos圖像傳感器，其像元大小一般不大于4um，分辨率一般大于1920×1080。這種小像元高分辨率圖像傳感器，無法滿足暗光條件下的高靈敏度需求，一般需要搭配紅外補(bǔ)光燈工作，但打開補(bǔ)光燈會(huì)暴露使用者。另外，因圖像處理器的核心為商用soc(system?on?chip，片上系統(tǒng))或fpga(field?programmable?gate?array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)，商用soc并非為此使用場(chǎng)景設(shè)計(jì)及優(yōu)化，fpga受限于功耗也無法達(dá)到高幀率，所以傳統(tǒng)數(shù)字微光夜視機(jī)芯其幀頻一般不高于50幀，這種低幀頻會(huì)導(dǎo)致高延時(shí)，會(huì)讓使用者感覺圖像滯后，長(zhǎng)時(shí)間佩戴有眩暈感，尤其是頭戴應(yīng)用時(shí)體驗(yàn)不佳。同時(shí)，傳統(tǒng)數(shù)字微光一般由3～4塊電路板組成的機(jī)芯結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了數(shù)字微光夜視機(jī)芯在輕量化和小型化方面沒有任何優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供一種數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯、微光夜視儀，以提高微光夜視機(jī)芯的夜視性能，并滿足小型化、輕量化的微光夜視儀應(yīng)用需求。

2、本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

3、一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，包括：微光圖像傳感器、數(shù)字圖像處理電路模塊、微型顯示屏、以及pcb；所述微光圖像傳感器焊接在所述pcb的正面；所述數(shù)字圖像處理電路模塊焊接在所述pcb的背面，并通過pcb內(nèi)部走線與所述微光圖像傳感器連接；所述微型顯示屏安裝在所述pcb的背面，并通過pcb內(nèi)部走線與所述數(shù)字圖像處理電路模塊連接；

4、所述微光圖像傳感器，用于接收觀察環(huán)境中的光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；

5、所述數(shù)字圖像處理電路模塊，用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后輸出數(shù)字視頻信號(hào)至所述微型顯示屏；

6、所述微型顯示屏，用于將所述數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)輸出。

7、可選地，所述微光圖像傳感器為低照度背照式cmos圖像傳感器。

8、可選地，所述cmos圖像傳感器的像元尺寸大于等于8μm且小于等于18μm，光譜響應(yīng)波段大于等于400nm且小于等于1100nm，分辨率大于等于800×600。

9、可選地，所述cmos圖像傳感器的最低工作照度為1×10-4lux，最高工作幀頻為120hz，微光圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍為110db。

10、可選地，所述微光圖像傳感器采用smt方式焊接在所述pcb的正面，所述數(shù)字圖像處理電路模塊采用smt方式焊接在所述pcb的背面。

11、可選地，所述微型顯示屏通過板對(duì)板連接器或fpc排線安裝在所述pcb的背面。

12、可選地，所述pcb為直徑不大于34mm、厚度不大于1.4mm的圓形板。

13、可選地，所述微光機(jī)芯外形尺寸不大于重量不超過10g。

14、可選地，所述微型顯示屏包括以下任意一種：oled微型顯示屏、lcd微型顯示屏、lcos微型顯示屏。

15、可選地，所述oled微型顯示屏的像素尺寸大于等于7.88μm且小于等于15μm，分辨率大于等于800×600。

16、可選地，所述數(shù)字圖像處理電路模塊包括：數(shù)字圖像處理芯片、與數(shù)字圖像處理芯片連接的存儲(chǔ)模塊和顯示接口模塊；

17、所述數(shù)字圖像處理芯片，用于控制所述微光圖像傳感器進(jìn)行圖像采集，對(duì)所述微光圖像傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)控制和運(yùn)算處理，通過所述顯示接口模塊輸出所述數(shù)字視頻信號(hào)；

18、所述存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)所述數(shù)字圖像處理芯片處理的圖像數(shù)據(jù)和數(shù)字微光機(jī)芯的固件程序。

19、可選地，所述顯示接口模塊包括以下任意一種或多種接口電路：dvp接口電路、pal接口電路、微顯示屏顯示接口電路。

20、可選地，所述數(shù)字圖像處理電路模塊還包括：控制及通信接口模塊，與所述數(shù)字圖像處理芯片連接，用于連接外部設(shè)備。

21、可選地，所述控制及通信接口模塊包括以下任意一種或多種接口電路：uart接口電路、iic接口電路、按鍵及旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路。

22、可選地，所述外部設(shè)備包括以下任意一種或多種：按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器、環(huán)境光傳感器、補(bǔ)光燈、電子羅盤。

23、可選地，所述數(shù)字圖像處理芯片的封裝為bga封裝，封裝尺寸大于等于12mm×12mm且小于等于15mm×15mm，bga焊球間距大于等于0.72mm且小于等于0.8mm，支持的分辨率大于等于800×600且小于等于1920×1080，幀頻大于等于25hz且小于等于120hz。

24、另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種微光夜視儀，包括所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯。

25、本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，將微光圖像傳感器焊接在pcb的正面，數(shù)字圖像處理電路模塊焊接在pcb的背面，并將微型顯示屏直接安裝在pcb的背面，從而可以將這些模塊集成在一塊pcb上，大大簡(jiǎn)化了微光機(jī)芯的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可以降低微光夜視儀整機(jī)重量和體積，使其更好地滿足小型化、輕量化及數(shù)字化的應(yīng)用需求，提升用戶使用體驗(yàn)。

26、進(jìn)一步地，通過選用低照度背照式微光圖像傳感器，并通過對(duì)微光圖像傳感器的像元尺寸等參數(shù)的設(shè)計(jì)，配合高性能的專用數(shù)字圖像處理芯片，使得本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯成像具有高靈敏度、高幀頻及低延時(shí)的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)在1×10-4lux照度下以最高120hz幀頻工作。

27、進(jìn)一步地，通過簡(jiǎn)化機(jī)芯電路設(shè)計(jì)及高集成度的pcb設(shè)計(jì)，將背照式微光圖像傳感器、數(shù)字圖像處理電路模塊及微型顯示屏集成在一塊的圓形pcb上，機(jī)芯重量不超過10g，物像焦平面間距不超過9.4mm，極大地減小了夜視機(jī)芯的體積和重量，實(shí)現(xiàn)微光夜視機(jī)芯的高集成化和超薄化，尤其適用于頭戴式、手持式及瞄具類夜視設(shè)備。

技術(shù)特征：

1.一種數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，包括：微光圖像傳感器、數(shù)字圖像處理電路模塊、微型顯示屏、以及pcb；所述微光圖像傳感器焊接在所述pcb的正面；所述數(shù)字圖像處理電路模塊焊接在所述pcb的背面，并通過pcb內(nèi)部走線與所述微光圖像傳感器連接；所述微型顯示屏安裝在所述pcb的背面，并通過pcb內(nèi)部走線與所述數(shù)字圖像處理電路模塊連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述微光圖像傳感器為低照度背照式cmos圖像傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述cmos圖像傳感器的像元尺寸大于等于8μm且小于等于18μm，光譜響應(yīng)波段大于等于400nm且小于等于1100nm，分辨率大于等于800×600。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述cmos圖像傳感器的最低工作照度為1×10-4lux，最高工作幀頻為120hz，微光圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍為110db。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述微光圖像傳感器采用smt方式焊接在所述pcb的正面，所述數(shù)字圖像處理電路模塊采用smt方式焊接在所述pcb的背面。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述微型顯示屏通過板對(duì)板連接器或fpc排線安裝在所述pcb的背面。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述pcb為直徑不大于34mm、厚度不大于1.4mm的圓形板。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述微光機(jī)芯外形尺寸不大于重量不超過10g。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述微型顯示屏包括以下任意一種：oled微型顯示屏、lcd微型顯示屏、lcos微型顯示屏。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述oled微型顯示屏的像素尺寸大于等于7.88μm且小于等于15μm，分辨率大于等于800×600。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述數(shù)字圖像處理電路模塊包括：數(shù)字圖像處理芯片、與數(shù)字圖像處理芯片連接的存儲(chǔ)模塊和顯示接口模塊；

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述顯示接口模塊包括以下任意一種或多種接口電路：dvp接口電路、pal接口電路、微顯示屏顯示接口電路。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述數(shù)字圖像處理電路模塊還包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述控制及通信接口模塊包括以下任意一種或多種接口電路：uart接口電路、iic接口電路、按鍵及旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述外部設(shè)備包括以下任意一種或多種：按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器、環(huán)境光傳感器、補(bǔ)光燈、電子羅盤。

16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯，其特征在于，所述數(shù)字圖像處理芯片的封裝為bga封裝，封裝尺寸大于等于12mm×12mm且小于等于15mm×15mm，bga焊球間距大于等于0.72mm且小于等于0.8mm，支持的分辨率大于等于800×600且小于等于1920×1080，幀頻大于等于25hz且小于等于120hz。

17.一種微光夜視儀，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至16任一項(xiàng)所述的數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種數(shù)字探測(cè)顯示一體化微光機(jī)芯、微光夜視儀，該微光機(jī)芯包括：微光圖像傳感器、數(shù)字圖像處理電路模塊、微型顯示屏、以及PCB；微光圖像傳感器焊接在PCB的正面；數(shù)字圖像處理電路模塊焊接在PCB的背面，并通過PCB內(nèi)部走線與所述微光圖像傳感器連接；微型顯示屏安裝在PCB的背面，并通過PCB內(nèi)部走線與數(shù)字圖像處理電路模塊連接；微光圖像傳感器用于接收觀察環(huán)境中的光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；數(shù)字圖像處理電路模塊用于對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后輸出數(shù)字視頻信號(hào)至微型顯示屏；微型顯示屏用于將數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)輸出。本發(fā)明方案提供的微光機(jī)芯可以更好地滿足小型化、輕量化及數(shù)字化的應(yīng)用需求。

技術(shù)研發(fā)人員：陳磊,周振華,楊濤,錢敏華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：銳芯微電子股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30